Šilumos šaltinio ir šildymo sistemos pasirinkimas. Šildymo poreikio ir šilumos siurblio galios skaičiavimas. Elektros poreikis šilumos siurbliui.

Energijos šaltinis, kuras, įrengimo kaina ir šildymo komfortas bei tarša yra pagrindiniai apsisprendimo dėl šildymo sistemos kriterijai.

Šildymo sistemą numatykite iš anksto

Kokį šildymo būdą pasirinkti? Tai nemenką galvos skausmą keliantis klausimas kiekvienam būsto statytojui. Dažnai problemą pagilina tai, kad projektuojant namą neskiriama pakankamai dėmesio būsimai katilinei ir šildymo sistemos įrangai, šildymo būdas pasirenkamas vėliau, todėl iš anksto nenumatomas šildymo įrangai name reikalingas plotas. Norint šią problemą išspręsti vėliau dažnai tenka paaukoti dalį garažo ar kitos pagalbinės patalpos. Tam, kad būtų galima išvengti šių sunkumų, būtina kuo anksčiau išanalizuoti ir įvertinti galimus šildymo būdus - iki tol, kol galutiniai statybos projekto brėžiniai dar nebaigti.

Renkantis šilumos šaltinį, visuomet galima išskirti daugybę argumentų „už" ir „prieš". Be abejo, kiekvienas šildymo variantas turi ir privalumų, ir trūkumų. Čia ryški pusiausvyra: tas pats šildymo būdas niekada negali būti ir labai komfortiškas ar geras, ir tuo pat metu labai pigus. Priimant galutinį sprendimą, visuomet rekomenduojama palyginti šilumos kainos ir komforto santykį, atsižvelgiant į kuro kainų prognozes.

Komforto lygis

Kiekvienam iš analizuojamų namo šildymo variantų reikėtų nubrėžti ribas, kurios nusakytų šildymo būdo komfortabilumą.

Išskirkime keletą kriterijų, kuriais vadovaujantis būtų galima priimti tinkamiausią sprendimą šildymo sistemos komfortabilumo atžvilgiu. Vienas iš galimų kriterijų - katilinės įrangos kompaktiškumas: tai labai svarbu šiuolaikiniams būstams. Dažnai aktualiu dalyku išlieka kasdienės priežiūros (eksploatavimo) ypatumai.

Daug metų nebuvo kreipiama pakankamai dėmesio į aplinkos teršimą. Šiandien svarbu atsižvelgti ir į tai. Vietinės aplinkos taršą galima laikyti dar vienu kriterijumi. Kad šilumos šaltinio patikimumas būtų gerokai didesnis, dažnai pagalvojama ir apie papildomą (alternatyvų) šilumos generatorių. Taigi reikėtų įvertinti ir pasirinkto šilumos generavimo šaltinio suderinamumą su alternatyvomis.

Palyginkime keletą namo šildymo variantų pagal minėtus kriterijus. Remdamiesi eksploatavimo patirtimi, sudarėme dvi lenteles: pirmoji leidžia įvertinti šildymo būdą kiekybiniais arba kokybiniais parametrais, antroji - bendrąjį komforto lygį skaičiais (balais) penkiabalėje skalėje nuo 1 iki 5, kur 1 - labai žemas, 2 - žemas, 3 - patenkinamas, 4 - aukštas, 5 - labai aukštas lygis.

 

1 lentelė. Šildymo būdų kriterijai ir ypatumai

Kriterijus       Šildymo būdas	Įrangos kompaktiškumas	Tolygus/ greitas galios reguliavimas	Kasdienė priežiūra	Vietinė aplinkos tarša	Suderinamumas su alternatyvomis
Kietojo kuro katilinė (malkos)	apie 8 kv. m + malkinė, kurios plotas priklauso nuo to, kokį kiekį malkų norima sukaupti	Reguliavimas netolygus. Reikalinga buferinė talpa šiluminės energijos pertekliui kaupti.	Malkų deginimas katile bent kas antrą dieną reikalauja priežiūros esant buferinei (akumuliacinei) talpai. Į katilinę reikia atsinešti malkų, išvalyti katilą, išnešti pelenus.	Į aplinką išmetama nemažai kietųjų dalelių, anglies dioksido, azoto oksidų.	Suderinamas praktiškai su visais šilumos generavimo šaltiniais.
Gamtinių dujų katilinė	apie 4 kv. m	Greitas reguliavimas. Galios diapazonas šiam atvejui yra nedidelis, tačiau reikiamas pagaminti šilumos kiekis išgaunamas katilui užsikuriant ir užgęstant tam tikrais intervalais.	Nėra	Į aplinką išmetamas anglies dioksidas, azoto oksidai, labai mažai kietųjų dalelių.	Suderinamas praktiškai su visais šilumos generavimo šaltiniais.
Suskystintų dujų katilinė	apie 4 kv. m + papildomas žemės plotas suskystintų dujų talpai įrengti	Greitas reguliavimas. Galios diapazonas šiam atvejui yra nedidelis, tačiau reikiamas pagaminti šilumos kiekis išgaunamas katilui užsikuriant ir užgęstant tam tikrais intervalais.	Nėra	Į aplinką išmetamas anglies dioksidas, azoto oksidai, labai mažai kietųjų dalelių.	Suderinamas praktiškai su visais šilumos generavimo šaltiniais.
Skystojo kuro katilinė	apie 4 kv. m + papildomai žemės plotas skysto kuro talpai	Greitas reguliavimas. Galios diapazonas šiam atvejui yra nedidelis, tačiau reikiamas pagaminti šilumos kiekis išgaunamas katilui užsikuriant ir užgęstant tam tikrais intervalais.	Nėra	Į aplinką išmetamas anglies dioksidas, azoto oksidai, labai mažai kietųjų dalelių.	Suderinamas praktiškai su visais šilumos generavimo šaltiniais.
Elektrinis šildymas (elektriniai radiatoriai)	0 kv. m	Greitas ir tolygus reguliavimas. Platus reguliavimo diapazonas	Nėra	Nėra	Negalimas
Šilumos siurblio katilinė (su papildomu elektriniu šildytuvu) arba šilumos siurblio agregatas	apie 4 kv. m	Greitas reguliavimas. Galios diapazonas šiam atvejui yra nedidelis (dažniausiai trijų lygių), tačiau reikiamas pagaminti šilumos kiekis išgaunamas kompresoriui įsijungiant ir išsijungiant tam tikrais intervalais arba keičiant apsukas.	Nėra	Nėra	Su elektriniu šildymu ir granuliniu katilu.

 

 

2 lentelė. Šildymo būdų komforto lygis balais

 

Kriterijaus pavadinimas         Šildymo būdas	Įrangos kompaktiškumas	Tolygus/ greitas galios reguliavimas	Kasdieninė priežiūra	Vietinė aplinkos tarša	Suderinamumas su alternatyvomis	Vidutinė reikšmė
Kietojo kuro katilinė (malkos)	1	1	1	1	5	1,8
Gamtinių dujų katilinė	3	4	5	4	5	4,2
Suskystintų dujų katilinė	2	4	5	4	5	4,0
Skystojo kuro katilinė	2	4	5	3	5	3,8
Elektrinis šildymas (el. radiatoriai)	5	5	5	5	4	4,8
Šilumos siurblio katilinė (su papildomu elektriniu šildytuvu) arba šilumos siurblio agregatas	3	4	5	5	4	4,2

 

Šilumos energijos išgavimo ir įrangos technologijos  tobulėja labai sparčiai. Vartotojai greitai pajunta vieno ar kito energijos šaltinio ir šildymo būdo naudą, todėl naujoje individualioje statyboje ir dalyje naujų daugiabučių vyrauja šilumos siurbliai, o atnaujinant senas katilines, esančias nesandariuose pastatuose, finansiškai remiamas efektyvesnių ir mažiau taršių kieto kuro arba granulinių katilų įsigijimas. Tad šie šildymo būdai šiuo metu yra populiariausi. Laikoma, kad dujos yra mažiausiai investicijų reikalaujantis šildymo būdas, tačiau reikia turėti omenyje, kad dujos nėra atsinaujinantis energijos šaltinis ir ateityje visvien turės būti keičiamas. Tad praktiškai lieka šilumos siurbliai, o seniems namams - kieto kuro arba granuliniai katilai.

Kita vertus, reikalavimai dėl naujų pastatų energinių klasių pasiekė tikslą ir naujoje statyboje jau ne tik teoriškai, bet ir praktiškai veikia principas, kad pigiausia energija yra nepanaudota energija. Ne veltui A++ energinės klasės pastatai vadinami energijos beveik nevartojančiais pastatais. Statybos standartai riboja maksimalų šilumos poreikį vienam kvadratiniam metrui ir įpareigoja integruoti atsinaujinančią energiją.

Šilumos siurblys - pažangu, bet...

Šildymo sistemos įrengimas pirmiausia priklauso nuo pasirinktos energijos rūšies. Pageidautina, kad ir kuras, ir sistemos įrengimas būtų pigūs bei ilgalaikiai, tačiau tarp jų yra atvirkštinė proporcija: kuo pigesnis kuras, tuo brangesnė įranga. Geoterminė energija nieko nekainuoja, tačiau įsirengti tokį šildymą palyginti brangu. Dujinio šildymo katilas nebrangus, tačiau dujų kaina, kaip žinia, gali būti labai didelė, be to, kuras neperspektyvus.  Tačiau kol kas investicijų požiūriu pigiausia šildymo sistema būtų dujinis šildymas ir oras-oras šilumos siurblys, šie šilumos siurbliai vasarą gali vėsinti.

Visgi reiktų skaičiuoti, ar didelė pradinė, pavyzdžiui, geoterminio šildymo investicija atpirks eksploatacines išlaidas per 10-15 metų. Laikoma, kad 10-15 metų yra protingas atsipirkimo laikas, per kurį pernelyg daug nepasensta įranga ir nenuvertėja pinigai. Nereiktų pamiršti ir komforto lygio, kurį įkainoti sudėtinga.

Tačiau, jeigu tai didelio ploto pastatas, galbūt geoterminis šilumos siurblys yra optimalus variantas? Laikoma, kad maždaug nuo 300 kv. m ploto jau verta galvoti apie geoterminį šildymą. Daug priklauso ir nuo gręžinio gylio ar vamzdymo išdėstymo galimybių. Tad individualiais atvejais geoterminė energija kaip energijos šaltinis svarstytina ir skaičiuotina.

Pasauliniai šilumos siurblių gamintojai sutelkė dėmesį į paprastesnį energijos šaltinį ir išgavimo būdą - šilumos siurblius oras-vanduo ir oras-oras. Jų technologija patobulėjo tiek, kad sandariuose pastatuose šis šildymo būdas tapo pagrindiniu ir pakankamu. Šilumos siurblių pardavimai ir techninės charakteristikos auga geometrine progresija. Europos šilumos siurblių asociacijos (EPHA) duomenimis, 21-oje Europos šalyje 2005 metais buvo parduoti 446 037 šilumos siurbliai, o 2020 metais - 1,62 mln., Lietuvoje 2020 metais - 22 000. Grafike matyti, kad geoterminių šilumos siurbių dalis išlieka maždaug vienoda, o oras-vanduo ir oras-oras šilumos siurblių pardavimai didėja ir užima apylyges rinkos dalis.

EPHA duomenys.

Nuolat didėjantys šilumos siurblių pardavimo skaičiai lemia mažesnes įrangos kainas, veikia masto ekonomija.

Žvelgiant iš technologijų perspektyvos, šiandieninis šilumos siurblys jau gali veikti esant -25 ° C temperatūrai ir efektyviai gamina karštą vandenį, kurio temperatūra yra 65°C. Tai leidžia juos diegti daug didesnėje pastatų dalyje nei prieš dešimtmetį. Hibridinės sistemos (išmetamo oro šilumos siurbliai)  įgalina naudoti šilumos siurblius net renovacijos segmente.

Visgi Lietuvoje dar jaučiamas nepasitikėjimas - ar užteks šilumos siurblio pagaminamos šilumos?  Į tai gali atsakyti sudėtingi energinio efektyvumo ekspertų atliekami pastato šildymo poreikio skaičiavimai.

Kaip apskaičiuoti šildymo poreikį

Pirmiausia nustatomi namo ar pastato šilumos nuostoliai įvedant daugybę duomenų, bet svarbiausi yra šilumos praradimai per atitvaras. Supaprastinta formulė būtų:

W = plotas (kv.m) x atitvaros šilumos perdavimo koeficientas U (W/(m2K)) x temperatūrų skirtumas; Šilumos nuostoliai išreiškiami vatais (W),:

Energinio naudingumo ekspertai skaičiuoja sudėtingiau, sumuoja visus šilumos nuostolius: per langus, duris, sienas, tarpaukštines perdangas bei kitas atitvaras ir atsižvelgia į daugybę faktorių, netgi į vidutinį vėjo greitį toje vietovėje. Suskaičiavę šilumos nuostolius ir imdami vidutines vidaus ir išorės temperatūras jie gauna šildymo poreikio išraišką, kuri neturi viršyti nurodomų STR'e.

B, A, A+ ir A++ energinio naudingumo klasės pastatų (jų dalių) norminės šiluminės energijos sąnaudos pastatui (jo daliai) šildyti (STR 2.01.02:2016)

 

Eil. Nr.	Pastato paskirtis	B, A, A+ ir A++ energinio naudingumo klasių pastatų norminės šiluminės energijos sąnaudos pastatui (jo daliai) šildyti, kWh/(m² metai)
		B	A	A+	A++
1.	Gyvenamosios paskirties vieno ir dviejų butų pastatai (namai)	kh·864·Ap-0,36	kh·568Ap-0,37	kh·516·Ap-0,39	kh·451·Ap-0,39
2.	Kiti gyvenamosios paskirties pastatai (namai)	kh·433·Ap-0,24	kh·265·Ap-0,24	kh·215·Ap-0,23	kh·197·Ap-0,23

^{kh - tam tikras pataisos koeficientas, Ap -šildomas plotas.}

Kad galima būtų orientuotis, kokie tai šilumos kiekiai, galima palyginti vidutinius metinius šilumos energijos poreikius B, A, A+ ir A++ klasės pastatuose:

• B klasės energijos poreikis - apie 130 Wkv.mx200 šildymo dienų = 26 000 kWh metai;
• A klasės energijos poreikis - apie 60 W kv.mx200 šildymo dienų = 12000kW metai;
• A+ klasės energijos poreikis - apie 45 W kv.m x200 šildymo dienų = 9000kWh metai;
• A++ klasės energijos poreikis - apie 35 W kv.mx200 šildymo dienų =7000 kWh metai;

Ne specialistui apskaičiuoti namo šilumos poreikį sudėtinga, bet, jei abejojate, ar pakaks  šilumos siurblio galios, turėdami energinio naudingumo eksperto skaičiavimus, kurie šiaip ar taip naujai statybai būtini sertifikatui gauti, nesunkiai galite pasitikrinti ir pasirinkti atitinkamą  šilumos siurblio galią. Taip pat nereikia pamiršti ir šilumos kiekio reikalingo karštam vandeniui paruošti.

Šilumos siurblio galingumas

Kai kurie šilumos siurblių gamintojai savo skaičiuoklėse pateikia preliminarius šildymo ir šilumos siurblio galios skaičius, kurie yra labai apytikriai, nes, kaip minėjome, šilumos nuostoliai ir šildymo poreikis priklauso nuo daugelio faktorių: pastato ploto, konfigūracijos, lubų aukščio, sienų ir langų izoliacijos, sandarumo lygio ir t.t.

Šildymo poreikis ir šilumos siurblio galia:

Šildomas plotas kv.m	Jeigu A++/A+ klasės namui reikia apie 40 W/kv.m	Jeigu A/B klasei reikia apie 60 W/kv.m	Jeigu B/C klasei reikia apie 80 W/kv.m
80	3,2	4,8	6,4
100	4	6	8
120	4,8	7,2	9,6
140	5,6	8,4	11,2
160	6,4	9,6	12,8
180	7,2	10,8	14,4
200	8	12	16
220	8,8	13,2	17,6
240	9,6	14,4	19,2
260	10,4	15,6	20,8
280	11,2	16,8	22,4
300	12	18	24

 

Šilumos siurblio galia turi būti tokia,  kad jos užtektų, kuomet lauke labai šalta. Taip pat svarbu, kad šilumos siurblio galia būtų optimali - nei per didelė, nei per maža. Norint pasiekti didžiausią šilumos siurblio efektyvumą geriausia kai jis veikia kuo arčiau savo maksimalaus pajėgumo. Per mažo galingumo šilumos siurblys nesugeneruos reikiamo šilumos kiekio ir naudos elektros energiją. Per didelės galios šilumos siurblys bus brangesnis, siurblys dažnai įsijunginės ir išsijunginės, o tai nėra naudinga kompresoriaus ilgaamžiškumui.  Didžiausias šilumos siurblio efektyvumas pasiekiamas, kai jis veikia nominalia galia, minimalios galios riba yra maždaug 30 proc. nominalios galios. Kad šilumos siurbliai naudotų kuo mažiau elektros energijos, reikalingos įsijungimo ir išsijungimo momentui, verta rinktis šilumos siurblį su kintamos galios kompresoriumi - inverteriu arba dažnio keitikliu.

Šilumos siurblio elektros sąnaudos

Daugelis rinkdamiesi šildymą šilumos siurbliu žino, kad jis naudoja elektros energiją ir įsivaizduoja, kad šilumos siurblio naudingo veikimo koeficientas COP rodo elektros energijos sunaudojimą. COP yra metinis siurblio našumo koeficientas, SCOP - sezoninis.  COP = šildymas (kWh / per metus) / elektra (kWh / per metus).

Šilumos siurblio suvartojamos elektros kiekis priklauso nuo daugelio faktorių: šilumos siurblio galingumo, naudingo veikimo koeficiento, temperatūros lauke, į sistemą tiekiamo šilumnešio, karšto vandens temperatūros ir t.t.. Todėl nėra tikslinga skaičiuoti momentinių ar mėnesio, valandos elektros sąnaudų. Tiksliausias realus šilumos siurblio elektros sąnaudų rodiklis būtų tuomet, jei šilumos siurblys turėtų atskirą elektros skaitiklį. Deja, retai kas tokį įsirengia, bet tiems, kas norėtų tiksliai žinoti, ar deklaruojami šilumos siurblio parametrai atitinka realius, įsirengti elektros skaitiklį šilumos siurbliui verta.

Į šildymo sąnaudas įskaičiuojamas ir karšto vandens poreikis. Jis priklauso nuo gyventojų skaičiaus, skalbimo ir prausimosi dažnio.  Laikoma, kad pakankamas komforto lygis yra, jei per mėnesį žmogus sunaudoja apie 2-3 kub.m karšto vandens. 1 kub. m paruošti karšto vandens reikia apie 50 kWh šilumos energijos, per metus tai gali sudaryti   apie 1500 -1800 kWh šilumos energijos.

Dažniausiai naujos statybos namuose su šilumos siurbliais dėl reikalingos žemesnės vandens temperatūros  įrengiamas grindinis šildymas, daugelis šilumos siurblių standartinius radiatorius (jiems reikalinga +55-65°C) gali šildyti  esant lauke ne žemesnei kaip  -10 ar -15 °C lauko temperatūrai. Yra ir žematemperatūrinių radiatorių, bet jie didesni ir brangesni.

Šilumos siurblio oras-vanduo įrengimas

Oras-vanduo šilumos siurbliai gali būti  monoblokiniai ir Split tipo. Jie turi inverterinį valdymą. Monoblokinis oras-vanduo šilumos siurblys -  tai lauke montuojamas blokas su šilumokaičiu, kuris tiesiogiai perduoda šilumą į termofikacinio skysčio kontūrą šildymo, karšto vandens ruošimo sistemoms. Viduje montuojamas tik pajungimo blokas. Split sistemą sudaro du blokai - išorinis ir vidinis su šilumokaičiu.

Eksploatuojant šilumos siurblį oras-vanduo pagrindiniai pavojai gali būti elektros energijos tiekimo pertrūkiai žiemos metu, kai lauko temperatūra žema. Tokiu atveju gali užšalti lauke esantis vamzdynas. Kad būtų išvengta tokios rizikos, būtina gerai izoliuoti vamzdžius. Taip pat dėl mažesnių šilumos nuostolių šilumos siurblio bloką reiktų statyti kuo arčiau namo, kad šilumos perdavimas būtų kuo trumpesnis.

Kitas momentas, į kurį reikia atsižvelgti - išorinio bloko keliamas triukšmas. Jis gali girdėtis namo viduje, juo gali būti nepatenkinti kaimynai. Į tai projektuojant šildymo sistemą reiktų atkreipti dėmesį.  Rekomenduojama šilumos siurblio bloką montuoti mažiausiai 15 cm nuo sienos, 3 metrų atstumu nuo kaimyninio namo, statyti ant betoninio pamato, įrengti kondensato nuvedimą į lietaus kanalizaciją. Alternatyva kondensato nuvedimui gali būti žvyro sluoksnis po siurblio bloku.

Grindinio šildymo valdymas

Grindinio šildymo vamzdeliai yra betone, todėl šiluma akumuliuojama betono sluoksnyje ir grindys įšyla bei atvėsta lėtai. Šiuo atveju labai svarbu kambariuose palaikyti tolygią temperatūrą, tam tikslui geriausias pasirinkimas - automatinis šildymo valdymas. Automatika įjungia ar išjungia kolektoriuje esančias elektrotermines pavaras, dėl to vandens srautas grindų vamzdeliais teka arba neteka. Tam būtinas kambario termostatas. Termostatai gali būti mechaniniai arba programuojami. Pastarieji yra daug patogesni, nes automatiškai reaguoja į patalpos temperatūrą, galima programuoti šildymą atskiru paros metu, atskirose patalpose nustatyti skirtingą temperatūrinį režimą. Programuojamais išmaniaisiais termostatais galima sukurti šildymo programas, kurios automatiškai valdo šildymo sistemą pagal nustatymus ir/arba pagal temperatūros jutiklius.

Vienas iš naujausių išmaniųjų termostatų yra gana paprastas naudoti, bet išmanus JUNG termostatas su patalpų temperatūros davikliu, valdomas išmaniuoju telefonu, planšete, kompiuteriu per Bluetooth Low Energy ryšį. Šildymas gali būti reguliuojamas savaitiniu režimu ir pagal datą bei laiką. Įdiegti šį valdymą labai paprasta - tereikia, kad kolektoriuje būtų valdymo blokas.

Grindinio šildymo valdymo išmanusis JUNG jutiklis  ir valdymas per Bluetooth ryšį.

Ant sienos atskirai kaip jungiklis, arba prie elektros jungiklio ar kištukinio lizdo montuojamas lygiai tokio pat dizaino kaip ir visi JUNG jungikliai vos 45x45x25 mm dydžio daviklis, kuris uždengiamas dangteliu ir niekuo neiskiria nuo jungiklio ar rozetės. Iš „App Store" ar „Google Play" parduotuvės atsisiuntus „JUNG Temperature Config" programėlę nustatomas reikalingas šildymo režimas - ir viskas. Jutiklio vietą galima keisti, montuoti su jungiklių bloku. Įranga nėra brangi, bet patogumas ir šilumos energijos taupymas - akivaizdūs.

ASA.LT informacija, parengta bendradarbiaujant su UAB „JUNG Vilnius"