Vides saudzēšana, kaitīgo vielu emisiju samazināšana atmosfērā un ekonomiskums – tās ir lietas, kas pēdējos gados kļuvušas aktuālas, runājot par piemērotāko apkures sistēmas izvēli mājoklim. Nenoliedzami, ka, ņemot vērā energoresursu cenu pieaugumu, ikviens vēlas iegūt visracionālāko risinājumu. To piedāvā arī moderni enerģijas ieguves veidi, un viens no tiem neapšaubāmi ir siltumsūknis. Rietumvalstīs un Skandināvijā šo apkures veidu izmanto jau gandrīz 40 gadu, bet Zviedrijas jaunbūvēs siltumsūkņus pašlaik izmanto 95% gadījumu no visiem apkures risinājumiem.
Ar zemes siltumsūkņu palīdzību apkurē tiek izmantots siltums, kas uzkrājas Zemes virskārtā no Saules un temperatūras Zemes dzīlēs. Zemes dzīļu siltums nav atkarīgs no gadalaika, tas ir pastāvīgs – aptuveni 6-7 grādi virs nulles. Siltumsūknis var izmantot abus šos siltuma avotus. Ir, protams, arī gaisa siltumsūkņi, un var izmantot no atklātām ūdenstilpēm uzkrāto siltumenerģiju, taču abi pēdējie varianti mūsu klimatiskajos apstākļos būs maz efektīvi. Gaisa siltumsūkņi efektīvi darbosies tikai līdz pirmajam salam; ar ūdenstilpēm ir tieši tāpat, jo ziemā pat vairākus met-rus zem ledus ūdens temperatūra ir tikai +1 grāds. Daudzi cilvēki, ekonomējot uz ierīkošanas izmaksām, kļūdaini izvēlas šos variantus. Nevar teikt, ka tie nedarbosies, taču ekspluatācijas izmaksas, iestājoties aukstam laikam, ievērojami pārsniegs tās, uz kurām viņi bija cerējuši. Abi šie varianti ir pieņemami gadījumos, kad nepieciešams tikai uzturēt dzīvošanai komfortablu temperatūru, piemēram, pirtiņā, lai neaizsaltu ūdensvads.
Efektivitātes salīdzinājums
Zemes siltumsūkņa lietderības koeficients nosaka, cik kW siltumenerģijas var iegūt, patērējot tā darbībai 1 kW elektroenerģijas. Jaunākajos siltumsūkņu modeļos šis lietderības koeficients jeb COP var būt pat 5 un augstāks. Tas nozīmē, ka teorētiski iespējams iegūt 5 kW siltumenerģijas, patērējot 1 kW elektroenerģijas. Transformācijas koeficients COP ir atkarīgs no tā, cik augstu temperatūru iegūstam no zemes ar kolektora vai zondes palīdzību un cik augsta temperatūra nepieciešama siltuma nesējam mājas apkures sistēmā. Ja apskatām zondes un silto grīdu va-riantu, tad šīs temperatūras būs aptuveni +80C no zondes un +350C ieejas temperatūra siltajās grīdās. Šajā gadījumā COP būs apmēram 1:4-4,5. Horizontālais kolektors ziemas mēnešos dod apmēram +60C, bet radiatoru apkures gadījumā ieejas temperatūrai jābūt vismaz +600C, kas jūtami samazina COP 1:2, 8-3.
Jāzina gan, ka apkures sistēmā esošā ūdens maksimālā temperatūra, ko iespējams sasniegt ar siltumsūkni, ir +550C (atsevišķi siltumsūkņu modeļi spēj sasniegt arī +700C, taču tie būs krietni dārgāki). Ņemot vērā šo apstākli, pie siltumsūkņu apkures iesakām izmantot zemgrīdas apkures sistēmas, jo tā tiek panākts augstāks lietderības koeficients. Izvēloties radiatorus kā siltumnesēju dzīvojamajās telpās, jārēķinās ar zemajām siltumsūkņa apkures temperatūrām, un tas nozīmē, ka radiatora laukumam ir jābūt stipri lielākam nekā pie tradicionālajiem apkures veidiem, kas savukārt var radīt zināmas neērtības, to skaitā no dizaina viedokļa. Ar siltumsūkņa palīdzību var nodrošināt mājas apsildi un karstā ūdens ieguvi visa gada laikā. Turklāt vasarā ir iespējams siltumsūkni izmantot arī telpu dzesēšanai. Tas gan nebūs tieši tas pats, kas kondicionieris, proti, mēs nevarēsim panākt vēlamo temperatūru telpā, taču saulainajā mājas pusē vai telpās, kuras ir spoži saules apspīdētas, var panākt, ka siltumsūknis samazina temperatūru pat par 100C.
Kolektors vai zonde
Zemes siltuma izmantošanai ir divas iespējas. Viena no tām ir ievietot horizontālo kolektoru, ko iegulda zemē zem sasalšanas zonas, aptuveni 1,5 m dziļumā. Tas caur kolektora caurulē cirkulējošo šķidrumu uzņem enerģiju no zemes un novada to uz siltumssūkni. Ar siltumssūkņa palīdzību apkārtējās vides enerģija tiek pārvērsta siltumenerģijā. Atdzesētais antifrīzs (etilēnglikols) tiek aizvadīts atpakaļ uz slēgto zemes kolektora sistēmu, kur tas atkal uzņem siltumu, kuru pārvērš apkures siltumā ar kompresora palīdzību.
Jo zeme ir mitrāka un bagātāka ar pazemes ūdeņiem, jo lielāku siltuma daudzumu iespējams iegūt. Ir zinātniski izstrādāti pētījumi, kas apliecina, ka no zemes slāņa, kurā ir sausa smilts, no 1 m2 var iegūt 15 W siltuma, no 1 m2 mitras, purvainas augsnes var iegūt maks. 40 W.
Ja ap māju ir liela zemes platība, var izmantot šādu kolektoru. Tomēr jāpiebilst – jo lielāka māja, jo vajadzīga lielāka cauruļu sistēma un lielāks laukums. Vienam apkurināmās mājas m2 nepieciešams viens līdz četri m2 teritorijas kolektora izvietošanai, atkarībā no kolektora ierīkošanas tehnoloģijas. Uz laukuma, kurā ierakts kolektors, nedrīkst būvēt ēkas vai nojumes – lai zemi var apspīdēt saule. Nav ieteicami arī lieli koki; var stādīt krūmus un ierīkot sakņu vai daiļdārzus, var arī šo laukumu bruģēt. Ja kolektors ir ierīkots pareizi un ierīkoto cauruļu daudzums ir atbilstošs iekārtas jaudai un grunts īpatnībām, novadītais aukstums zemes virskārtā nav pamanāms.
Otrs siltumsūkņa kolektora veids ir slēgta zemes zonde, kuru ieurbj apmēram 50-70 m dziļumā. Zemes zondei nevajag daudz vietas. To parasti izmanto, ja māja ir pilsētas centrā vai ir neliela piemājas zeme. Virs ieurbtās zondes var būvēt virsū jebko. Ar šādu zondi no viena metra var iegūt aptuveni 55 W siltuma. Šis ir visefektīvākais siltuma iegūšanas veids, ja neskaita dziļurbuma ūdeni un sistēmu aka-aka. Tomēr aka-aka sistēmu mēs neiesakām privātmājas īpašniekiem, jo jārēķinās ar papildu izmaksām par caurplūdes siltummaini, kurš vairāku gadu garumā aizsērē no ūdenī esošajām minerālvielām, turklāt arī urbumiem ir jābūt profesionāli ierīkotiem un ūdens noteikti jāņem no dolomītā esošajām plaisām. Jāņem arī vērā, ka noteiktas jaudas siltumsūknim nepieciešams atšķirīgs ūdens caurplūdes daudzums. Ja ņemsim ūdeni no smilšu slāņiem, tad papildus jāierīko dārgas smilšu filtru sistēmas, jo siltummainis tiks piedzīts ar smiltīm un to tīrīšana nebūs lēts prieks. Turklāt arī dziļurbumiem periodiski būs nepieciešamas profilaktiskas apkopes, it īpaši tam dziļurbumam, kurā ūdens tiks atgriezts. Šo sistēmu mēs iesakām izmantot lielu un jaudīgu siltumsūkņu barošanai ar ģeotermālo siltumu – tiem īpašniekiem, kuri plānojamos papildu tēriņus var iekļaut ražošanas izmaksās.
Pietiek tikai ar siltumsūkni, lai visstiprākajā salā nodrošinātu pietiekami daudz siltumenerģijas. Papildus apkures katls nav nepieciešams. Zemes kolektora lielums un siltumsūkņa jauda tiek tā pielāgoti, ka var saražot tik daudz enerģijas, cik nepieciešams mājas apsildei. Svarīgi piebilst, ka ar siltumsūkņa palīdzību saražo arī nepieciešamo karstā ūdens daudzumu, kurš izmaksu ziņā sanāk daudz lētāks, COP ir 1:4, kas nozīmē, ka 1 kW elektroenerģijas uzsilda 4 kW silto ūdeni, kas ir četras reizes lētāk, nekā ar elektrību saražotais siltais ūdens. Augsne ap zemes kolektoru apsildes periodā atdziest. Kad pavasarī temperatūra atkal paaugstinās, saule un lietus zemi atkal sasilda, un aprite sākas no jauna.
Siltumsūkņa izmaksas
Lai ierīkotu zemes siltumsūkņa apkures sistēmu 200 m2 lielai mājai, kurā ietilpst siltās grīdas visā mājas apdzīvojamajā platībā, vēl 300 l karstā ūdens boilers, siltumsūknis un pazemes kolektors, ierēķinot arī ierīkošanas un apsaistes izmaksas, vajadzētu rēķināties ar aptuveni 12-15 tūkstošiem latu atkarībā no kontūra ierīkošanas veida. Salīdzinot ar šķidrā kurināmā vai cietā kurināmā apkures katliem, siltumsūkņa apkures sistēmas fiksētās ierīkošanas izmaksas būs lielākas, bet jāņem vērā, ka par šo naudu jūs nopirksit kurināmā resursus vairākiem cilvēku mūžiem, nerunājot jau par ekoloģisko aspektu un vislielākajām ērtībām. Salīdzinot izmaksas ar gāzes apkuri, ierīkošanas cenas ir līdzīgas, ja vien gāzes trase neiet gar mājas durvju priekšu, un, ņemot vērā pašas gāzes nemitīgi augošās cenas, siltumsūkņa apkure atmaksājas dažu gadu laikā. Turklāt siltumsūkņiem ir vēl kāda priekšrocība – tiem nav nepieciešama būtiska apkope, salīdzinot ar gāzes vai cietā kurināmā katliem. Ekspluatācijas izmaksas būs elektroenerģijas patēriņš, ko izlietos siltumsūkņa kompresors.
Piemēram, 200 m2 lielai mājai nepieciešams 12 kW apkures jaudas siltumsūknis. Darbojoties šis sūknis 2,4 kW lielu jaudu paņems no elektrotīkla, bet pārējos 9,6 kW iegūs no pazemes kolektora, kuru tas pārvērtīs siltumā. Ja pieņemam, ka gadā apkures sezona ir septiņi mēneši jeb 5040 stundu, tad siltumsūknis strādās apmēram pusi no šīm stundām. Kopā tas ir 2520 x 2,4 x 0,071 = Ls 429,41, kurus būs jāmaksā par siltumu gadā. Šajā aprēķinā ieskaitītas arī cirkulācijas sūkņu darbības un karstā ūdens sagatavošanas izmaksas. Protams, nekādā gadījumā nedrīkst aizmirst, ka ēkai, kurā jūs gatavojaties ierīkot siltumsūkņa apkuri, ir jābūt labi nosiltinātai. Lai apkure darbotos atbilstoši tam, kā tā tiek reklamēta, ēkas siltuma zudumi nedrīkst pārsniegt 60 Wt uz m2, bet ideāli, ja tie būtu visi 50 Wt. Lieli logi vai vitrīnas, siltumtrases uz atsevišķi stāvošu ēku, protams, ir papildu apgrūtinājums, ar ko jārēķinās, aprēķinot siltumsūkņa jaudu konkrētai ēkai.
Galvenais mīnuss šai apkures sistēmai ir tas, ka iesākumā tā prasa lielākus finanšu līdzekļus, bet, tos ieguldot, klients ir samaksājis par 4/5 siltuma uz priekšu visam atlikušajam mūžam. Neatsverami ir siltumsūkņa plusi – tas ir ekoloģiski tīrs apkures veids, jo nepiesārņo gaisu kā apkure ar gāzes vai šķidro kurināmo. Tā kā netiek izmantots kurināmais, nepastāv arī uguns nedrošības faktors. Siltumsūknim ir nepieciešama minimāla apkope, un to ērti vadīt. Šīs sistēmas ekspluatācijas izdevumi ir krietni zemāki nekā apkurei ar šķidro kurināmo vai gāzi. Sistēmu var savienot ar citām apkures sistēmām. Ieguldot naudu iekārtas izveidošanā, kurināmā resursi tiek nodrošināti simt un vairāk gadiem.
Siltumsūkņa priekšrocības
Ierīkojot zemes siltumsūkni mājas apsildei, saimniekiem nav jāuztraucas par ierastām, ar apkuri saistītām lietām, piemēram, kur iegādāties akmeņogles, malku, šķidro kurināmo, kur to novietot, kas piestrādās par kurinātāju un citas būtiskas lietas.
- Nav nepieciešams dūmvads.
- Nav nepieciešams malkas šķūnītis vai speciāla telpa kurināmā novietošanai.
- Pilnīga neatkarība no kurināmā resursiem.
- Nav jābūt atkarīgam no kurināšanas procesa, jo apkure, tāpat kā gāzes apkures gadījumā, ir pilnīgi automātiska.
- Siltumsūknim nav nepieciešama speciāla apkope. Tomēr, ņemot vērā, ka iekārta ir samērā komplicēta, vēlams, lai vismaz vienreiz gadā speciālists veiktu tā apsekošanu un nepieciešamības gadījumā veiktu apkures sistēmas un siltumsūkņa profilakses vai regulēšanas darbus; tas nodrošinās iekārtas ilgāku kalpošanas laiku.
- Siltumsūkņa apkuri izdevīgāk ierīkot ar siltajām grīdām. Grīdas apkurei nepieciešama zemāka siltumnesēja temperatūra nekā radiatoriem, tāpēc, strādājot ar grīdas apkuri, siltumsūknis ir efektīvāks nekā ar radiatoriem. Tas nozīmē, ka apkures izmaksas būs mazākas.
- Ja elektrība pazūd, siltumsūknis pārstāj darboties. Atjaunojoties elektrības padevei, arī tā darbība automātiski atjaunojas iepriekšējā režīmā.
- Siltumsūkņu kalpošanas laiks ir aptuveni 30-40 gadi, bet arī pēc tam nav jāmaina visa sistēma.
- Siltumsūknis pilnībā nodrošina vajadzību pēc siltā ūdens.
- Siltumsūknis kopā ar ūdens boileru aizņem aptuveni vienu vai divus kvadrātmetrus. Tam nav nepieciešama atsevišķa telpa.
- Zemes siltumsūknis strādā tik, cik nepieciešams, lai uzturētu uzstādīto temperatūras režīmu. Tas nav nepārtrauktā darbībā. •
SIA «Narts AG» direktors Gundars Leinarts
http://www.gribumaju.lv
Publicēts 2008.gada oktobrī.
Siltumsūkņa darbības princips.