Pagrindinis » Straipsniai » Statybų patarimai

Kieto kuro katilas ar šilumos siurblys? Energetiko patarimai

Mažėjant gamtos išteklių pasaulyje, vis didėja paklausa atsinaujinančius energijos šaltinius naudojantiems produktams - saulės kolektoriams, geoterminiams šilumos siurbliams, vėjo elektrinėms ir dar daug kitų, kurie tėra išvardintų prietaisų patobulinimai ir modifikacijos.

Ypač didelė paklausa atsirado prieš porą metų, kai valstybė nesąmoningomis kainomis supirkinėjo elektrą, gautą iš vėjo elektrinių ir karšto vandens saulės kolektorių. Pastaraisiais gauta elektra buvo perkama 1,20 lito už kilovatvalandę ir buvo atiduodama į valstybinius tinklus. Atsirado daug nedidelių įmonių, kurios staigiai ir produktyviai ėmė išnaudoti šią spragą ir todėl dabar mūsų laukuose spindi didžiuliai plotai pastatytų kolektorių. Atsirado net gudročių, kurie įkraudavo saulės kolektorių baterijas iš tinklų (kaina ~0,40 Lt/kWh) ir parduodavo elektrą, kaip pagamintą iš saulės kolektorių už 1,20 Lt. Pelnas – 0,80 Lt/kWh.

Taigi, ką šiandien žinome apie šilumos siurblius? Tikriausiai reiktų pradėti nuo jų tipų: oras – oras; žemė – oras , žemė – vanduo, vanduo – oras ir vanduo – vanduo (Vokietijoje jau daromi ir ledas – vanduo, kur šiluma išgaunama iš ledo, tačiau jie kol kas nėra paplitę. Vėliau paaiškinsiu kodėl).

Siurblius į tipus suskirsčiau pagal tai, iš kokios terpės į kokią pernešama šiluma, kuri panaudojama šildymui:

Oras – oras tipo siurbliai šilumą ima iš aplinkos oro ir atiduoda ją taip pat per orą. Geriausias pavyzdys – oro kondicionierius su šildymo funkcija (šildymo funkcija – galimybė šildytis).

Žemė – oras ir žemė – vanduo tipo siurbliai šilumą ima iš grunto ir atiduoda ją per viduje esančius prietaisus priklausomai nuo to, kas seka po „žemė –“ – arba orinius šildytuvus, arba paprasčiausius radiatorius.

Vanduo – oras ir vanduo – vanduo tipo siurbliai yra analogiški tiems, kurie ima šilumą iš grunto, tik čia panaudojamas vandens telkinys arba gruntiniai vandenys, vandens telkinys, geizeriai (pastarųjų tėra keli Lietuvoje ir visi tik Biržų rajone).

Šilumos siurblio veikimo principas paremtas tuo, kad jei žemės, vandens ar grunto temperatūra nėra lygi absoliučiam nuliui (kas pasitaiko retai), reiškia, tos dalelės terpės turi energijos, kuri gali būti panaudota šildymui. Pavyzdys: turime šaldytuvą, kuriame temperatūra yra 0°C. Atšaldyti iki, tarkim, -7°C yra vienas juokas. Atšaldyti – tai pašalinti dalį šilumos arba jeigu kitaip – tai šaldytuvas vienu metu šaldo savo vidų ir šildo virtuvę, užtenka prisiminti Niutono I-ąjį termodinamikos dėsnį, kuris sako, kad energija iš niekur neatsiranda ir niekur nedingsta, ji tiesiog pereina iš vienos terpės į kitą.

Ir dar pateiksiu pavyzdį – esant daug žmonių mažoje patalpoje, pasidaro tvanku, nes padidėja šiluminės energijos kiekis. Žmonės energiją gauna iš maisto, tad galima net kukliai pajuokauti, kad namus šildomės ne tik tradiciniais būdais, bet ir cepelinais.

Grįžtant prie šaldytuvo – šiuo pavyzdžiu bandau pasakyti, kad 0°C temperatūros oras nėra be šilumos, nes ji gali būti dar žemesė, tai kodėl ją negalima panaudoti šildymui?

Tačiau tada susiduriam su Paskalio II-uoju termodinamikos dėsniu – šiluminė energija negali būti pernešama iš šaltesnio kūno šiltesniam, kitaip sakant, upėje nepasišildysi. Ties šia vieta prasideda šilumos siurblio gudrybės – tam panaudojamas kompresorius – elektrinis aparatas, kuris sukelia slėgį ir taip dirbtinai užkelia temperatūrą, kad ją būtų galima „nuimti“ ir panaudoti šildymui – Kirkhofo dėsnis teigia, kad trys dydžiai – tūris, slėgis ir temperatūra yra tarpusavyje labai susiję ir jei bet kokioje uždaroje sistemoje pakeisime vieną dydį, tai bet kokiu atveju pasikeis ir vienas iš likusių dviejų dydžių.

Tarkim, greitpuodyje troškinasi šonkauliukai – va ir turime uždarą sistemą, kurioje yra pastovus tūris. Didinant temperatūrą, didėja ir slėgis greitpuodyje. Lygiai tą patį būtų galima padaryti ir atvirkštiniu būdu – staigiai greitpuodyje sukelti slėgį su kokiu tai menamu kompresoriumi ir iš šalto jis gali pasidaryti karštas (tokiu principu veikia ir dyzeliniai varikliai – slėgis sukeliamas taip staigiai, kad dyzelinis kuras nuo labai aukštos temperatūros užsiliepsnoja pats).

Kompresorius tokiu principu ir veikia – lauke, pavyzdžiui, žemėje suklotais vamzdžiais cirkuliuoja metil-etilmetileno aliejus su hidrokarbonatais (šis skystis naudojamas dėl to, nes jis toks skystas, kad pasiduoda spaudimui bei yra neužšąlantis), yra sušildomas iki grunto temperatūros (tai Lietuvoje gali svyruoti apie plius 7-10°C) ir nunešamas iki kompresoriaus, kuriame jo slėgis užkeliamas kelis arba keliasdešimt kartų, priklausomai nuo kompresoriaus.

Kaip jau sakiau, kylant slėgiui, staigiai padidėja ir temperatūra, kuri gali siekti 100 ir daugiau laipsnių. Tokio karščio skystis jau gali būti puikiai panaudojamas šildymui, tačiau dėl labai kenksmingo poveikio sveikatai Lietuva yra uždraudusi jį naudoti gyvenamųjų namų šildymo prietaisuose (radiatoriuose, konvektoriuose), dėl to per metalinį šilumokaitį šiluma atiduodama atskirai šildymo sistemai, kuri jau yra užpildyta vandeniu, cirkuliuojančiu radiatoriais.

Galiausiai, atidavus šilumą, metil-etilmetileno temperatūra krenta, o už kompresoriaus, specialaus vožtuvo pagalba, slėgis yra vėl sumažinamas į pradinę būseną ir staiga skysčio temperatūra krenta kaip pieno supirkimo kaina – gali pasiekti minus 10 - 20°C temperatūrą. Kaip sakiau, skystis neužšąla ir vėl yra stumiamas į grunte esančius vamzdžius, kur bus sušildomas iki pliusinės temperatūros ir procesas kartojasi.

Tačiau šilumos siurblys, pasak gamintojų, yra geresnis už kitus šildymo šaltinius tuo, kad šildymas tampa pigiausias. Suvartojama tik nedidelis kiekis elektros kompresoriui. Pavyzdžiui, tipinio kieto kuro katilo naudingumo koeficientas yra apie 0.85. Šis skaičius nurodo santykį tarp to, kiek iš glėbio malkų būtų galima gauti šiluminės energijos ir kiek yra gaunama.

Kitaip sakant, šildymui tenka 85 proc. energijos, o 25 proc. šilumos netenkama per kaminą, katilo korpusą ir nepilnai sudegusius pelenus. Tuo tarpu vidutinės klasės šilumos siurblio naudingumo koeficientas yra 4.0 ir grindžiamas tuo, jog energijos gaunama keturis kartus daugiau, negu sunaudojama elektros. Vadinasi, kad šildytis šilumos siurbliu yra pigiau 8,2 karto negu kieto kuro katilu.

Tačiau kodėl vis dar taip aktyviai parduodami kieto kuro katilai o šilumos siurbliai taip ir neužvaldo rinkos su savo dieviškais skaičiais? Atsakymas paprastas: niekas nemini trūkumų, o yra pabrėžiami tik privalumai.

Štai keletas pastebėtų trūkumų:

šilumos siurblio tarnavimo laikas – iki 15 metų; o kieto kuro tarnavimo laikas – iki 25 metų ir daugiau;

šilumos siurblio sistemos įrengimo kaina – 30-80 tūkst. Lt, kieto kuro sistemos įrengimo kaina – 10-25 tūkst.lt;

sistemos eksploatacija – šiuo atveju čia didelis šilumos siurblio trūkumas, nes jis yra visiškai priklausomas nuo elektros energijos ir jai nutrūkus, be papildomo galingo generatoriaus netenkama ir šildymo;

remontas – kieto kuro sistema santykinai daug paprastesnė ir nereikia kasti didžiulės iškasos užsikimšus vamzdžiui, ar kitai sistemos daliai sugedus. Na, nebent savo malonumui. Juokauju, aišku - niekas nekasa duobių vien iš malonumo;

paveldas – moksliškai įrodyta, kad gyvenamieji namai su gražiu mūriniu kaminu yra daug patrauklesni pirkėjams lyginant su namais be kaminų;

šiluma, gauta deginant malkas yra daug „švaresnė“ ir su ja neperduodamos radono dalelės, kurių, laikui bėgant, pradedama gauti geoterminio šildymo metu.

Visa kita – smulkesni, galbūt, mažiau reikšmingesni trūkumai ir privalumai, kuriuos taip pat labai svarbu įvertinti, kuriant sau taupius ir geresnius nei kaimyno namus.