Šilumos siurbliai: šildome šaltyje
Dėl kokių priežasčių mes negalime panaudoti atliekinės šilumos namų šildymui? Remiantis pasaulyje plačiai paplitusių šilumos siurblių pavyzdžiu, nagrinėjami sunkumai juos diegiant NVS šalyse.
Norėdami įsitikinti, kad šilumos siurbliai egzistuoja ir veikia efektyviai, jums nereikia eiti toli. Užtenka apsilankyti virtuvėje ir pažiūrėti į šaldytuvą. Viduje karaliauja minusinė temperatūra, o karštos šilumos mainų grotelės gale signalizuoja apie sėkmingą šilumos ištraukimą iš jūsų gaminių.
Šilumos siurbliai dažnai vadinami atvirkštiniais šaldytuvais. Ši analogija nėra visiškai tiksli. Šaldytuvo ir šilumos siurblio fiziniai veikimo principai yra identiški, skiriasi tik konstrukcija ir paskirtis: šaldytuvas išgauna šilumą iš uždaro tūrio, „išmesdamas“ ją į aplinką. Priešingai, šilumos siurblys ištraukia žemos temperatūros šilumą iš lauko, atviros aplinkos, galiausiai atiduodamas ją uždaram patalpos tūriui.
Šiluminių variklių veikimo principai pasitvirtino jau XIX amžiaus pirmoje pusėje, tačiau šaldytuvams pasisekė labiau: būtinybė laikyti maistą pasirodė opesnė problema nei namų šildymas, juolab kad nebuvo problemų dėl kuro. tais laikais šildymui.
Pirmą kartą susidomėjimas šilumos siurbliais kilo pokario Europoje, kai griuvėsiai ir būtiniausių prekių trūkumas privertė ieškoti nestandartinių būsto šildymo būdų. Tačiau galingiausias postūmis tobulinti šilumos siurblius buvo aštuntojo dešimtmečio energetikos krizė. Smarkiai pabrangus energetiniams ištekliams ekonomiškai apsimoka naudoti žemos temperatūros šilumnešius: vandenį rezervuaruose, geoterminę šilumą, karštas miestų nuotekas.
Iki to laiko pramonė jau buvo sukūrusi ir pagaminusi patikimas ir aplinkai nekenksmingas sistemas įvairioms reikmėms: nuo mažos galios atskiriems kotedžams iki galingų šildymo sistemų pastatų kompleksams.
Dabar rinkoje galima rasti šilumos siurblių, veikiančių su įvairiausiomis terpėmis (oru, vandeniu, gruntu) su automatizuotomis siurblių valdymo ir valdymo sistemomis. Bet moderniausios technologijos neduos norimų rezultatų, jei bus padaryta klaidų renkantis šilumos siurblio galią ar įrengiant šildymo sistemą.
Norėdami tai padaryti, turite susiorientuoti keliose pagrindinėse charakteristikose, kurios lemia efektyvų šilumos siurblio darbą. Svarbiausias iš jų – „šildymo koeficientas“, t.y. pagamintos šiluminės energijos kiekio ir sunaudotos elektros energijos santykis. Šiuolaikinėse sistemose jis svyruoja nuo 3,5 iki 4.
Ir čia prasideda niuansai.Gamintojas šią reikšmę nurodo palankiausiam šilumos siurblio darbo režimui, t.y. minimaliam temperatūros skirtumui tarp išorinės šildymo terpės ir šildymo kontūro. Pavyzdžiui, esant 10 laipsnių išorinei temperatūrai (dirvožemis 150 m gylyje) ir 40 laipsnių šildymo kontūro temperatūrai (šiltos grindys), koeficientas tikrai bus apie 4. Tačiau jau esant 60 laipsnių nukrenta iki 2, o esant 80 laipsnių tai lygu 1. V Šiuo atveju paprasčiau ir pigiau naudoti įprastus elektrinius šildytuvus ar boilerius.
Antra pagrindinė problema – šilumos siurblio kolektoriaus (šilumos ištraukimo kontūro) apskaičiavimas.Priklausomai nuo grunto sudėties šilumos ištraukimas svyruoja nuo 10 W/m smėlio vamzdžiams iki 35 W/m drėgniems molio gruntams. Tai taikoma horizontalaus kolektoriaus išdėstymo atveju. Vertikalaus rezervuaro atveju būtina žinoti geologinę sluoksnių sudėtį, nes reikia išgręžti arba gilų (daugiau nei 100 m) gręžinį, arba dešimčių metrų gylio gręžinių sistemą.
Taigi išvada: tiesiog neįmanoma išsiversti be specializuotos organizacijos ar įmonės, kuri atliks tyrimą, sudarys projektą ir nustatys šildymo sistemos sudėtį, dalyvavimo. Horizontaliam kolektorius nereikalauja gręžimo, tačiau tiesiant šimtus metrų vamzdžių reikia iškasti tiek pat griovių iki 2,5 metro gylio, todėl jūsų gerai prižiūrima teritorija, kai bus atliktas darbas, atrodys kaip bombos aikštelė.
Įrengiant vertikalią talpyklą, reikės gręžti daugiau nei 10 metrų gylyje, o tai, be tyrimų ir projektavimo darbų, yra susiję su įvairių organizacijų leidimų gavimu.Šiandien žemės gelmės yra valstybės nuosavybė ir tai, valdininkų akivaizdoje, gali tapti rimtesne kliūtimi nei įrangos kainos ir darbai diegiant šilumos siurblius.
Galiausiai, šilumos siurblio su eksploatavimo kaina sąmata. 200 m2 šildymo ploto vilai reikės apie 18 kWh šilumos energijos galios šilumos siurblio. Kolektorių vamzdžiai bus apie 400 metrų ilgio, optimistinis šilumos pašalinimo greitis – 50 W/m. Tokios talpos įranga iš pirmaujančių Vokietijos įmonių kainuoja maždaug 6000-7000 eurų, priklausomai nuo komplektacijos. Gręžimo ar kasimo darbai – per 3000 eurų. Pridėkite projektą, pritarimus ir gaukite sumą 10 000. Tai yra kriterijus, pagal kurį sprendžiama, ar eiliniam gyventojui apsimoka šiandien įsirengti šilumos siurblį ir kada tai atsipirks.
Organizacijoms ir įmonėms, statančioms naujas patalpas, dabar galima šildyti šilumos siurbliais. Tokias išlaidas, nuolat didėjant energijos tarifams, galima susigrąžinti per 3–5 metus. Bet gyventojams, kuriems valstybė yra nustačiusi lengvatinius tarifus ar subsidijuojamus energijos kaštus, šilumos siurblių naudojimas ilgą laiką bus nuostolingas.