Šilumos siurblys

Kaip išsirinkti tinkamos galios šilumos siurblį „oras-vanduo” pagal pastato šilumos poreikį?

Norint teisingai parinkti šilumos siurblio oras-vanduo galią, reikia įvertinti labai daug įvairių veiksnių ir niuansų. Svarbiausi jų:

  • energijos poreikis šildymui,
  • energijos poreikis karšto vandens ruošimui ir vėsinimui,
  • reikiamą šildymo sistemos vandens temperatūrą, lauko oro temperatūrai esant nuo -20°C Klaipėdoje iki -23°C Vilniuje.
Komfortiškas oras namuose

Pastato šilumos poreikių nustatymas

Pastato šilumos poreikiai susideda iš pačio pastato šildymo, karšto vandens ruošimo ir vėdinimo sistemos tiekiamo oro pašildymo poreikių.

Galios poreikis pastato šildymui

Iki įsigaliojant nuo 2017 m. sausio 1 d. STR 2.01.02:2016 „Pastatų energinio naudingumo projektavimas ir sertifikavimas”, pastato šilumos nuostoliai buvo skaičiuojami pagal šalčiausių penkių dienų temperatūros vidurkį, t. y. didžiojoje Lietuvos dalyje -22°C – -23°C, o pajūryje -20°C. Dabar pastatų šildymui reikiama galia skaičiuojama šiek tiek kitaip, sudėtingiau, įvertinant šalčiausios dienos temperatūrą (iki -31°C) ir pastato inerciją, bet orientacijai galima vadovautis ankstesniu metodu. Praktikoje pastatui dėl inercijos vis tiek reikia 3-5 dienų, kad ženkliau pasikeistų patalpų vidaus oro temperatūra, jeigu trūksta šildymo galios.

Vidutiniai visų pastato patalpų (pavyzdiniuose skaičiavimuose naudojamas 120 m2 ploto gyvenamasis namas) maksimalūs šilumos nuostoliai, kuriuos turi kompensuoti šilumos šaltinis pateikti lentelėje:

Pastato energetinė klasė D C B A A+ A++
Projektinė galia, W/m2 >90 75 60 42 35 30
Pastato (120 m2) šilumos nuostoliai, kW >10.8 9 7.2 5 4.2 3.6
Galios priedas karštam vandeniui (250 W/1 žm.), kW 1 1 1 1 1 1
Galios priedas vėdinimo oro pašildymui (300 m3/h), kW Įskaič. Įskaič. Įskaič. 0.61 0.61 0.61
Pastato galios poreikis, kW >11.8 10 8.2 6.6 5.8 5.2

 Galios poreikis karšto vandens ruošimui

Pastato šildymo procesas trunka visą parą. Jis nutraukiamas tik tada, kai reikia paruošti karštą vandenį. Taip daroma dėl to, kad karštam vandeniui ruošti reikalinga aukštesnė, nei šildymui, temperatūra, o šilumos siurblio galios abiems procesams atlikti vienu metu dažnai nepakanka. Karšto vandens ruošimas užtrunka iki 2 val. per parą, šį laiką patalpos nėra šildomos. Tačiau karšto vandens ruošimas nevyksta dvi valandas be pertraukų, o trumpais intervalais, kelis ar keliolika kartų per parą. Dėl šildymo sistemos inercijos, patalpos nespėja atvėsti, vartotojas nepatiria jokio nepatogumo.

Taigi, karšto vandens ruošimui reikia kelis kartus mažesnio šiluminės energijos kiekio, matuojamo kWh. Šį kiekį padalinus iš laiko gaunama vidutinė galia, reikalinga karštam vandeniui ruošti. Priimta manyti, kad tai sudaro maždaug 250W vienam būste gyvenančiam žmogui. Taigi, jei pastate gyvena bent 4 žmonės, karšto vandens ruošimui reikia numatyti apie 1 kW galios.

Galios poreikis vėdinimo sistemos tiekiamo oro pašildymui.

Kai pastato energetinė klasė yra A ir aukštesnė, pastatas yra itin sandarus ir natūralus jo vėdinimas natūraliai nevyksta. Tokiam pastatui vėdinti įprastai naudojami vėdinimo įrenginiai su šilumogrąža iš ištraukiamo ir šalinamo oro (rekuperatoriai). Žemesnių klasių pastatai nėra tokie sandarūs ir jiems natūralios lauko oro pritekėjimo (infiltracijos) sušildymo nuostoliai jau yra įtraukti į šildymo nuostolius, t.y. natūralus vėdinimas jau įvertintas.

A ir aukštesnės klasės pastatuose naudojamų vėdinimo įrenginių (rekuperatorių) šilumogrąžos koeficientas yra apie 80%. Tai reiškia, kad neįmanoma išsaugoti absoliučiai visos ištraukiamo oro šilumos ir perduoti ją tiekiamam šaltam lauko orui, atsiranda nuostoliai. Todėl tiekiamojo oro temperatūra visada bus žemesnė už patalpos oro temperatūrą. Ji gali siekti apie 15-16°C. Taigi, šį vėsesnį orą yra reikalinga sušildyti iki patalpos oro, tą atlieka šildymo sistema. Skaičiuojama, kad 300 m3/h į patalpas tiekiamo oro sušildyti reikia apie 1 kW energijos.

Jei vėdinimo sistemoje sumontuotas vėdinimo įrenginys su elektriniu antriniu tiekiamo oro pašildymo elementu, galios priedo vėdinimui vertinti nereikia.

Atskirų patalpų šildymo galios poreikis

Reikia turėti galvoje, kad aukščiau pateiktoje lentelėje pateikti orientaciniai pastato šilumos nuostoliai (W/m2) yra visų pastato patalpų šilumos nuostolių vidurkis. Tai reiškia, kad pastate yra patalpų, kurių šilumos nuostoliai yra labai nežymūs arba jų nėra visai. Taip pat yra patalpų, kurių šilumos nuostoliai didesni, nei pastato šilumos nuostolių vidurkis. Tai ypač aktualu patalpoms, kurios turi kelias lauko sienas ir/ar didelius vitrininius langus iki pat grindų. Kiekvienas langas – tai anga šilumai „ištekėti” į lauką. Tai lemia langų ir sienų šilumos varžos skirtumai, nes dažniausiai langų šilumos varža yra apie 8-10 kartų mažesnė už sienos šilumos varžą.

Kiekvienam konkrečiam pastatui šis galios poreikis bus skirtingas.

Norint nustatyti tikslų pastato šildymui reikalingos galios poreikį, reikia apskaičiuoti kiekvienos patalpos šildymo galios poreikį. Tam įvertinami visų patalpos atitvarų (sienų, durų, langų, grindų ir lubų) šiluminio laidumo koeficientai ir paviršiaus plotai bei lauko oro pritekėjimas. Todėl, jeigu pvz. A++ klasės vidutinis namo šildymo galios poreikis yra apie 30 W/m2, tai svetainės, kurios dvi lauko sienos yra beveik vien iš stiklo, šildymo galios poreikis gali siekti 60-70 W/m2. Įvertinus vidinių pastato patalpų (be išorinių atitvarų) – sandėliukų, drabužinių, koridorių ir pan., kurių šilumos nuostoliai yra gerokai mažesni už 30 W/m2, bendras vidutinis viso pastato šildymo poreikis gali sudaryti apie 30 W/m2. Tai svarbu, renkantis šilumos šaltinio galią.

Atskirų patalpų šilumos nuostoliai yra svarbūs, projektuojant ir įrengiant šildymo sistemą. Grindinio šildymo atveju tokiose, santykinai „šaltose” patalpose būtina tankinti šildymo vamzdelius (mažinti atstumą tarp jų).

Skirtingų šildymo sistemų vandens temperatūra

Šiuo metu plačiausiai naudojamos dvi šildymo sistemos rūšys – grindinis šildymas ir šildymas prietaisais (radiatoriais, konvektoriais ir pan.). Turint omenyje, kad radiatorių šildymo paviršiaus plotas yra kelis kartus mažesnis už grindinio šildymo plotą, siekiant gauti tą patį šiluminės energijos kiekį, radiatorių sistemoje cirkuliuojančio nešėjo (vandens) temperatūra turi būti gerokai aukštesnė už grindinio šildymo sistemoje cirkuliuojančio nešėjo temperatūrą

Didžiausia šilumos siurblio vandens temperatūra

Šilumos siurblys šilumos nešėjo temperatūrą įprastai pakelia iki 55-60°C. Šilumos siurbliuose „oras-vanduo” ši temperatūra labai priklauso nuo lauko oro temperatūros. Lauko oro temperatūrai nukritus žemiau -10°C – -15°C, šilumos siurblio ruošiamo vandens temperatūra taip pat krenta. Kai lauko oro temperatūra nukrenta iki -20°C ir žemiau, didžiausia šilumos siurblio ruošiamo vandens temperatūra gali siekti tik 45-50°C. Ir tai tik tada, kada jos reikia kiek įmanoma aukštesnės (taikoma radiatorinėms šildymo sistemoms). Naudojant grindinio šildymo sistemą, įprastai pakanka 35-40°C joje cirkuliuojančio vandens temperatūros, net lauko oro temperatūrai nukritus iki -20°C – -23°C.

Jeigu šildymo sistemoje numatytų radiatorių dydžiai yra tokie, kad reikiamą šildymo galią jie pasiektų esant 80°C tiekiamo vandens temperatūrai, šildyti patalpas šilumos siurbliu gali tapti problematiška. Tokiu atveju, įmanomi du sprendimo variantai :

  • padidinti radiatorių šildymo plotą, siekiant sumažinti vandens temperatūrą iki galimos, t. y. daugiausia 45-50°C. Gali reikėti padidinti radiatorių šildymo plotą 2-4 kartus, lyginant su pirminiu variantu. Galima pasirinkti didesnių matmenų radiatorius (ilgesnius, aukštesnius) arba, panelinių radiatorių atveju, vietoj viengubų galima rinktis dvigubus ar trigubus modelius.
  • Sistemoje montuoti aukštos temperatūros šilumos siurblį, galintį patiekti iki 80°C temperatūros vandenį. Šie šilumos siurbliai turi du kompresorius. Įprastai vienas yra sumontuotas lauko, o kitas – vidaus bloke. Vienas kompresorius pašildo freoną iki tam tikros temperatūros, o kitas kompresorius tą, aukštesnę temperatūrą, pakelia dar labiau ir tik tada perduoda sistemoje cirkuliuojančiam vandeniui. Atkreiptinas dėmesys, kad dviejų kompresorių šilumos siurblys gali kainuoti vos ne dvigubai daugiau.

Šiuolaikinių šilumos siurblių oras-vanduo ypatumai

Šiuolaikinių šilumos siurblių kompresoriai yra inverteriniai. Inverteriu keičiant elektros srovės dažnį, galima tolygiai keisti kompresoriaus apsisukimus (ir galią). Europos sąjungos teisės aktai numato, kad deklaruojama šilumos siurblių galia lauko oro temperatūrai esant yra +7°C. Turi būti nurodoma ne maksimaliai galima, bet „nominali” galia, t.y. tokia galia, kuria įprastai dirbs įrenginys. Tai reiškia, kad dar galima padidinti kompresoriaus apsisukimų skaičių iki didžiausio, taip gaunant didžiausią įrenginio galią, bet šilumos siurblio COP (efektyvumo koeficientas) jau bus mažesnis. Krentant lauko oro temperatūrai, šilumos siurblio kompresorius padidina savo apsisukimus iki didžiausių. Esant -20°C lauko temperatūrai, šilumos siurblio efektyvumo koeficientas COP gali būti apie 1.6-1.8. Tai reiškia, kad šilumos pagaminama tiek kartų daugiau, nei sunaudojama elektros kompresoriui sukti. Vadinasi, net ir tokiomis sąlygomis verta naudoti šilumos siurblį „oras-vanduo”, o ne elektrinius šildymo elementus.

Vėstant lauko orui, iš jo atgauti šilumos galima vis mažiau. Taigi, net kompresoriui dirbant didžiausia galia, lauko temperatūrai esant -20°C, išgausime mažiau šilumos, nei esant +7 °C. Kiek tiksliai mažiau, priklauso nuo konkretaus šilumos siurblių gamintojo ir pasirinkto modelio.

Pateikiame kelių konkrečių šilumos siurblių modelių galias, esant įvairioms vandens ir lauko oro temperatūroms:

Kaip išsirinkti tinkamos galios šilumos siurblį oras-vanduo 8kW Hitachi Yutaki S Combi S80
Kaip išsirinkti tinkamos galios šilumos siurblį oras-vanduo 16kW Hitachi Yutaki S Combi S80

 

Grafikuose matoma, kad šilumos siurblio, kurio nominali galia (lauko temperatūrai esant +7°C) yra 8.0 kW, didžiausia galia, esant lauko temperatūrai -20°C – -15°C yra 6.0-6.25 kW, o siurblio, kurio nominalia galia 16.0 kW, atitinkamai 10.1-11.2 kW.

Beveik visi šilumos siurbliai „oras-vanduo” turi įmontuotus papildomus elektrinius šildymo elementus, kaip papildomą, rezervinį, energijos šaltinį. Šie elektriniai šildymo elementai gali būti naudojami tada, kada trūksta kompresoriaus galios arba tada, kai reikia pasiekti aukštesnę vandens temperatūrą, nei gali pateikti šilumos siurblys (pvz., anti-legionelinis karšto vandens šildytuvo iškaitinimas iki 65-70 °C temperatūros). Įprastai, šilumos siurbliai, vien tik kompresoriaus pagalba, negali pakelti vandens temperatūros aukščiau nei iki 55-60°C.

Šilumos siurblio galios parinkimas

Statistikos duomenimis, Lietuvoje šalčiausios dienos trunka vidutiniškai 5 dienas per šildymo sezoną. Neverta permokėti perkant galingesnį šilumos siurblį, nes visą savo galią jis panaudos labai retai, arba visai nepanaudos. Šalčiausias laikas įprastai trunka gana trumpai, kelias dienas ar savaites, šį laiką galima pasinaudoti papildomais elektriniais šildymo elementais, ar kitokiu rezerviniu šilumos šaltiniu (kieto, skysto kuro katilu ar židiniu).

Optimalu pasirinkti tokią šilumos siurblio galią, kuri atitiktų didžiausią pastato šilumos poreikį, lauko oro temperatūrai esant ne -20°C, o -15°C. Tokiu atveju per didžiausius šalčius pritrūks tik iki 20% reikiamos galios. Tačiau, kadangi šis laiko tarpas yra gana trumpas, dideli nepatogumai nebus patiriami. Tokiu būdu pasiekiamas balansas tarp pasirinkto modelio dydžio (taip pat ir kainos) ir optimalių išlaidų elektrai šildymo sezono metu.

Kadangi pastato šilumos nuostoliai skaičiuojami lauko temperatūrai esant -20°C – -23°C, galima teigti, kad lauko temperatūrai esant – 15 °C, šildymo poreikis bus apie 85% skaičiuotino. Todėl galima rinktis ir šiek tiek mažesnės galios šilumos siurblį.

Pavyzdys

Namas yra A+ klasės, apie 120 m2 šildomo ploto, jame gyvena 4 asmenys. Maksimalus šildymo galios poreikis yra apie 5.9 kW, lauko oro temperatūrai esant -22°C – -23°C.

Reikia, kad šilumos siurblio maksimali galia, esant lauko temperatūrai -15°C būtų apie 6 kW. Tokio šilumos siurblio nominali galia, esant +7 °C būtų apie 8 kW.

Šilumos siurblio galia, reikalinga 120 m2 ploto gyvenamajam namui šildyti, priklausomai nuo jo energetinės klasės, pateikiama lentelėje:

Pastato energetinė klasė D (sena statyba) C B A A+ A++
Projektinė galia, W/m2 >90 75 60 42 35 30
Pastato (120 m2) šilumos nuostoliai, kW >10.8 9 7.2 5 4.2 3.6
Pastato šilumos nuostoliai (-15 °C), kW 9.2 7.7 6.1 4.3 3.6 3.1
Galios priedas karštam vandeniui (250 W/1 žm.), kW 1 1 1 1 1 1
Galios priedas vėdinimo oro pašildymui (300 m3/h), kW Įskaič. Įskaič. Įskaič. 0.6 0.6 0.6
Pastato galios poreikis, kW >10.2 8.7 7.1 5.9 5.2 4.7

Šilumos siurblio galia parenkamatokia, kad jo maks. galia (lauko oro temperatūrai esant -15°C būtų lygi arba didesnė už apskaičiuotą pastato galios poreikį.

Atitinkamai kitokio dydžio pastatui, pagal pastato reikiamą šilumos galią turėtų būti renkamasi proporcingai kitokia šilumos siurblio galia.

Pavyzdžiui, jei namas yra A+ energetinio efektyvumo klasės ir 250m2 gyvenamojo ploto, jo šiluminės energijos poreikis sudarys apie 8.75 kW x 0.85 + 1 kW + 0.6 kW = 9.0-9.1 kW. Vadinasi, lauko temperatūrai esant -15°C, reikės apie 9 kW, ar kiek daugiau, didžiausios šilumos siurblio galios. Vadinasi, šilumos siurblio nominali galia (+7 °C) turėtų būti apie 13-14 kW.

Taigi, belieka tik iš šilumos siurblio pardavėjo sužinoti norimo šilumos siurblio maksimalią galią prie lauko temperatūros -15°C ir pasirinkti optimaliausią variantą, užtikrinantį mažiausias išlaidas už šilumos siurblį ir elektros sąnaudas šalčiausiu metu. Galima nepridėti jokio galios atsargos koeficiento.

Dr. Arūnas Stikliūnas

Gaukite pasiūlymą
Gaukite pasiūlymą
Užpildykite šią užklausos formą ir mes pateiksime jums geriausią pasiūlymą.

Statybos vieta (miestas, rajonas)*

Statybos vieta (miestas, rajonas)*

Būsto būklė*

Būsto būklė*

Tel. Nr.*

Tel. Nr.*

El.paštas*

El.paštas*

Pateikdami šią formą patvirtinate, kad sutinkate su privatumo politika.

Pateikdami šią formą patvirtinate, kad sutinkate su privatumo politika.

Saņemt piedāvājumu
Saņemt piedāvājumu
Aizpildiet šo pieprasījuma veidlapu, un mēs sagatavosim jums vislabāko piedāvājumu.

Būvniecības vieta (pilsēta, rajons)*

Būvniecības vieta (pilsēta, rajons)*

Mājokļa stāvoklis*

Mājokļa stāvoklis*

Jūsu tālruņa numurs*

Jūsu tālruņa numurs*

E-pasts*

E-pasts*

Iesūtot šo veidlapu, jūs apstiprināt, ka piekrītat šai konfidencialitātes politikai.*

Iesūtot šo veidlapu, jūs apstiprināt, ka piekrītat šai konfidencialitātes politikai.*