Šilumos siurblys - tai transformatorius, paverčiantis mažos galios ir šildymo sistemose netinkamą naudoti aplinkos energiją didelės galios energija. Ja šildomos patalpos ir vanduo.

Šilumos siurblio analogas - šaldytuvas. Šaldytuvas maisto produktų šilumą atvėsina ir išspinduliuoja ją į aplinką per užpakalinėje sienelėje esantį radiatorių. Šilumos siurblys pasiima šilumą iš aplinkos ir perduoda ją į šildymo sistemą.

Šilumos siurblio veikimo principas

Šilumos siurblį galima įsivaizduoti kaip darbinį kontūrą, sudarytą iš keturių pagrindinių elementų: garintuvo, kompresoriaus, kondensatoriaus ir išleidžiamojo vožtuvo (žr. schemą). Prie darbinio kontūro glaudžiasi pirminis (išorinis) kontūras, kuriame cirkuliuoja darbinis skystis (vanduo, antifrizas arba oras), surenkantis aplinkos šilumą, ir antrinis - įvadas į pastato šildymo ir karšto vandens tiekimo sistemas.

Garintuvas - plastikinis kaupiklis, kurio vienoje pusėje cirkuliuoja šaltas skystas aušinimo skystis (dažniausiai freonas), o kitoje pusėje - pirminio kontūro darbinis skystis.

Pirminis kontūras - tai žemos galios šilumos energijos kontūras  (jo temperatūros neužtenka pašildyti tiesioginį šildymo kontūrą). Pirminio kontūro energijos šaltiniu gali būti grunto šiluma (gruntiniai zondai su antifrizu), gruntinių vandenų šiluma (du gręžiniai: paduodantis ir sugeriantis), išorės oras ir kt.

Garintuve aušinimo skystis pasiima pirminio kontūro šilumą, užverda ir išgaruoja. Taip sumažėja pirminio kontūro išėjimo temperatūra.

Kompresorius įsiurbia dujomis tapusį aušinimo skystį, suspaudžia jį, taip staigiai padidindamas jo temperatūrą. Karštas dujinis aušinimo skystis įstumiamas į kondensatorių.

Kondensatorius pagal sąrangą - tas pats keitiklis kaip ir garintuvas, kur darbinio kontūro pusėje cirkuliuoja karštas aušinimo skystis, o antrinio kontūro pusėje - vanduo arba antifrizas.

Karštas aušinimo skystis, susitikęs su šildymo ar karšto vandens tiekimo sistemos šilumos nešikliu, kondensuojasi, perduoda šilumą šildymo ar karšto vandens tiekimo sistemai. Skystas freonas suteka į kondensatoriaus dugną, iš kur dėl slėgių skirtumo išstumiamas per išmetimo vožtuvą į garintuvą. Jo temperatūra smarkiai krenta. Ciklas prasideda iš naujo.

Pagrindinis šilumos siurblio skirtumas nuo kitų šiluminės energijos generatorių (elektrinių, dujinių ar dyzelinių katilų) tas, kad gaminant šilumą, 75 proc. energijos paimama iš aplinkos, o 25 proc. - elektros energija, būtina šiluminio siurblio kompresoriaus darbui. Šilumos siurblys „pumpuoja" saulės energiją, sukauptą aplinkoje šiltuoju metų laiku. Norint pagaminti 4 kW šiluminės energijos tereikia sunaudoti 1 kW elektros energijos.

Pagaminamos šiluminės ir sunaudojamos elektros energijos santykis vadinamas transformacijos koeficientu (arba šilumos siurblio naudingumo koeficientu) ir parodo jo veikimo efektyvumą.

Šilumos šaltiniai

Šilumos šaltinis: gruntas.

Šilumos siurblio tipas: mišinys/vanduo.

Gruntas gerai kaupia saulės energiją, kurią sugeria tiesiogiai kaip saulės radiaciją, arba netiesiogiai kaip lietaus ir oro šilumą. Ją gruntas išsaugo ilgai, todėl šilumos šaltinis visus metus yra maždaug vienodos temperatūros. Didesniame nei 20 m gylyje gruntas pradeda šilti dėl iš žemės centro kylančio karščio. Kas 100 m jo temperatūra padidėja 3 laipsniais. Tai užtikrina aukštą šilumos siurblio naudingumo koeficientą. Grunto sukaupta šiluma perduodama kartu su vandens ir antifrizo mišiniu horizontaliai sumontuotais gruntiniais kaupikliais arba vertikaliai išdėstytais keitikliais (zondais). (1-2 pieš.)

 (1 pieš.)

 (2 pieš.)

Šilumos šaltinis: gruntiniai vandenys.

Šilumos siurblio tipas: vanduo/vanduo

Gruntiniai vandenys - geras saulės šilumos kaupiklis: net šaltomis žiemos dienomis išsaugo nuolatinę teigiamą temperatūrą. Šilumos panaudojimui reikalingi paduodamasis ir sugeriamasis gręžiniai. Juos įrengiant įvertinami požeminių vandenų srovės kryptis ir kokybė. Tam tikromis sąlygomis šilumos siurbliai gali naudoti upių ar ežerų vandenį, nes jis taip pat kaupia šilumą. Tai ypač aktualu, nes ne visur yra pakankamai geros kokybės gruntinio vandens. Be to, norint naudoti gruntinį vandenį, reikia gauti atitinkamų tarnybų leidimą. (3 pieš.)

 (3 pieš.)

Šilumos šaltinis: oras.

Šilumos siurblio tipas: oras/vanduo

Oras - lengviausiai panaudojamas šilumos šaltinis. Jo kiekis neribotas, „apdorojimui" nereikia ilgų paruošiamųjų darbų. Šio tipo modernūs šilumos siurbliai gali būti eksploatuojami beveik ištisus metus (iki -15ºС). Esant žemesnei aplinkos temperatūrai, įrenginys nebepajėgia apšildyti pastato ir tenka naudoti kitą šilumos šaltinį arba vandens šildytuve sumontuoti elektros šildytuvą. Šilumos šaltinio dydį lemia įrenginio konstrukcija arba dydis. Reikiamą oro kiekį per oro vožtuvus į garintuvą paduoda sistemoje sumontuotas ventiliatorius. (4-5 pieš.)

 (4 pieš.)

 (5 pieš.)

Asa.lt

Schema