Geoterminio šildymo sistemos įrengimas

Šiuolaikinis naujųjų technologijų sprendimas - geoterminio šildymo sistema - iš natūralių šaltinių (žemės, oro, vandens) ima susikaupusią saulės šilumą ir panaudoja ją namo šildymui, vėsinimui ir karšto vandens ruošimui. Sukaupta šiluma nuolat išlieka tam tikrame gylyje grunto sluoksniuose ir vandenyje, paviršiuje besikeičiant temperatūrai nuo teigiamos iki labai žemos. Geoterminio šildymo sistemos, naudodamos šilumos pernešimo ir transformavimo procesus, šias „sankaupas" išgauna, paverčia naudinga šilumos energija, atitinkančia žmogaus ir jo būsto šildymo poreikius.

Geoterminio šildymo sistemos veikimo principas

Geoterminio šildymo sistemą sudaro 3 pagrindinės grandys:

• Kolektorius.
• Šilumos siurblys
• Akumuliacinė talpa (boileris) su vandens šildytuvu (katilu).

Kolektorius. Tradiciškai tai yra vamzdinis kaupiklis, patalpintas į šilumos šaltinį (gruntą, artezinio šulinio ar telkinio vandenį). Dažniausiai naudojamo gruntinio kolektoriaus vamzdžiais cirkuliuojantis neužšąlantis skystis-antifrizas (vandens ir glikolio mišinys) sugeria iš žemės šilumos energiją  ir perneša ją šilumos siurbliui. Nustatyta, kad 1,5 m gylyje, žemiau įšalo lygio, nuolatinė žemės temperatūra siekia +6°, +8°C, telkinio vandens - +4°C. Logiškas reikalavimas kolektorių montavimui - tinkamo ploto žemės sklypas prie nuosavo namo, o vandens kolektoriams - tvenkinys, ežeras, upelis sklype. Kolektoriaus tipo pasirinkimą lemia sklypo plotas ir grunto savybės.

Horizontalių kolektorių, užkasamų 1,5 m gylyje, montavimas siejamas su tam tikromis sąlygomis - būtinas 4-6 arų sklypo plotas, kurį užims vamzdynas.

1 pav. Horizontalūs žemės kolektoriai. ASA.LT pieš.

Vertikalūs kolektoriai naudojami tuo atveju, jeigu sklype nėra pakankamo ploto horizontalių sistemų klojimui arba gruntas yra labai akmenuotas.

2 pav. Vertikalūs gruntiniai kolektoriai. ASA.LT pieš.

3 pav. Gruntinio vandens kolektoriai. ASA.LT pieš.

Šilumos siurblys

Tai - centrinė geoterminės sistemos grandis, kurioje vyksta visi "stebuklingi" šilumos virsmai. Siurblys transformuoja ką tik iš aplinkos šaltinio išgautą pirmykštę mažos galios šilumos energiją, kol kas dar netinkančią pastato šildymui, į didelės galios šilumą. Pagaminta šiluma nukreipiama karšto vandens ruošimui ir į pastato vandens šildymo sistemas. Simboliškai šilumos siurblį galima būtų palyginti su skrandžiu žmogaus organizme, kuris virškina iš aplinkos įsavintą maistą ir transformuoja į organizmui naudingas kalorijas, energiją, šilumą, o kraujotakos sistema paskirsto jas po organizmą.

Šilumos siurblį sudaro 4 esminiai šilumos transformavimo mazgai: garintuvas, kompresorius, kondensatorius ir išsiplėtimo vožtuvas. Garintuvas ir kondensatorius atlieka šilumokaičių funkcijas.

• Garintuve šilumos nešėjas antifrizas susijungia su skystomis dujomis - freonu, įgeriančiu šilumą, atgabentą nešėjo. Garintuvo kaupiklyje freono skystis virsta garais.
• Kompresorius dideliu slėgiu suspaudžia įsiurbtus garus, tokiu būdu kelias dešimtis kartų padidindamas jų temperatūrą.
• Kondensatoriuje karštos dujos išskiria šilumos energiją, skirtą šildytuvui (ir pastato vandens sistemos šildymui), o jų konsistencija iš dujinės paverčiama skysta.
• Išsiplėtimo vožtuvas nutraukia nešėjo skysčio suspaudimą, dėl ko jo temperatūra smarkiai krenta. Ataušintas nešėjas grįžta į pradinį tašką - garintuvą - ciklo atnaujinimui.

Akumuliacinė talpa geoterminio šildymo sistemai

Ši geoterminės sistemos grandis tiesiogiai paverčia didelės galios energiją materija. Vandens šildytuvas kaupia šilumos siurblio paruoštą termofikacinį vandenį. Šis vanduo vėliau paduodamas į vidaus šildymo sistemą ir ataušęs grįžta į akumuliacinę talpą. Įrenginys turi savo vamzdinę sistemą karšto vandens tiekimui į patalpas ir ataušusio grįžimui, daugiafunkcinę elektroninę valdymo sistemą su temperatūros matuokliu, cirkuliacinį siurblį ir panardinamą į katilą rezervinį elektrinį kaitintuvą (teną), automatiškai įsijungiantį, kai sistemos galingumas dėl tam tikrų aplinkos priežasčių laikinai atsilieka nuo padidėjusių energijos poreikių.

Katile, kurio talpa gali siekti nuo 160-500 iki 800 litrų, įrengtas varinis gyvatukas ruošia karštą vandenį, kuris vamzdžiais tiekiamas į sanitarinius mazgus, virtuvę.

Akumuliacinė talpa, vamzdžiais tiekianti vandenį namui. Autoriaus nuotr.

Kaip veikia geoterminis šildymas

Teoriškai 4 pagrindinių siurblio dalių sąveika sudaro uždarą ratą - darbinį ciklą. Iš aplinkos prie jo prisideda išorinis ciklas su cirkuliuojančiu antifrizu, nešančiu žemos temperatūros energiją ir grąžinančiu ją atgal į aplinką. Iš pastato šildymo sistemų prisideda įvado ciklas, kuriuo cirkuliuoja šildytuvui pagaminta aukštos temperatūros energija, po sunaudojimo grįžtanti atgal ataušusi.

Tarkime, antifrizo iš žemės į garintuvą atnešta šilumos energijos temperatūra siekia tik -3°C. Garintuve vyksta šilumos energijos išgarinimas ir transportavimas į šildymo sistemą kitu šilumos nešėju. Šis siurblio vamzdžiais cirkuliuojantis agentas dažniausiai yra skystos freono dujos. Antifrizo skystis garintuve susijungia su freonu, kuris įsisavina šią kol kas šaltą energiją. Freonas pasižymi tuo, kad verda ir garuoja prie minusinės temperatūros (-40°C). Taigi, garintuve freono skystis virsta dujinės konsistencijos medžiaga - garais. Garavimo metu agento temperatūra spėja įkaisti 5°C. Šilumos garai (agento konsistencija) agregato vamzdžiais keliauja į kompresorių, kuriame vyksta jų suspaudimas dideliu slėgiu (14 bar) ir tūrio sumažėjimas, sukeliantys aukštos temperatūros formavimą. Iki 75°C užkaitintas (kitais atvejais ir iki +100°C) agentas nukreipiamas į kondensatorių. Kondensatoriuje karštos dujos išskiria šilumos energiją namo ir jo karšto vandens sistemos šildymui, o agento konsistencija iš dujinės paverčiama skysta. Kondensavimosi metu agentas praranda 20°C šilumos, todėl į vandens šildytuvą atiduodama +55°C šiluminės energijos, ko pakanka karšto vandens ruošimui. Skystas agentas juda į sekantį šio darbinio rato mazgą - išsiplėtimo vožtuvą, kuriame nutraukiamas jo suspaudimas (sumažinus slėgį iki 1,7 bar), tūris išsiplečia, skysčio temperatūra krenta iki pradinės -3°C. Cirkuliuojantis agentas grįžta į garintuvą, kur jo laukia nauja antifrizo atnešta šilumos dozė iš grunto. Uždaras darbinis ciklas atsinaujina. (Žr. 4 pav.).

4 pav. Šilumos transformavimo procesas. Autoriaus pieš.

Šilumos siurblių veikimas skirtumą tarp freono garavimo temperatūros ir aplinkos temperatūros paverčia šilumine energija ir tokiu būdu yra šildomas vanduo. Pagaminamos šiluminės energijos ir kompresoriaus sunaudojamos elektros energijos santykis vadinamas energijos transformacijos koeficientu COP (arba šilumos siurblio naudingumo koeficientu) ir parodo jo veikimo efektyvumą. Preciziškai veikiančių šilumos siurblių COP dažniausiai yra 5, o tai reiškia, kad siurblys gamina penkis kartus daugiau šilumos energijos nei sunaudoja elektros.

Geoterminio šildymo veikimo efektyvumas

Faktas, kad geoterminio šildymo sistemų veikimas priklauso nuo elektros energijos, nė kiek nemenkina jų pranašumo. Pagrindinis šilumos siurblio skirtumas nuo kitų šiluminės energijos generatorių (dujinių, kieto ar skysto kuro katilų) tas, kad gaminant šilumą, 75 proc. energijos nemokamai ir ekologiškai paimama iš aplinkos, o 25 proc. - elektros energija, būtina šilumos siurblio kompresoriaus darbui. Kaip jau buvo minėta, buitinių šilumos siurblių naudingumo koeficientas lygus 5, tai reiškia, kad geoterminės sistemos gali pagaminti penkis kartus daugiau šilumos energijos nei sunaudoja elektros. Trumpai tariant - norint pagaminti 5 kW šiluminės energijos, tereikia sunaudoti 1 kW elektros energijos.

Tai įmanoma, jeigu šilumos siurblio galingumas parinktas idealiai, teisingai įvertinus pastato šilumos poreikius ir realius šilumos nuostolius. Naudingumo koeficientą COP lemia ir šildymo sistema pastate, priklausomai nuo jos koeficientas gali būti 3-4,6. Pavyzdžiui, gruntiniam šilumos šaltiniui esant +6°C, šilumos siurbliui ruošiant karštą vandenį grindinio šildymo sistemai (reikiama vandens temperatūra 30-45°C) COP = 5.

• Ruošiant vandenį moderniai radiatorių sistemai (reikiama vandens temperatūra 45-55°C) COP = 4.
• Seniems radiatoriams (reikiama vandens temperatūra 60-90°C) COP = 3.

Karšto vandens paskirstymas geoterminio šildymo sistemoje

Dažniausiai akumuliacinė talpa ir šilumos siurblys su šilumokaičiais ir kompresoriumi konstruojami viename bendrame korpuse, užimančiame 0,5-1 m² ploto. Kituose modeliuose jie gali būti pateikti kaip du atskiri blokai.

Cirkuliaciniai siurbliai, dažniausiai įrengti prie šilumokaičių, priverčia termofikacinį šiltą vandenį cirkuliuoti šildymo sistemoje. Iki 100 W galingumo cirkuliacinis siurblys įveikia hidraulinio pasipriešinimo jėgą, atsirandančią tarp tekančio vandens ir vamzdžių sienelių. Paruoštas šildymui skirtas vanduo iš vandens kaupiklio teka per trieigį vožtuvą, kartu pasimaišydamas su grįžtančiu iš šildymo sistemos vandeniu. Maišymas trieigyje vožtuve vyksta pagal iš anksto užprogramuotą temperatūrą.

Rezervinio šilumos šaltinio vaidmenį atliekantis panardinamas elektrinis kaitintuvas (tenas) įsijungia ekstremaliais atvejais, pvz., dėl ne naudai pasikeitusios aplinkos šaltinio temperatūros; pastatui neplanuotai prireikus didesnio šilumos kiekio, nei pajėgia pagaminti siurblys.

Vamzdžiais karštas buitinis vanduo teka į sanitarinius mazgus.

Termofikato paskirstymas. Tiekimo srautas ir grįžtamas srautas. Autoriaus nuotr.

Kaip pasirinkti reikiamą šilumos siurblio galingumą

Tinkamo galingumo agregatas kvalifikuotų specialistų parenkamas pagal grunto geologines savybes (jeigu įrengiamas požeminis kolektorius), klimatines-geografines sąlygas ir pastato parametrus (įvertinus realius jo šilumos nuostolius ir nustačius pastato šilumos poreikius bei karšto vandens suvartojimo poreikius). Šildymo energijos suvartojimas labai priklauso nuo namo šilumos nuostolių, kuriuos sudaro sienų ir lubų šiluminė varža, šilumos praradimai ventiliacijos metu, langų dydis ir sandarumas. Įvertinus visus šiuos faktorius, reikiamo galingumo parinkimas atliekamas pagal įmonės-gamintojos pateiktas skaičiavimo programas, kurios tiksliai parenka patį šilumos siurblį ir kolektoriaus parametrus. Pataupius arba pasirėmus apytiksliais skaičiavimais, gautas rezultatas gali būti neteisingas. Tokiu atveju padidėja energijos sąnaudos šildymui, jie parenkamas per silpnas siurblys. Per didelio galingumo siurblį parinkus taip pat susiduriama su techninėmis siurblio eksploatacijos problemomis.

Taip paaiškinami kartais pasigirstantys pesimistiški vartotojų, nepatenkintų savo įrengtų geoterminių šildymo agregatų veikimu, teiginiai, kad įranga veikia nuostolingai, nepakankamai gamina šiluminės energijos, dėl ko patalpos ir buitinis vanduo neapšildomi iki reikiamo lygio, o eksploatavimo kaštai ir sunaudotos elektros energijos kiekis didesni, nei tikėtasi Pasak specialistų, nepakankamo galingumo siurblys galėjo būti parinktas neįvertinus realių šilumos nuostolių dėl galimo statybos broko, t.y. atsižvelgus į pastato techniniame sertifikate deklaruotą šiluminę varžą, neatitinkančią realios. Statybinis brokas, didesnių šilumos nuostolių priežastis, atsiranda dėl nekokybiškai sumontuotos sienų termoizoliacijos, prastos mūrinio, langų, stogo ir mūro medžiagų kokybės, užsakovui norėjus sutaupyti arba dėl rangovo nesąžiningumo. Vertintojas gali nustatyti tik matomus šilumos nuostolių faktorius, remdamasis jam dokumentacijoje pateikta šilumine varža ir kitomis pastato techninėmis savybėmis. Kita galima nepatenkinamo veikimo priežastis - nekokybiškas šilumos siurblys, greičiausiai pagamintas Pietryčių Azijos šalyse, garsėjančiose abejotina ir neilgaamže technika, priviliojusia savininką palyginus pigesne investicija. Specialistai pataria naudotis Šiaurės, Vakarų Europoje pagamintomis geoterminio šildymo sistemomis, praėjusiomis brangius testavimus, liudijančius apie stabilų jų veikimą.

Lentelėse pateikti populiaraus gamintojo „NIBE" (Švedija) šilumos siurblių „NIBE FIGHTER 1140" ir "NIBE FIGHTER 1240", tinkančių nuosavų namų šildymui, techniniai duomenys

Geoterminio šildymo sistemos įrengimas

Geoterminio šildymo kolektoriaus klojimas

Lankstieji kolektoriaus vamzdžiai gaminami iš polietileno, jų diametras siekia 3,2-4 cm.

Horizontalūs geoterminio šildymo kolektoriai (žr. aukščiau 1 pav.) užkasami 1,5 m gylyje, klojimui būtinas 5-6 arų sklypo plotas, kurį užims vamzdynas. Vamzdžiai klojami tiesiai. Kolektoriaus ilgis priklauso nuo grunto savybių (drėgnumo), šilumos siurblio ir jame įrengto cirkuliacinio siurblio galingumų, pastato šilumos nuostolių. Pastatui reikiamą šilumos kiekį galima išgauti iš žemės ir vieno, ir kelių kontūrų kolektoriais. Maksimalus kolektoriaus ilgis rekomenduojamas, jeigu grunte dominuoja sausas smėlis; minimalus ilgis - kai dirvožemis drėgnas, molis. Kuo drėgnesnis gruntas, tuo daugiau jame susikaupusios šilumos galima išgauti.

Horizontaliam kolektoriui reikiamą žemės plotą skaičiuoja pagal jo ilgį. Pvz., rekomenduojamas vamzdyno ilgis 400 m reiškia, kad ir žemės ploto reikės apie 400 m². Plotas, skirtas kolektoriui, turi būti 2-2,5 karto didesnis už šildomąjį pastato plotą. Atstumas tarp lygiagrečiai klojamų gretimų vamzdžių - ne mažiau 1 m. Priklausomai nuo grunto sudėties, per dieną galima pakloti 100-200 metrų kolektoriaus.

Kolektoriaus klojimas. Autoriaus nuotr.

Ploto paviršius, po kuriuo paklotas kolektoriaus vamzdynas, vėliau negalės būti skirtas medžių sodinimui, asfaltavimui, naujiems pastatams. Medžiams kolektoriaus vamzdynas nekenks, bet jam gali kenkti medžių šaknys - sugerdamos drėgmę iš žemės sluoksnių aplink vamzdyną ir sumažindamos šilumos energijos kiekį žemėje.

Vertikalūs geoterminio šildymo  kolektoriai (žr. 2 pav.) įrengiami tuo atveju, jeigu nėra pakankamai ploto horizontalių sistemų klojimui arba gruntas yra labai akmenuotas. Didesniame nei 20 m gylyje gruntas pradeda šilti dėl iš žemės centro kylančio karščio. Kas 100 m jo temperatūra padidėja 3 laipsniais. Daromas 20-125 m gręžinys, kuriuo nuleidžiami šilumos zondai - tie patys uždaros cirkuliacijos vamzdžiai su antifrizu. Vertikalaus gręžinio gylis priklauso nuo šilumos siurblio savybių ir bendro reikiamo vamzdynų ilgio. Gręžiniai užpildomi specialiu mišiniu - betonitu.

Lankstieji vamzdžiai sujungiami su kolektoriaus paskirstymo bloku, nuo kurio šilumos tiekimas iš žemės į šilumos siurblį katilinėje tęsiamas dviem standžiaisiais vamzdžiais: įvado ir išvado. Priklausomai nuo gamintojo, standieji vamzdžiai su srieginėmis jungtimis gali būti šilumos siurblio komplekte. Vamzdžių sriegiai leidžia formuoti reikiamas įvado/išvado konfigūracijas, ilgius, lenkimus. Dažniausiai į komplektus įeina ir kiti būtini vamzdžių priedai: vožtuvai (saugos, trieigis, maišymo), uždaromieji čiaupai, srieginės jungtys, jutikliai (srauto, katilo t°, karšto vandens, lauko t°, grįžtančio vandens t°), purvo filtras, laikikliai vamzdžiams, sujungimo žarnos.

Katilinėje (rūsyje) standieji kolektoriaus vamzdžiai prijungiami prie šilumos siurblio per atitinkamus atvamzdžius, kurių vienas (1) skirtas įeinančiai iš aplinkos šaltinio šilumai (įvado vamzdžiui), antrasis (2) - grįžtančiai iš šilumos siurblio į aplinką (išvadui). Per kitus 4 atvamzdžius prijungiami: (3) tiekimo į namo šildymo sistemą vamzdis, (4) grįžtančio iš šildymo sistemos srauto vamzdis, (5) vamzdis, tiekiantis buitinį vandenį iš šildytuvo, (6) grįžtančio į šildytuvą ataušusio buitinio vandens vamzdis. (Žr. 5 ir 6 pieš.).

5 pav. Šilumos siurblio prijungimo atvamzdžiai. Autoriaus pieš.

6 pav. Kolektoriaus vamzdžių prijungimas prie šilumos siurblio per atvamzdžius. Autoriaus pieš.

Prie kolektoriaus įvadinio vamzdžio, tiekiančio šilumą iš aplinkos šaltinio į šilumos siurblį, reikia pritvirtinti plastikinį išlyginamąjį antifrizo indą. Jis skirtas skysčio lygio kontrolei. Išlyginamojo indo viršuje montuojamas 3 bar apsauginis vožtuvas. Jungties vieta sandarinama lino pakulomis (tefloninė juosta nerekomenduojama, nes gali atsirasti nutekėjimų). Išlyginamasis indas pritvirtinamas prie kolektoriaus įvadinio vamzdžio, tiekiančio šilumą iš aplinkos šaltinio į šilumos siurblį. Šiam pritvirtinimui naudojamas atsišakojimo vamzdis ir srieginė jungtis. Jungtis sandarinama pakulomis. Atsišakojimo vamzdyje, sujungiančiame indą su įvadu, montuojamas uždaromasis čiaupas. Įvado vamzdžio ruože iki susijungimo su garintuvu montuojamas purvo filtras. Šilumos šaltinio įvado ir išvado vamzdžiai izoliuojami garų difuzijai atsparia termoizoliacine medžiaga, izoliacija fiksuojama lipnia aliuminio juosta.

Sumontuotas antifrizo išlyginamasis indas. Autoriaus nuotr.

Geoterminio šildymo elektros instaliavimo darbai

! Prieš elektros instaliavimo darbus visada išjungiamas srovės tiekimas!

Priklausomai nuo modelio, šilumos siurbliai gali naudoti skirtingų tipų įtampą (vienfazę arba trifazę). Instaliavimo darbų pradžioje šildymo siurblys prijungiamas prie nuolatinės srovės tinklo (220 V arba 380 V) su neutraliąja faze ir įžeminimu. Tinkamai parinkti laidų skersmenys turi užtikrinti maksimalią nominalią galią. Nuėmus priekinį korpuso gaubtą, aptinkami elektros prijungimo gnybtai, iškrovikliai, saugykliai ir reguliatoriaus įtaisas, prie kurio vėliau pritvirtinamas valdymo pultas. Maitinimo laidas įvedamas per angą galinėje agregato sienelėje. Laidai pravedami per atitinkamus įtampos iškroviklius ir prijungiami atitinkamais gnybtais (fazių, įžeminimo). Priklausomai nuo savininko pasirinkto sistemos veikimo būdo ir elektros tarifo, laidų jungimai gali būti atlikti skirtingais būdais. Kiekvienam konkrečiam šilumos siurblio modeliui skirtingi elektros srovės prijungimo būdai vaizduojami montavimo schemose, pateikiamose agregato komplekte. Taip pat pagal pateiktą modelio schemą atliekamos reguliatoriaus jungtys. Prie reguliatoriaus, valdančio sistemos darbą, atitinkamais gnybtais prijungiami jutiklių, kompresoriaus, trišakio vožtuvo, cirkuliacinių siurblių sujungiamieji laidai.

Pastaba. Kiekvienu konkrečiu atveju reikėtų žiūrėti į instrukcijas ir pajungimo schemas.

7 pav. Vienfazės 220 V elektros įtampos jungtys. Autoriaus pieš.

8 pav. Trifazės 380 V įtampos jungtys. Autoriaus pieš.

Geoterminio šildymo montavimas

Atėjo laikas paragauti santechniko duonos ir atlikti vamzdžių montavimą. Vamzdžiai, kuriais šiltas termofikacinis vanduo teka į patalpų šildymo priemones (radiatorius, grindis) ir grįžta atgal bei buitinio vandens tiekimo/grįžimo vamzdžiai prijungiami prie atitinkamų šilumos siurblio atvamzdžių. Specialistai rekomenduoja katilinėje naudoti varinius vamzdžius. Plastikiniai vamzdžiai (išskyrus stabilizuotus) katilinėje nepageidautini dėl didelio šilumos plėtimosi koeficiento.

Variniai vamzdžiai. Autoriaus nuotr.

Vamzdžių sujungimai, kampų ir konfigūracijų formavimai atliekami įvairiais būdais: suvirinimu, sulitavimu. Geriausi jungčių rezultatai pasiekiami naudojant presavimo techniką. Sujungiant vamzdžių galus, naudojamos varinės jungtys, kurios suspaudžiamos specialiais rankiniais presavimo įrankiais. Bandymais nustatyta, kad šių jungčių patvarumas viršija pačių vamzdžių patvarumą. Kitas montavimo būdas - prisukimas srieginėmis jungtimis (plieniniams vamzdžiams). Tokiu atveju reikia sudaryti sriegį ir vamzdžių galuose. Sujungimo vietos sandarinamos lino pakulomis.

Vamzdžių jungčių presavimas. Autoriaus nuotr.

Vamzdžiuose, kuriais vanduo teka į radiatorius, įrengiami cirkuliaciniai siurbliai. Jie priverčia termofikacinį vandenį cirkuliuoti šildymo sistemoje. Siurblio korpuse yra besisukantis rotorius su sparnuote, stumiančia vandenį. Siurblys turi būti sumontuotas taip, kad jo rotoriaus ašis būtų horizontalioje padėtyje. Trys jo galingumo lygiai leidžia reguliuoti patalpų temperatūrą. Sumažinus tekėjimo greitį, sumažėja ir į radiatorius paduodamos šilumos kiekis.

1, 2 - Cirkuliaciniai siurbliai. Autoriaus nuotr.

Atitinkamose vamzdžių vietose (pagal šilumos siurblio prijungimų schemą) montuojami visi apsauginiai ir uždaromieji vožtuvai su čiaupais, maišymo modulis, manometras. Grįžtančio iš radiatorių vandens vamzdis sujungiamas su metaliniu išsiplėtimo indu. Katilinėje taip pat įrengiami papildymo ir išleidimo ventiliai. Vamzdžiai termiškai izoliuojami, izoliaciją fiksuoja lipnia juosta. Vamzdžiai prie sienų tvirtinami metaliniais laikikliais.

Išsiplėtimo indas. Autoriaus nuotr.

Sumontuotas manometras. Autoriaus nuotr.

Geoterminio šildymo jutiklių pajungimas

Sumontavus šildymo ir buitinio vandens vamzdžius, galima prijungti jutiklius. Prie į šildytuvą grįžtančio vandens vamzdžio pritvirtinamas grįžtamosios temperatūros jutiklis. Prie vandens šildytuvo talpos tvirtinamas šildytuvo temperatūros/karšto vandens jutiklis. Šildymo siurblio korpuse prie šilumos šaltinio įvado ir išvado vamzdžių pritvirtinami srauto jutikliai. Lauke montuojamas išorės temperatūros jutiklis. Jutikliai prie vamzdžių pritvirtinami fiksatoriais. Pritvirtintas jutiklis kartu su vamzdžiu izoliuojamas, apvyniojus termoizoliacine medžiaga, siekiant optimaliai užfiksuoti temperatūros parodymus.

Stiprios srovės laidai gali sukelti trikdžius jutiklių laidams ir klaidinti šilumos siurblio reguliatorių. Siekiant to išvengti, atstumas tarp jutiklių laidų ir lygiagrečiai nutiestų stiprios srovės laidų turi būti ne mažesnis nei 25 cm.

Geoterminio šildymo sistemos vamzdžių pildymas

Prieš šildymo siurblio eksploatavimą reikia pripildyti šildymo sistemą ir kolektoriaus grandinę. Šildymo sistemos pildymas pradedamas nuo visų termostato vožtuvų atsukimo. Prie vandens čiaupo prijunkite pildymo žarną. Kitą žarnos galą prijunkite prie pildymo vožtuvo, esančio šildymo siurblio korpuse šalia cirkuliacinio šildymo siurblio. Atidarykite pildymo vožtuvą. Iš vandens čiaupo vanduo pilamas tol, kol sistemos slėgio manometras rodys 1,5 bar. Uždarykite pildymo vožtuvą ir atjunkite žarną. Išleiskite iš agregato orą per oro išleidimo vožtuvus. Patikrinkite agregato vandens slėgį.

Vandens pildymas į sistemą. 1 - pildymo žarna; 2 - vandens čiaupas; 3 - vandens čiaupo vamzdis; 4 - žarnos prijungimas prie čiaupo; 5 - pajungimas prie pildymo vožtuvo, esančio šilumos siurblyje. Autoriaus nuotr.

Geoterminio šildymo sistemos užpildymas

Sumaišykite propilenkglikolį (atsižvelgiant į jo koncentraciją) su vandeniu santykiu 1:2 plastikiniame kanistre (1). Mišinys iš kanistro (1) į kolektoriaus įvado vamzdį pumpuojamas per pumpavimo vamzdį, prijungtą prie įvado uždaromojo vožtuvo (2), įjungus 3 bar cirkuliacinį pildymo siurblį (3). Pumpuodamas jis pašalina orą iš kolektoriaus vamzdžių. Uždarykite antifrizo pumpavimo vamzdį uždaromuoju vožtuvu (2). Uždarykite įvado vamzdžio uždaromąjį čiaupą (4). Atidarykite pumpavimo vamzdžio vožtuvą (2) ir išvado vamzdžio čiaupą (5). Atidarykite įvado uždaromąjį vožtuvą (6) ir prijunkite prie jo žarną. Įjunkite cirkuliacinį pildymo siurblį (3), kad prisipildytų žarna. Kai iš žarnos pradės tekėti antifrizas, atidarykite vožtuvą (4), kad išeitų oras tarp vožtuvų (6) ir (2). Uždarykite vožtuvą (6) ir pildymo siurbliu nustatykite 3 bar slėgį kolektoriaus grandinėje. Dabar uždarykite ir vožtuvą (2). Išjunkite siurblį (3) ir atjunkite pildymo žarną. Atidarykite lygio indo (7) apsauginį vožtuvą (8). Pagal normas, indas turi būti užpildytas bent jau 2/3, o visai ištuštėjus - pripildytas. Antifrizo likučius supilkite į plastikinį kanistrą atsargoms. Vėliau, sumontavus valdymo pultą ir korpuso dangčius, kolektoriaus vamzdžius reikės nuorinti. (Žr. 9 pieš.).

Pastaba. Specialistai turi specialią įrangą antifrizo pildymui, todėl geriau lauko kolektorių užpildyti kviestis specialistus, kurie šį darbą atliks greičiau ir kokybiškiau.

9 pav. Antifrizo pildymas. 1 - kanistras su antifrizu; 2 - pumpavimo vamzdžio uždaromasis vožtuvas; 3 - 3 bar cirkuliacinis pildymo siurblys; 4 - įvado uždaromasis čiaupas; 5 - išvado uždaromasis čiaupas; 6 - įvado uždaromasis vožtuvas; 7 - išlyginamasis indas; 8 - apsauginis vožtuvas. Autoriaus pieš.

Geoterminio šildymo programavimas

Valdymo pulto montavimas. Valdymo pulto kištuką praveskite pro priekinio gaubto angą. Prisukite gaubtą prie korpuso. Varžtais prisukite pultą prie korpuso. Prijunkite jungiamąjį laidą prie valdymo pulto.

Valdymo pultu savininkas pats gali reguliuoti sistemos darbą, nustatyti šilumos siurblio režimą ir reikiamą vandens šildytuvo temperatūrą. Katilo temperatūros matuoklio (1) strėlytė rodo dabartinį laipsnių kiekį. Rankenos (2) pasukimais galima keisti šilumos siurblio darbo režimą (įprastą, ekonominį, automatinį ar kt.). Rankena (3) galima nustatyti reikiamą vandens šildymo temperatūrą elektriniame šildytuve. Jungikliais (4,5) išjungiamos/įjungiamos sistemos dalys. Indikatoriai (6,7) šviečia atitinkama spalva, informuodami apie stabilią arba kritinę sistemos būklę. Rankena (8) naudojama automatinės šildymo kontrolės sistemos įjungimui (veikimui pagal nustatytą šildymo kreivę). Rankena (9) skirta automatinės šildymo kreivės nustatymų pakeitimui ir patalpos temperatūros apribojimui.

Valdymo pultas. Autoriaus nuotr.

Geoterminio šildymo sistemos paleidimas

Paleidus šilumos siurblį, automatiškai prasideda vidinis sistemos testavimas, kurio metu tikrinamas šilumos siurblio bei prijungtų elektrinių ir hidraulinių komponentų veikimas, jutiklių fiksacija. Priklausomai nuo testavimo rezultatų, pulto ekrane pranešama apie normalų veikimą arba sutrikimą. Kai įjungus saugiklį pradeda veikti šilumos siurblys, paleidžiama programinė reguliatoriaus įranga, kuri atpažįsta, kad tai yra pirmasis paleidimas po įrengimo. Valdymo pulto ekrane atsiranda diegimo meniu. Nuo šiol šilumos siurblys yra tinkamas eksploatuoti.

* Paleidimo darbų bet kuriuo atveju savarankiškai atlikti negalima, nes paleidus neatestuotam specialistui, negalios garantija.

ORINIS ŠILUMOS SIURBLYS

Tai alternatyvus ir ekonomiškas geoterminio šildymo variantas. Šiuo atveju kaip gamtinis šilumos šaltinis naudojamas lauko oras. Skirtingai nuo tradicinių populiarių geoterminių gruntinių ir vandens telkinių sistemų, orinio šilumos siublio įrengimas yra žymiai paprastesnis ir įmanomas net minimaliomis sąlygomis: atkrenta žemės ir gręžinio kasinėjimo darbų, vamzdyno klojimo bei jiems atlikti reikiamo dydžio žemės sklypo būtinybė; lieka išsaugoti ir nepažeisti aplinkotvarkos elementai - veja, alpinariumas, gėlynai, terasos. Taip pat orinio šilumos siurblio įrengimas pasiteisina, kai nepalankios sklypo grunto sąlygos (itin akmenuotas gruntas, drėgnas molis), dėl kurių kasinėjimas kartais tampa neįmanomas. Mažas plotas (iki 1 m²) lauko agregatui, palygintinai mažesnė investicija, nedidelės darbo sąnaudos leidžia savarankiškai įrengti šią sistema praktiškai per 1-2 dienas ir mažame sklypelyje, ir tuo atveju, jeigu sklypo nėra.

Orinis šilumos siurblys. Autoriaus nuotr.

Orinis šilumos siurblys išgauna šilumos energiją iš lauko oro. Šiame procese naudojamas kolektoriaus veikimo principas, kurio funkcijas atlieka prie pastato sienos įrengto šilumokaičio ventiliatorius, įtraukiantis lauko orą. Kaip ir kituose gamtos elementuose (žemė, telkinio vanduo), naudojamuose tradicinėse geoterminėse sistemose, šilumos energija nuolat egzistuoja ir ore, net ir kai neigiama temperatūra. Išgautą lauko šilumos energiją ši sistema transformuoja į „darbinę" šilumą, skirtą pastato šildymui ir karšto vandens ruošimui. Tokiu būdu tiesiogine prasme iš oro gaminama 75 proc. šilumos energijos.

Ventiliatorius, įtraukiantis orą. Autoriaus nuotr.

Orinio šilumos siurblio sistema. Autoriaus nuotr.

Veikimo principas. Lauko agregato veikime dalyvauja 4 tradiciniai komponentai: garintuvas, kompresorius, kondensatorius ir išsiplėtimo vožtuvas. Ventiliatorius įtrauktą orą nukreipia į garintuvą, kuriame šilumos energija išgarinama. Toliau vyksta šilumos energijos transportavimas į šildymo sistemą tradiciniu būdu - padedant šilumos nešėjui. Šis siurblio vamzdžiais cirkuliuojantis agentas dažniausiai yra skystos freono dujos. Freonas pasižymi tuo, kad verda ir garuoja prie minusinės(žemos) temperatūros. Taigi, garintuve freono skystis virsta dujinės konsistencijos medžiaga - garais. Šilumos garai (agento konsistencija) agregato vamzdžiais keliauja į kompresorių, kur jie suspaudžiami dideliu slėgiu ir tūris sumažėja, todėl susidaro aukštos temperatūros. Užkaitintas iki 75°C agentas nukreipiamas į kondensatorių. Kondensatoriuje karštos dujos išskiria šilumos energiją namo ir jo karšto vandens sistemos šildymui, o agento konsistencija iš dujinės paverčiama skysta. Skystas agentas juda į sekantį šio darbinio rato mazgą - išsiplėtimo vožtuvą, kuriame nutraukiamas jo suspaudimas, tūris išsiplečia, skysčio temperatūra krenta iki pradinės. Cirkuliuojantis agentas grįžta į garintuvą, kur jo laukia nauja įtraukto oro porcija.

Vertinant orinį šilumos siurblį skeptiškai ir objektyviai, derėtų pripažinti, jog savo efektyvumu jis trečdaliu nusileidžia tradiciniams geoterminiams siurbliams (žemė-vanduo ir vanduo-vanduo), nors ir atrodo patrauklus dėl savo montavimo paprastumo, nesudėtingo aptarnavimo, minimalaus užimamo ploto ir nedidelių investicijų, lyginant su gruntiniais siurbliais. Skirtingai nuo gruntinių kolektorių, galinčių nepertraukiamai gaminti šilumą iš požeminių sluoksnių su pastovia 6-8°C temperatūra, orinio siurblio galimybės turi ribas: jo veikimas efektyvus tik iki -20°C lauke. Tai nereiškia, kad temperatūrai kritus žemiau nei -20°C, sistema oras-vanduo nustoja veikti: tiesiog tuo metu automatiškai įsijungia rezervas - elektrinis kaitintuvas (tenas), instaliuotas vandens šildytuve. Kaitintuvas toliau palaiko reikiamą vandens šildymo temperatūrą, tačiau suvartoja daugiau elektros energijos. Kita vertus, šiems skeptiškiems teiginiams yra svarių kontrargumentų: atsižvelgiant į klimato atšilimą, prisiminkime, ar dažnai Lietuvoje žiemos metu viešpatauja stipresni nei - 20°C šalčiai ir speigai? Sąlyginai šiltomis žiemomis šalčiai pas mus neilgam formuojasi sausio mėnesio pradžioje arba pabaigoje, o jų trukmė vos viršija savaitę. Geriausias rezultatas būtų, jei orinis šiurblys būtų montuojamas į pastatą, kuriame jau yra kitas šilumos šaltinis, kuris būtų naudojamas didžiausių šalčių metu. Vertinant Lietuvos regionus klimatiniu atžvilgiu, palankiausios ir idealios sąlygos orinių šilumos siurblių įrengimui yra pajūryje. Šilumos sistemos oras-vanduo yra populiarios Skandinavijos šalyse (pvz., švedų gamybos „NIBE" - vieni iš populiariausių), masiškai naudojamos Estijoje, kurioje itin akmenuotas daugumos regionų gruntas apsunkina žemės kolektorių įrengimą. Jei lauko šilumokaitis apledėja, ledas pašalinamas naudojant karštas šilumokaičio skleidžiamos šilumos dujas, nukreiptas atgal į jį, automatiškai suveikus atitirpinimo funkcijai.

Lauko blokas. Autoriaus nuotr.

Orinio šilumos siurblio įrengimas

Po to, kai kvalifikuotas šilumos nuostolių vertintojas tiksliai nustatys pastato energetinius poreikius, lemiančius optimaliai tinkamo šilumos siurblio galingumo pasirinkimą, seka paruošiamieji įrengimo darbai.

Labai svarbus tinkamai suplanuotas sistemos blokų išdėstymas - optimaliai parinkta vieta lauko agregatui ir pastato viduje esančiam vandens šildytuvui-katilui. Atstumas tarp jų turi būti kuo trumpesnis, nes lauko ir vidinis blokas bus sujungti vamzdžiais, kuriais cirkuliuos įeinanti/išeinanti šiluma. Siekiant sukurti greitesnį šiluminės energijos tiekimą vandens šildytuvui vamzdžiais, sujungiančiais lauko šilumokaitį su pastato katilu, lauko agregatas turi stovėti kaip įmanoma arčiau pastato sienos. Per didelis atstumas ir, atitinkamai, vamzdžių ilgis (ypač jeigu didesnė jų dalis yra lauko pusėje) sąlygoja "keliaujančios" šilumos energijos nuostolius. Nuotraukoje pavaizduotas optimalus šio reikalavimo sprendimas.

Lauko agregatas turi būti įrengtas kuo arčiau pastato, bet ne mažesniu kaip 35 cm atstumu. Autoriaus nuotr.

Lauko agregato įrengimui reikia paruošti pamatus, atitinkančius jo plotį (apie 1 x 0,5 m). Paviršius po agregatu turi būti tvirtas ir lygus (geriausiai - betoninis arba cementinis pagrindas). Jeigu galimybės cementiniam pagrindui nėra, o agregatą planuojama statyti ant žemės, tuomet vertėtų atlikti įrengti drenažą, naudojant skaldą, kadangi lauko blokas išskleidžia kondensatą, nutekantį ant žemės. Siekiant išvengti kondensato sukelto dirvožemio išplovimo po agregatu, taip pat lietaus, sniego arba ledo vandeniu, užpildoma skalda. Principiniai reikalavimai: atstumas tarp pastato sienos ir užpakalinės agregato sienelės turi sudaryti mažiausiai 35 cm, o iš priekinės agregato pusės ventiliatoriui reikia suteikti ne mažiau kaip 1 m laisvo oro ploto. Šios sąlygos padės išvengti agregato perkaitimo ir suteiks jam galimybę laisvai „kvėpuoti". Jų nepaisymas gali suketi nepageidaujamą oro recirkuliaciją ir sumažinti agregato našumą.

Pamatas su skalda. Autoriaus nuotr.

Pastato sienoje padaromos angos dviems vamzdžiams, nešantiems iš lauko šilumokaičio įeinančią/grįžtančią šilumos energiją į vidaus bloką su šildymo katilu, stovintį pastate (pvz., rūsyje). Vamzdžiai nutiesiami, jų sujungimai sandariai užsukami. Lauke esančią vamzdžių dalį būtina izoliuoti. Jie apvyniojami 19 mm storio termoizoliacine medžiaga (pvz., mineraline vata su aliuminio folija). Tai vamzdžių apledėjimo ir skilimo šalčių metu bei keliaujančios šilumos nuostolių prevencija.

Izoliuoti vamzdžiai. Autoriaus nuotr.

Šilumos procesai vidaus bloke. Reguliavimas

Orinio šilumos siurblio vidaus blokas, įrengtas pastate, valdo lauko bloką. Užimantis nedaug ploto (apie 0,5 m²), jis savyje suderina katilo (vandens šildytuvo) ir akumuliacinės talpos funkcijas. Pagrindinės dalys: daugiafunkcinė elektroninė valdymo sistema su temperatūros matuokliu, cirkuliacinis siurblys, daugybė jutiklių (srauto, katilo temperatūros, karšto vandens, lauko) ir panardinamas į katilą rezervinis elektrinis kaitintuvas, įsijungiantis, kai šaltis lauke peržengia - 20°C.

Talpykloje (vidiniame įrenginyje), kurios talpa gali siekti 500 litrų, įrengtas varinis gyvatukas ruošia karštą vandenį sanitariniams poreikiams. Vanduo (vandens ir antifrizo mišinys), sukauptas talpykloje, naudojamas pastato šildymui.

Šiluminės cirkuliacijos procesas namo vandens sistemos vamzdžiais iš esmės nesiskiria nuo cirkuliacijos, vykstančios naudojant tradicinę geoterminio šildymo sistemą žemė-vanduo.

Vandens paskirstymas iš akumuliacinės talpos. Autoriaus nuotr.

Parengė Piotr Šičiov

Statybų ir būsto gido Asa.lt informaciją atgaminti visuomenės informavimo priemonėse bei interneto tinklalapiuose be raštiško UAB "IKS" sutikimo draudžiama.

palsius

Pritariu, kad pačiam tokius sudetingus irenginius darant is pataupymo veliau galima dvigubai sumoketi...

2009-07-03 09:16

Dalia

Esu geologas - inžinierius pagal pirmąjį išsilavinimą - sentimentai išlikę. Veikti šioje srity tikrai yra ką visiems - pinigų irgi atsirastų. Ką mąsto RENČIA apie tai? Ar verta vienytis? Pagarbiai, Dalia German - Zaks +370 662 00400 info@remesta.lt dalia@hotmail.com

2009-07-08 20:53

vilandas

Na samatoj tai tikrai nepasikuklinta, realiai su darbais visa tai kainuoja apie 20000, ir nereikia nieko taupyti darant pačiam, nes tikrai teisingai pastebėta jog nesuprantantis žmogus galima nesamonių pridaryt...

2010-02-20 15:36