Šilumos siurbliai – viena iš pažangiausių ir efektyviausių šiuolaikinių šildymo technologijų, kurią dažniausiai renkasi naujos statybos namus įsirenginėjantys naujakuriai. Tačiau juos kaip ekologiškesnę ir patogesnę alternatyvą vis dažniau renkasi ir senos statybos pastatų savininkai. 

Vis dėlto, šilumos siurblių įvairovė gausi, kad renkantis geriausią sprendimą – lengva pasimesti. VILNIUS TECH mokslininkas ir inovacijų kūrėjas docentas dr. Juozas Bielskus paaiškina, kuo vienas siurblys pranašesnis už kitą, ir kurį iš jų geriau pritaikyti tiek naujos, tiek senos statybos name.

Puiki, bet iššūkių kelianti alternatyva?

Pagrindiniai šilumos siurblių tipai yra oras-vanduo, oras-oras ir gruntas-vanduo. Visi jie skiriasi savo veikimo principu bei instaliavimo reikalavimais, bet kiekvienas jų turi savo privalumų ir trūkumų. 

„Pavyzdžiui, gruntas-vanduo šilumos siurbliai reikalauja didelių investicijų į gręžinius ar horizontalius grunto kolektorius, tačiau pasižymi stabilumu ir mažesniais temperatūros svyravimais. Oras-vanduo šilumos siurbliai, priešingai, Lietuvoje yra populiariausi dėl mažesnių investicijų į įrengimą, tačiau jų efektyvumas priklauso nuo lauko temperatūros“, – pasakoja doc. dr. J. Bielskus.

Kalbant apie šilumos siurblių pritaikymą pastatų šildymui, vėsinimui ir karšto vandens ruošimui, šie įrenginiai tinka tiek naujiems, tiek senesniems pastatams. Svarbiausias veiksnys, lemiantis šilumos siurblio efektyvumą, yra ruošiamo šilumnešio temperatūra, o tai atspindi pastato šildymo sistemos tipas. 

Naujuose pastatuose dažniausiai įrengtos žematemperatūrinės sistemos (pvz. grindinės, sieninės,  lubinės, arba ventiliatoriniai konvektoriai), kurios idealiai tinka Lietuvoje populiariausiems oras-vanduo šilumos siurbliams. Senesniuose pastatuose su aukštatemperatūrinėmis radiatorinėmis sistemomis, prieš įrengiant oras-vanduo šilumos siurblį, būtina įvertinti radiatorių dydį ir galbūt juos pakeisti didesniais, kad šiluma būtų efektyviai perduodama esant žemesnei temperatūrai, pataria mokslininkas.

Kiti privalumai ir trūkumai

Vienas didžiausių šilumos siurblių privalumų – mažesnė tarša ir procesų metu mažiau į aplinką patenkančio anglies dvideginio (CO2). Be to, tai skatina atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimą, todėl yra ekologiškesnis sprendimas nei dujų ar kieto kuro katilas.

Kitas itin vartotojams svarbus privalumas – tai, kad šilumos siurbliams nereikia nuolatinės priežiūros, kaip, pavyzdžiui, su kieto kuro katilais. Be to, šilumos siurbliams nereikia kaminų ar vietos kuro laikymui, todėl sumažina užimtą patalpų  plotą ir suteikia daugiau patogumo. Jie taip pat pagerina pastato energinę klasę, padėdami pasiekti A++ klasę, ir taip sumažindami šildymo išlaidas bei padidindami pastato vertę.

Tačiau šilumos siurbliai turi ir trūkumų. Vienas pagrindinių iššūkių yra jų efektyvumo sumažėjimas esant žemoms lauko temperatūroms. Krintant temperatūrai, priklausomai nuo modelio, šilumos siurblio efektyvumas gali sumažėti ir dėl to išaugti elektros energijos vartojimas bei šildymo kaštai. Šis trūkumas ypač dažnas senuose pastatuose, kurių šildymo sistemos nėra pritaikytos žematemperatūriniams šildymo šaltiniams. Šiuo atveju, sienų apšiltinimas galėtų padėti išplėsti šilumos siurblio pastate galimybes ir sumažinti jam reikalingą galią bei šildymo išlaidas.

„Vartotojai dažnai skundžiasi, kad šilumos siurblys nepajėgia palaikyti reikiamos šildymo sistemos temperatūros ar ruošti karšto vandens, esant labai žemai lauko temperatūrai. Dažniausiai tai lemia netinkamas įrenginio parinkimas, neatsižvelgiant į pastato šildymo sistemą ar karšto vandens poreikį. 

Karšto vandens ruošimas yra iššūkis šilumos siurbliams, nes tam reikalinga aukštesnė temperatūra nei šiuolaikinių šildymo sistemų. Esant žemai lauko oro temperatūrai (žemiau minus 8°C, priklausomai nuo modelio), šilumos siurblys gali neveikti, o šildant vandenį ir automatiškai aktyvuoti pagalbinius šaltinius, pavyzdžiui, elektrinį kaitinimo elementą arba kitą šildymo įrenginį“, – pasakoja VILNIUS TECH mokslininkas.

Be to, kai kuriuose modeliuose gali atsirasti išorinio bloko skleidžiamas triukšmas ir taip trukdyti tiek gyventojams, tiek kaimynams, o šaltuoju metų laiku šalia jo gali susidaryti ledas ir kelti pavojų paslysti. Dėl šių priežasčių labai svarbu tinkamai pasirinkti šilumos siurblį pagal pastato šildymo sistemą ir užtikrinti teisingą įrengimo vietą.

Technologijos nuolat tobulinamos

Nors šiuolaikiniai šilumos siurbliai yra patvarūs ir efektyvūs, tačiau naujos technologijos ir inovacijos tobulinamos kasdien. Docentas dr. Juozas Bielskus su kolegomis VILNIUS TECH universitete ieško būdų, kaip pagerinti šilumos siurblių veikimą esant įvairioms eksploatacinėms sąlygoms, padidinti efektyvumą ir pritaikymą skirtingose situacijose.

Tyrimų rezultatai – daug žadantys. Šiuo metu doktorantas Anton Frik jau yra sukūręs šilumos siurblį, kuris integruojamas į vėdinimo sistemą. Jo atlikti eksperimentai parodė, kad, keičiant sistemos tūrį, galima praplėsti siurblio veikimo diapazoną. Be to, šie tyrimai atskleidė, jog tokie siurbliai yra lengviau pritaikomi įvairiose klimato zonose.

„Siekiame ne tik gerinti esamas technologijas, bet ir kurti inovacijas, kurios spręstų šilumos tiekimo efektyvumo ir aplinkosaugos problemas. Esame atlikę tyrimus, susijusius su šilumos siurblių taikymu senuose daugiabučiuose pastatuose, kurių šilumos šaltinis yra centralizuoti šilumos tiekimo tinklai. Tokiais atvejais siurbliai padeda padidinti šilumnešio temperatūrą, tiekiamą į pastatą, ir prisideda prie šilumos tiekimo dekarbonizacijos.

Mūsų tyrimų metu vystomi nauji sprendimai, galintys pagerinti šilumos siurblių integraciją į pastatų inžinerines sistemas bei centralizuotus šilumos tiekimo tinklus“, – apibendrina VILNIUS TECH mokslininkas, doc. dr. J. Bielskus.