Šilumos siurbliai

Kaip veikia šilumos siurblys

Šilumos siurblys paima šilumą iš aplinkos ir perduoda ją pastato šildymo sistemai, o ne išgauna degindamas kurą. Šilumos kelias įrenginio viduje vyksta uždaru šaltnešio ciklu, kurį sudaro keturi pagrindiniai komponentai. Įrenginio veikimo rodikliai priklauso ir nuo lauko oro, ir nuo temperatūros, kurios reikia vandeniui šildymo sistemoje. COP apibūdina našumą konkrečiomis sąlygomis, o SCOP pateikia sezono efektyvumo įvertį. Supratus šių rodiklių skirtumus lengviau įvertinti, kokia gali būti šilumos siurblių nauda namams ir kuo šis įrenginys skiriasi nuo katilo.

Šiluminis ciklas

Šilumos siurblio cikle cirkuliuoja šaltnešis – medžiaga, kuri gali garuoti ir kondensuotis esant tinkamam slėgiui. Ciklo pradžioje šaltas, žemo slėgio šaltnešis teka per garintuvą. Jame šaltnešis sugeria šilumą iš aplinkos ir verda, t. y. virsta garais. Šilumos šaltinio temperatūra gali būti žema, tačiau šaltnešio savybės leidžia jam garuoti žemesnėje temperatūroje nei aplinkoje. Čia šiluma surenkama, o ne sukuriama deginant kurą.

Garintuve susidarę garai patenka į kompresorių. Jis naudoja elektros energiją šaltnešiui suslėgti: kylant slėgiui, kyla ir jo temperatūra. Iš kompresoriaus išeina karšti, aukšto slėgio garai, kurių temperatūra yra pakankama šilumai perduoti šildymo kontūrui. Būtent kompresoriaus darbui reikia elektros, tačiau perduodama šiluma apima ir tą energiją, kurią šaltnešis sugėrė garintuve.

Toliau šaltnešis teka į kondensatorių, kur atiduoda šilumą pastato sistemai. Oras–vanduo įrenginyje ji perduodama šildymo sistemos vandeniui, o kituose įrenginiuose šiluma gali būti atiduodama tiesiogiai patalpos orui. Atvėsdamas aukšto slėgio šaltnešis kondensuojasi ir iš garų vėl tampa skysčiu. Kondensatoriaus ir šildymo kontūro temperatūrų skirtumas lemia, kaip lengvai vyksta šilumos perdavimas.

Skystas šaltnešis prieš grįždamas į garintuvą prateka pro išsiplėtimo vožtuvą. Vožtuvas sumažina jo slėgį, todėl šaltnešio temperatūra taip pat nukrinta. Atvėsęs skystis vėl gali sugerti šilumą garintuve, ir ciklas prasideda iš naujo. Kompresorius, kondensatorius, vožtuvas ir garintuvas atlieka skirtingus darbus, bet veikia kaip viena uždara grandinė.

Ciklo efektyvumą veikia temperatūrų skirtumas tarp šilumos šaltinio ir šildymo sistemos. Kai lauke šalčiau, garintuvui prieinama šiluma yra žemesnės temperatūros, todėl kompresoriui paprastai tenka dirbti didesniu slėgių skirtumu. Kai šildymo vandeniui reikia aukštesnės temperatūros, taip pat didėja temperatūrinis pakėlimas, kurį turi užtikrinti įrenginys. Abu veiksniai didina kompresoriaus darbą vienam perduotos šilumos kiekiui.

COP ir SCOP

COP yra momentinis šilumos siurblio naudingumo rodiklis konkrečiomis bandymo sąlygomis. Jis apskaičiuojamas perduotą šilumos galią padalijus iš tuo metu sunaudojamos elektros galios. Pavyzdžiui, jei įrenginys perduoda 4 kW šilumos ir naudoja 1 kW elektros, COP yra 4. Tai reiškia, kad prie skaičiavimo prisideda ir iš aplinkos paimta šiluma; rodiklis nereiškia, kad elektros energija pati savaime padaugėjo keturis kartus.

Vienas COP skaičius galioja tik nurodytoms sąlygoms. Gamintojo lentelėje dažnai matomas žymėjimas A7/W35: A reiškia lauko orą, +7 °C – jo temperatūrą, o W35 nurodo +35 °C šildymo vandens temperatūrą. Tas pats įrenginys, patikrintas esant kitai lauko ar vandens temperatūrai, gali turėti kitą COP. Todėl lyginant du modelius svarbu gretinti tuos pačius bandymo taškus, o ne vien ryškiausiai pateiktus skaičius.

Rodiklių skaitymas pagal nurodytas sąlygas
Rodiklis arba bandymo taškas	Konkreti reikšmė	Ką ji parodo
COP, A7/W35	Lauko oras +7 °C, vanduo +35 °C	Momentinį našumą nurodytame taške; jo negalima laikyti viso sezono vidurkiu.
COP, A-7/W35	Lauko oras −7 °C, vanduo +35 °C	Momentinį našumą šaltesnio lauko oro sąlygomis, kai vandens temperatūra lieka +35 °C.
COP su W55	Šildymo vanduo +55 °C	Našumą esant aukštesnei vandens temperatūrai; palyginimui reikia žinoti ir lauko oro temperatūrą.
SCOP	Sezoninis intervalas paprastai apie 3–5	Įvertį per šildymo sezoną; rezultatą veikia įrenginio tipas, klimatas ir šildymo vandens temperatūra.

SCOP yra sezoninis rodiklis, apskaičiuojamas vertinant skirtingas lauko sąlygas per šildymo sezoną, o ne vieną temperatūros momentą. Įprastai nurodomas maždaug 3–5 intervalas, tačiau konkretaus įrenginio rezultatas priklauso nuo bandymo metodikos, klimato ir sistemos temperatūrų. Lygindami techninius duomenis patikrinkite, kokiam klimatui ir šilumos atidavimo temperatūrai pateiktas SCOP, taip pat ar lentelėje aiškiai atskirti COP ir sezoniniai rodikliai. Aukštesnė srauto temperatūra ir žemesnė lauko temperatūra paprastai mažina energijos vartojimo efektyvumą.

Kodėl siurblys nėra katilas

Katilas šilumą išgauna degindamas kurą arba naudodamas elektrinį kaitinimo elementą. Šilumos siurblys veikia kitu principu: kompresorius naudoja elektrą, kad perkeltų aplinkoje esančią šilumą į pastatą. Dėl to jo elektros sąnaudos nėra tiesiogiai lygios perduodamos šilumos kiekiui. Šilumos siurblys gali būti alternatyva šildymui katilu, tačiau jo veikimą lemia ne vien elektros sąnaudos – svarbios ir lauko bei šildymo sistemos temperatūros.

Katilui įjungus degiklį, šilumos galia gali būti perduodama nepriklausomai nuo lauko oro temperatūros, jei įrenginiui tiekiamas kuras ir jis veikia numatytu režimu. Šilumos siurblio našumas susijęs su lauko sąlygomis: oro šilumos siurbliui krentant lauko temperatūrai paprastai mažėja COP, o kompresoriui tenka didesnis temperatūrų skirtumas. Tai nereiškia, kad vien lauko temperatūra nulemia visą rezultatą, nes reikšmės turi ir prašoma šildymo vandens temperatūra.

Skiriasi ir šilumos tiekimo atsakas. Katilo degiklis gali greitai pakelti katilo vandens temperatūrą, o šilumos siurblys dažnai efektyviausiai veikia tolygiai ir ilgiau palaikydamas šilumą. Reakciją patalpose lemia ne vien pats įrenginys: ją veikia šildymo kontūro vandens tūris, valdymas ir pastato šiluminė inercija. Todėl staigus temperatūros pakeitimas termostate nebūtinai reiškia, kad patalpa įšils per kelias minutes.

Šilumos siurblio darbui svarbu, kad sistema galėtų perduoti reikiamą šilumos kiekį prie jai tinkamos srauto temperatūros. Kuo aukštesnės temperatūros vandens reikia, tuo daugiau darbo paprastai tenka kompresoriui, o sezoninis efektyvumas gali mažėti. Katilo atveju veikimo principas nėra šilumos perkėlimas iš aplinkos, todėl šis temperatūrų poveikis nėra toks pat. Šilumos siurblio ir katilo negalima vertinti vien pagal nominalią galią: reikia lyginti jų veikimo principą ir konkrečias sistemos darbo sąlygas.

Šilumos siurblių tipai

Šilumos siurbliai skiriasi tuo, iš kur paima šilumą ir kaip ją perduoda namams: vandeniu arba tiesiogiai patalpų oru. Pasirinkimą lemia sklypo sąlygos, esama šildymo sistema, karšto vandens poreikis ir galimybė įrengti lauko įrangą ar gręžinį. Oras–vanduo dažnai pasirenkamas kaip šildymo katilo alternatyva namuose su radiatoriais ar grindiniu šildymu, o oras–oras tinka patalpoms, kurias galima šildyti oro srautu. Gruntiniams ir vanduo–vanduo įrenginiams svarbi ne tik pati šilumos šaltinio prieiga, bet ir darbų bei leidimų galimybės sklype.

Oras–vanduo

Oras–vanduo sistema šilumą paima iš lauko oro ir perduoda ją namo vandens šildymo kontūrui. Šiluma paskirstoma per vamzdyną į radiatorius arba grindinio šildymo kolektorius, o prijungus tinkamą talpyklą galima ruošti ir buitinį karštą vandenį. Dėl šios vandens grandinės toks įrenginys gali pakeisti katilą, kai namuose jau įrengta vandeniu šildoma sistema. Grindinis šildymas paprastai gerai dera su žemesnės temperatūros vandens tiekimu. Radiatoriai taip pat gali būti naudojami, tačiau jų dydis ir šilumos atidavimas turi atitikti pastato poreikį; kai kuriuose namuose gali tekti pakeisti dalį radiatorių arba pritaikyti jų skaičių. Esamas vamzdynas dažnai paliekamas, tačiau prieš prijungiant siurblį įvertinami jo būklė, kontūrų išdėstymas ir valdymas. Lauko blokui reikia vietos, kur oras galėtų laisvai cirkuliuoti, taip pat aptarnavimo prieigos ir numatyto kondensato nuvedimo. Vidaus dalis jungiama prie vandens sistemos, todėl darbai apima hidraulinį sujungimą, automatiką ir elektros įvadą. Montavimo vietą verta parinkti taip, kad įrenginys nebūtų tiesiai po miegamojo langu ar šalia kaimynų poilsio zonos. Lauko ventiliatorius ir kompresorius skleidžia garsą, o juntamas triukšmas priklauso nuo modelio, atstumo, pagrindo ir pastatymo krypties. Gamintojo nurodomi garso duomenys padeda palyginti įrenginius, tačiau montavimo vieta taip pat turi įtakos komfortui.

Oras–oras

Oras–oras šilumos siurblys paima energiją iš lauko oro ir šildo patalpų orą: lauko blokas sujungiamas su vienu ar keliais vidaus blokais, kurie pučia pašildytą orą į kambarius. Vanduo į radiatorius ar grindinio šildymo vamzdžius nepaduodamas, todėl įprasta oras–oras sistema negali tiesiogiai aptarnauti tokio vandens šildymo kontūro. Ji taip pat netiekia buitinio karšto vandens, tad šiam poreikiui reikia atskiro įrenginio. Šis sprendimas tinka atviresnio išplanavimo būstams, sodo namams ar patalpoms, kuriose galima įrengti vidaus bloką ir užtikrinti oro sklaidą. Kambariuose su uždaromis durimis šiluma gali pasiskirstyti nevienodai, todėl gali prireikti kelių vidaus blokų. Tiesioginis oro šildymas leidžia greitai pakeisti patalpos temperatūrą, tačiau oras nepatenka į atskirtus kambarius taip pat, kaip šiluma paskirstoma vamzdynais. Triukšmą kelia lauko blokas, o patalpose girdimas ventiliatorius; jo garsas priklauso nuo pasirinkto darbo režimo ir įrenginio vietos. Vidaus bloką verta montuoti taip, kad oro srautas nebūtų nukreiptas tiesiai į nuolat naudojamą sėdimąją ar miego vietą. Įrengiant kelis blokus reikia numatyti jungiamųjų vamzdelių trasas, elektros prijungimą ir kondensato nuvedimą. Jei namuose jau yra katilas su radiatoriais, oras–oras įrenginys gali šildyti atskiras zonas, bet pats savaime vandens sistemos nepakeičia.

Gruntinis (geoterminis)

Gruntinis, arba geoterminis, siurblys šilumą paima iš žemės. Šilumos šaltinis pasiekiamas vertikaliu gręžiniu arba sklype įrengtu horizontaliu grunto kontūru; pasirinkimas priklauso nuo sklypo ploto, grunto ir numatomų darbų. Grunto kontūre cirkuliuoja šilumnešis, o šiluma perduodama namo vandens šildymo sistemai, todėl galima naudoti grindinį šildymą arba tinkamai parinktus radiatorius. Vertikaliam sprendimui reikalingas gręžimo technikos privažiavimas, o horizontaliam kontūrui – pakankamas neužstatytas plotas kasimo darbams. Prieš įrengiant tikrinamos sklypo geologinės ir požeminės sąlygos, taip pat darbams taikomi reikalavimai ir galimų leidimų poreikis. Montavimas sudėtingesnis už lauko oro bloką turinčios sistemos įrengimą, tačiau lauke nėra ventiliatoriaus, kuris skleistų įprastą oras–vanduo įrenginio garsą.

Vanduo–vanduo

Vanduo–vanduo šilumos siurblys naudoja požeminio arba paviršinio vandens šilumą. Požeminio vandens sprendimui būtinas tinkamas vandeningasis sluoksnis ir pakankamas vandens kiekis, o paviršinio vandens šaltinis turi būti pasiekiamas sklypo ar objekto sąlygomis. Iš vandens paimta šiluma perduodama namo vandens šildymo kontūrui, todėl įrenginys gali aptarnauti grindinį šildymą arba parinktus radiatorius. Požeminio vandens sistemoje dažnai įrengiami paėmimo ir grąžinimo gręžiniai. Galimybę grąžinti vandenį į tą patį sluoksnį ir reikalingus gręžinių parametrus lemia hidrogeologinės sąlygos. Vandens kokybė taip pat svarbi: geležies, mangano ar kitų nuosėdas sudarančių medžiagų kiekis gali apsunkinti šilumokaičio ir filtrų priežiūrą. Paviršinio vandens atveju reikia įvertinti atstumą iki vandens telkinio, sezoninius jo lygio pokyčius ir šilumokaičio įrengimo galimybes. Sistemos įrengimas individualiame name įmanomas, kai šaltinis patikimas, prieinamas ir leidžia įrengti vandens paėmimo bei grąžinimo grandines. Prieš darbus paprastai atliekamas šaltinio ir sklypo vertinimas, projektuojami gręžiniai arba vandens kontūras, pasirenkama filtravimo ir priežiūros schema. Gali reikėti suderinti gręžimo, vandens naudojimo ar išleidimo sprendinius pagal konkrečiai vietovei taikomus reikalavimus. Vidaus įranga veikia pastato techninėje patalpoje, todėl lauke nėra tokio ventiliatoriaus kaip oro šaltinį naudojančiose sistemose; siurblio ir vandens įrangos garsas priklauso nuo jų vietos bei įrengimo.

Gruntinis (geoterminis)

Šaltinio ir paskirstymo būdo palyginimas padeda įvertinti, kiek darbų reikės sklype ir kokia įranga bus matoma ar girdima kasdien.

Kada siurblys geresnis už katilą

Šilumos siurblys dažniausiai geriausiai veikia gerai apšiltintame name, kuriame šiluma paskirstoma žemos temperatūros sistema. Tinkamumą lemia ne vien įrenginio galia: svarbu įvertinti pastato šilumos nuostolius, esamus radiatorius ir elektros įvado galimybes. Jei katilo pakeisti iš karto nepalanku, esamą šildymo įrangą galima derinti su siurbliu. ES pastatų energinio naudingumo direktyvos 2024/1275 17 straipsnio 15 dalyje nustatyta, kad nuo 2025 m. sausio 1 d. valstybės narės neturi teikti finansinių paskatų vien tik iškastiniu kuru kūrenamų katilų įrengimui.

Namo šiluminė varža

Prieš renkantis siurblį reikia nustatyti, kiek šilumos namas praranda šalčiausiomis dienomis. Gerai apšiltintas pastatas paprastai išlaiko tolygesnę vidaus temperatūrą ir gali būti šildomas mažesne galia, o nesandarumai ar prasta izoliacija didina reikalingą šilumos kiekį. Vertinkite ne vien sienų medžiagą: svarbūs stogas, grindys, langai, durys ir vėdinimas. Prieš įsigyjant įrangą naudinga atlikti šiuos patikrinimus:

Surinkite bent dvejų ar trejų metų kuro sąskaitas ir užsirašykite sunaudotą kiekį; palyginkite jį su namo plotu bei šildymo sezono trukme.
Užsakykite pastato šilumos nuostolių skaičiavimą pagal atitvaras ir projektinę lauko temperatūrą; vien katilo nominali galia šilumos poreikio neparodo.
Apžiūrėkite palėpės perdangos, stogo ir grindų izoliaciją, langų sandariklius bei durų sujungimus; termovizinis tyrimas šaltuoju sezonu gali parodyti ryškias šalčio zonas.
Patikrinkite, ar vėdinimo įrenginys turi šilumos grąžinimą, o natūralios traukos ventiliacijos angos neužkemšamos; nekontroliuojamas oro pritekėjimas didina nuostolius.
Užfiksuokite, kuriose patalpose žiemą trūksta šilumos ir kokia būna vidaus temperatūra; tai padeda atskirti izoliacijos trūkumą nuo netolygaus paskirstymo.

Jei nustatoma, kad didelę nuostolių dalį lemia palėpė ar nesandarūs langai, pirmiausia įvertinkite šių vietų sutvarkymo naudą. Šilumos poreikio skaičiavimas po numatytų renovacijos darbų padeda išvengti per galingo siurblio parinkimo ir leidžia tiksliau planuoti namo šilumos tiekimą.

Šildymo sistemos temperatūra

Šilumos siurbliui palankiausia sistema, kuri patalpoms reikalingą šilumą perduoda nedidele vandens temperatūra. Grindinio šildymo kontūruose įprasta maždaug 30–40 °C srauto temperatūra, todėl ši sistema dažnai tinka siurbliui be esminių pakeitimų. Senesniuose namuose su mažais radiatoriais šaltesnėmis dienomis gali reikėti 60–70 °C vandens, ir tokiam režimui įrenginys paprastai dirba mažiau efektyviai. Kuo aukštesnę temperatūrą siurblys turi paruošti, tuo didesnis temperatūrų skirtumas tarp šilumos šaltinio ir šildymo sistemos. Dėl to mažėja jo našumo koeficientas, o elektros sąnaudos tai pačiai šilumos daliai didėja. Faktinis rezultatas priklauso nuo lauko oro sąlygų, įrenginio modelio, sistemos reguliavimo ir pastato šilumos poreikio, tad vien nominali įrenginio galia tinkamumo nepatvirtina. Prieš keičiant katilą, užrašykite, kokios temperatūros vanduo palaiko norimą patalpų šilumą esant vėsiam orui. Jei katilas turi nuo oro sąlygų priklausomą valdymą, patikrinkite jo šildymo kreivės nustatymus ir užfiksuokite tiekimo bei grįžtamo vandens temperatūras. Taip paaiškės, ar radiatoriai gali atiduoti pakankamai šilumos žemesniu režimu, ar kai kuriuose kambariuose reikėtų didesnių radiatorių arba papildomų šildymo paviršių. Svarbu vertinti ir visos sistemos hidraulinį balansavimą: netinkamai sureguliuoti kontūrai gali lemti, kad vienos patalpos peršyla, o kitos lieka vėsios. Tinkamai parinktas siurblys su žemos temperatūros šildymu gali palaikyti komfortą tolygiu režimu, tačiau sprendimas turi remtis faktiniu namo poreikiu ir radiatorių atiduodama šiluma, o ne vien šildymo įrangos pakeitimu.

Hibridinės sistemos

Hibridinėje sistemoje šilumos siurblys veikia kartu su esamu dujiniu, skystojo kuro ar kitu katilu. Valdiklis parenka, kuris šilumos šaltinis tuo metu šildo namą arba ruošia karštą vandenį. Toks sprendimas gali būti naudingas, kai seną katilą norima išlaikyti kaip atsarginį šaltinį, o šildymo sistemai dar reikia aukštos temperatūros arba pastato atnaujinimas vyks etapais. Prieš pasirenkant hibridą, palyginkite jo valdymo galimybes ir abiejų šilumos šaltinių darbo ribas:

Pagal lauko temperatūrą valdomas perjungimas gali nustatyti tašką, nuo kurio katilas perima šildymą; jį reikia derinti prie siurblio galios ir namo poreikio.
Lygiagretaus veikimo režimu siurblys tiekia dalį šilumos, o katilas padeda esant didžiausiai apkrovai; būtina suderinti abiejų įrenginių valdiklius.
Ekonominis valdymas lygina elektros ir kuro kainas bei įrenginių efektyvumą; vien kainų palyginimas be sąnaudų ir tarifų patikros gali klaidinti.
Hibridas leidžia palikti esamą katilą kaip atsarginį šaltinį ir mažinti priklausomybę nuo jo, tačiau išlieka katilo priežiūros bei kuro tiekimo poreikis.
Du šilumos šaltiniai ir sudėtingesnis valdymas gali padidinti įrengimo bei aptarnavimo sudėtingumą; būtina patikrinti, ar sistema tinkamai veiks kartu.

Hibridinė sistema verta dėmesio, kai šilumos siurblys didžiąją sezono dalį gali veikti efektyviai, tačiau esami radiatoriai ar šalčiausių dienų apkrova reikalauja katilo pagalbos. Prieš montuojant reikia įvertinti šilumos poreikį, radiatorių dydį, esamo katilo būklę ir elektros įvadą. ES direktyvos 2024/1275 17 straipsnio 15 dalis numato, kad nuo 2025 m. sausio 1 d. valstybės narės neturi teikti finansinių paskatų vien tik iškastiniu kuru kūrenamų katilų įrengimui; konkrečios paramos sąlygos priklauso nuo nacionalinių programų.

Dažniausi klausimai apie šilumos siurblius

Atsakymai padės įvertinti šilumos siurblio veikimą žiemą, galimybę pakeisti dujinį katilą ir lauko įrenginio skleidžiamą garsą.

Ar šilumos siurblys veikia per šalčius?

Taip, oras–vanduo šilumos siurblys veikia ir esant minusinei lauko temperatūrai, tačiau krintant temperatūrai sezoninis efektyvumas mažėja, o įrenginiui gali reikėti daugiau elektros energijos. Tiksli minimali darbinė temperatūra priklauso nuo modelio ir nurodoma gamintojo techniniame lape. Vertinant konkretų įrenginį, svarbu remtis jo techniniais duomenimis, o ne vien bendra temperatūros riba.

Ar siurblys pakeičia dujinį katilą?

Taip, oras–vanduo šilumos siurblys gali pakeisti dujinį katilą, jei jo galia ir šildymo sistemos parametrai atitinka namo poreikius. Prieš priimant sprendimą reikia įvertinti pastato šilumos nuostolius, radiatorių ar grindinio šildymo darbą, reikiamą vandens temperatūrą ir elektros įvado galimybes. Jei šalčiausiomis dienomis siurbliui trūksta galios arba sistemai reikia aukštos temperatūros, gali būti tinkamesnis hibridinis sprendimas; dujų, elektros ir montavimo darbus turi atlikti sertifikuoti specialistai.

Ar oro šilumos siurblys triukšmingas?

Lauko blokas skleidžia girdimą garsą, tačiau jo lygis priklauso nuo modelio, veikimo režimo ir matavimo sąlygų. Gamintojų duomenyse dažnai nurodomas maždaug 50–65 dB(A) garso galios lygis, todėl jį svarbu atskirti nuo garso slėgio konkrečiu atstumu. Triukšmą padeda mažinti tinkama įrenginio vieta, antivibraciniai sprendimai ir atstumas nuo miegamųjų langų; parinkimą bei montavimą patikėkite specialistams.