Šilumos siurblys oras - vanduo

2018m.

Šiek tiek susikaupė patirties su įvairiais šildymo šaltiniais. Skaitytojų pageidavimu pateikiu šį blogą, kurį prieš tai publikavau facebooke. Per keletą metų teko stebėt ne vieną tokią sistemą, tad jau žinomos problemos ir pliusai, apie kuriuos pardavėjai nutyli (greičiausiai kai kurie net nežino).

Pirmiausia, tai kalba tik apie brendinius siurblius, gaminamus gerai žinomų gamintojų dešimtimis tūkstančių. Taipogi patirtis, tiek partneriu ir draugų, kurie profesionaliai montuoja ir aptarnauja pramoninę šaldymo įrangą, tiek asmeninė (pats turėjau LT gaminta "samapalą" šilumos siurblį, taipogi teko valdikliui rašyt algoritmus valdyt freoninę - hidraulinę siurblio dalį). Vos ne kiekviename apie save labai gerai galvojančiame rusyje Lietuvoje irgi madinga kept šilumos siurblius, ima elektronine carello TRV (čia geriausiu atveju), šilumokaiti, kompresorių, garintuvą su ventiliatoriumi, dažniausiai iš kondicionieriaus, kažkokį valdiklį, visa tai surenka į dėžę, ir jau siurblys. Kai kas netgi įsigudrino imt kondicionierių ir vietoj vidaus bloko dėt šilumokaitį. Esmė parduot, o po to tikimasi kaip nors pratraukt. Aš savo LT gaminto atsisakiau, nes jis visai nedavė galios prie neigiamų temperatūrų ir visai neaiškus COPas jo buvo. Kiek ten visokių povandeninių ir net iš vandens išlindusių akmenų yra sužinojau rašydamas algoritmus savo valdikliui dėl to vietinės gamybos siurblio valdymo. Per du metus iki finišo pasiekt nepavyko. Tad ir sakau - pirkit kad ir šiek tiek brangiau, bet tik brendą.

COP - tai naudingo veikimo koeficientas, jei paprasčiau, tai kiek kartų mažiau elektros sunaudojama pagamint vieną kilovatvalandę šiluminės energijos. Jei COP yra 4, tai su 1 kwh elektros pagaminama 4 kwh šilumos. COPas nėra fiksuotas, jis tiesiogiai priklauso nuo daug veiksnių. Bendra tendencija ta, kad kuo šiltesnis lauko oras arba kuo mažesnė atiduodamo termofikato temperatūra, tuo COPas didesnis. Todėl siurbliai ekonomiškesni su grindiniu šildymų, kai atiduodama žemesnė termofikato temperatūra.

Gyvai patirtis kaupta su PANASONIC, ROTEX ir DAIKIN siurbliais. Sau pirkau daikiną, nes jis vienintelis kolkas (2018 metų vasara, 2019 vasarą jau pasirodė ir panasonic su R32 (redaguota autoriaus)) jau turi siurblius su R32 freonu, visi kiti dar su R410. Dėl ekologinių sumetimų pagal EU susitarimus 410 freono rinkoje iki 2025 metų turi nebelikt. Tad žiūrint į priekį, tie 2025 ne taip ir toli, tad geriau rinktis R32. Pastarasis freonas yra keturis kart ekologiškesnis (beje, R32 yra sudėtine R410 dalis). Taipogi reik nepamiršt, kad siurblį gali tekt papildyt, jei 410 bus atsisakoma, tai jis kuo toliau tuo labiau bus deficitinis. Jau dabar jo kaina pakilus nuo pernai maždaug 8 kartus. Apie senesnius freonus išvis nekalbam, juos jau anksčiau privalu pakeist. Na ir teigiama, kad R32 apie 10% "piktesnis" už 410, tad efektyvesnis.
Taigi, pasistačiau sau ir dar vieną draugui Daikin Altherma 3. Stačiau ir konfigūravau pats, tad teko įsigilint ir išsiaiškint daugybę specifinių niuansų. Tik freoninę dalį užbortavo, sujungė, išvakumavo ir užpildė draugai, turintys tam įrankius ir patirtį

:) Altherma 3 Europoje prekiaut pradėta tik šį pavasarį, tad pas mane vienas iš pirmųjų. Buvo ir nusvilimų, nes pagal reklaminę animaciją susidarėm įspūdi kad jame viduje integruotas Lan modulis (nėra ten tokio, reik jungt išorinį), taipogi kad boilerį gali šildyt ir vidiniai backup tenai (visuose siurbliuose tam naudojami išoriniai boilerio tenai, pasirodo šitam irgi).
Kam reikalingi papildomi tenai boileriui? Freoninės sistemos veikimo principas tas, kad lauko bloke (garintuve) freonas užverda ir garuoja, garavimo metu paima aplinkos šilumą, po to kondensuojasi, taip šilumą išskirdamas. Virimo temperatūra tiesiogiai susijusi su slėgiu, kam įdomu pasiguglinkit, rasit lenteles prie kokiu slėgių koks freonas verda. Taigi, kai norim kad R32 pasiektu 65C, turim kompresoriumi suspaust freoną iki 40 barų. Pasiekt tokį slėgį reikia didesnių energijos sąnaudų ir labai apkraunamas kompresorius. Altherma 3 leidžia pasiekt išeinančio termofikato temperatūrą 65C. Boilerio gyvatukas perduodamas šilumą į geriamą vandenį turi maždaug 10C temperatūros sumažėjimą. Tad geriamą vandenį sušildom iki 55C. O kartą per savaitę reiktu padusint legionėles. Prie 55C jos nesidaugina, bet kad esamos žūtu, reikia virš 60C. Vat ir prireikia retkarčiais pašildyt su elektra. Daikine nusirodo savaitės diena ir valanda kada pageidaujama atlikt dezinfekciją.
Kai šildoma ne geriamas vanduo o namai, siurblys taipogi gali duot iki 65C į radijatorius (kiti senesni modeliai mažiau). To visiškai pakanka bet kokiam namui su radijatoriais. Reik turėt omeny kad kuo aukštesnė atiduodama termofikato temperatūra tuo žemesnis momentinis COP, tad grindinis šildymas yra pats efektyviausias.

Dabar apie energijos savikainą. Granulės su praeito sezono kainomis gavosi vienos kwh šilumos pagaminimas kaina apie 7 centus. Vos ne elektros kaina. Dujinio šildymo - apie 5...6 centus. Keletą metų EU reikalauja šilumos siurbliams nurodyt ne momentini gamintojo pasirinktą COP, kas labai gražiai skamba parduodant, o pagal tam tikras metodikas paskaičiuotą metinį vidurkį. Taigi, Altherma 3 metinis SCOP yra 3,58. Jei turim planą elektrai su 9 centų kaina, tai 9/3,58 ką gaunam? Tad iš tikro šilumos siurblio pagaminta energija yra pigiausia ir jau prilygsta paprastu malkų kainai (granulių neminėsim).

Dar viena mano subjektyvi pastaba: šilumos siurblys turi ir keletą neigiamų niuansų - prastai veikia prie didelių šalčių (krenta jo galia ir COPas), taipogi tai sudėtingas elektronikos įrenginys, o negendančių dalykų nebūna, taipogi gali pasireikšt nehermetiškumas ir išeit freonas. Merfis sakė kad siurblio galios pritrūks arba jis sustos būtent per šalčius. Tad nesirinkčiau šilumos siurblio jei tai vienintelis galimas šilumos šaltinis. Asmeniškai aš palieku šalia granulinį katilą, kai bus dideli šalčiai galėsiu ji pasileist. O jei vienintelis šaltinis - rinkčiausi dujas, nes jos jau gal du šimtai metų dega ir katilai ištobulinti (žinoma, jie irgi turi problemų).

Ar reikia akumuliacinės prie šilumos siurblio oras-vanduo?
Pastatus su šilumos siurbliais išskirstyčiau į tris kategorijas:
1. Siurblys neturi jokio grįžtamo ryšio iš namo. Pasidaro peršilta vyrui - nueina ir išjungia siurblį. Peršalta - įjungia. Jei peršilta moteriai - atidaro langą, jei peršalta - aprėkia vyrą. Tokių sistemų turbūt parduodama daugiausiai;
2. Patalpose stovi vienas bendras termostatas, tai pačio siurblio gamintojo arba nepriklausomas, koks nors danfoss ar panašus. Temperatūra kontroliniame taške pasiekė nurodytą, siurblys užmigo. Atvėso - siurblys vėl šildo. Reik defrostintis - iš grindų paims šilumą, vis tiek visi kontūrai atviri.
Abiem šitais atvejais jokios akumuliacinės talpos nesideda.
3. Namas valdomais kolektoriais, kiekviena patalpa reguliuojama atskirai, taip išgaunant maksimalų komfortą ir ekonomiją. Bet va čia ir pradeda dievulis tyčiotis iš komforto mėgėjų: kai tik užsidaro dauguma kontūrų, siurblys sustoja išmesdamas klaidą, kad per mažas vandens srautas, nebepajėgia aušint šilumokaičio. Ir, žinoma, ta klaidą išmeta tada, kai Jūs išvažiavę slidinėt ar šiaip kelioms dienom kur nors. Ir, suprantama, reikia paspaust mygtuką kad pradėt veikt. Na tiek to, paliekam kokią nors vonią nevaldomą, ten per daug šilumos nebus. Tai dievulis turi paruošęs antrą staigmeną: stipriai pašąla, oras drėgnas, labai tankiai reik siurbliui defrostintis, jis puola siurbt šilumą iš tos vienintelės likusios atviros vonios, bet srauto atsitirpinimui jam iš ten nepakanka ir lauko bloko vietoje gaunam labai didelę eskimo porcija, tik be šokolado. Dar teko matyt lietuviškų (buktai, kiniški ten iš tikro) siurblių, kurie nespėjo pavirst į eskimo porcija, nes užšaldė šilumokaitį ir užliejo kompresorių, tai kaip ir proga atsinaujint ir nusipirkt nauja šilumos siurblį.
Taigi, va šitoj vietoj į areną išeina nedideliu akumuliacinių talpų pardavėjai. Buferinė talpa nors 100l jau išsprendžia visas trečiojo punkto bėdas
Kaip akumuliacinę talpą galima panaudot nedideli, kokių 100... 120 litrų talpos boilerį, ypač jei toks lieka nuo rekonstruojamos katilinės. Jungiame ji lygiagrečiai šilumos siurbliui. Turim gražią, kompaktišką, emaliuota ir gerai apšiltintą buferinę talpą. Bet čia po vandeniu irgi randam didelių akmenų: kaip kompensuojanti srautą talpa iš boilerio gerai, bet jei šildymo sistemoje yra papildomas siurblys (o po talpos jo reikia), ir tą siurblį valdo išorinis valdiklis, kai sustoja šilumos siurblio vidinis siurbliukas o išorinis sukasi, iš boilerio padaryta talpa nepajėgia praleist viso srauto ir dalis vandens teka per šilumos siurblį. Pastarasis žino kad dabar stovi, ir, pamates vandens srautą per save, pagalvoja kad sugedo srauto daviklis ir išmeta srauto klaidą. Dabar nemažai gamintojų pradėjo gamint specializuotas talpas šilumos siurbliams, turinčias po keturis vamzdžių pajungimus. Lietuvoje tokias pardavinėja ir Drazice, ir Galmet (nuo 50 iki 120 litrų).

Su akumuliacine laimim iškart kelis prizus: kai užsidaro namų kolektoriaus ar radiatorių termostatai, siurblys turi kur prasukt srautą ir nesustoja dėl per mažo srauto klaidos. Taipogi, kai šildomas boileris, namų šildymas nenutrunka - į kolektorius tiekiamas vanduo iš buferio. Na ir, žinoma, išsisprendžia atsitirpinimo (defrosto) problema, energijos iš buferio visada pakanka. Yra buferinės talpos ir trūkumų: papildoma užimta vieta ir reikia dar vieno cirkuliacinio siurblio.

Šilumos siurblys apart freoninės sistemos turi ir elektrinius tenus. Tai vadinamas backup heater, atsarginis šildytuvas. Maksimali freoninės dalies galia yra kai lauke šilta, o į namus atiduodam žemą temperatūrą. Bet, kaip žinom, energijos poreikis kyla laukui šaltėjant. Kai labiausiai reik, siurblys jau nepajėgia atiduot galios ir tada praverčia tas elektrinis šildytuvas. Panasonic gamina T-Cap serijos siurblius, kurie deklaruoja, kad freoninė dalis nekrenta galia berods iki minus 15C. Bet negaliu nei paneigt, nei patvirtint. Tai vienintelis rinkoje siurblys kuris deklaruoja tokius parametrus. Galbūt išmoko apeit fiziką

:)
Apart vidinio elektrinio šildytuvo prie šilumos siurblių jungiamas dar išorinis boilerio tenas. Pagrindinė jo paskirtis - dezinfekcija ir, kai per šalčius trūksta energijos, padėt ruošt karštą geriamą vandenį. Priklausomai nuo to kaip sukonfigūruosi sistema, jis gali padėt ir normaliomis sąlygomis šildyt geriamą vandenį (jei per tam tikrą laiką nepasiekiama užduota boilerio temperatūra, papildomai įjungiamas ir šis tenas).
Beje, su šilumos siurbliais dar vienas niuansas, apie kuri paprastai pardavėjai pamiršta informuot: Rekonstruojant katilinę teks pakeist boilerį. Prie kieto kuro katilo jungiamas boileris turi standartini nedidelį šilumokaitį (gyvatuką), paprastai apie 0,8 kvadratinio metro. Katilas kūrenasi ilgai, vanduo iš lėto vis tiek užkaitinamas. Tuo labiau kad kaitinamas aukšta 80C temperatūra. O vat prie šilumos siurblio reikalingas boileris su bent jau 2,5 kvadrato šilumokaičiu, rekomenduojama dar daugiau. Nes reik labai greit kaitint maksimalia siurblio atiduodama galia ir minimalia termofikato temperatūra. Dar geriau, kai šilumokaitis virš 3,5 kvadrato. Tokiam paviršiaus plotui pasiekt reikalingas labai ilgas gyvatukas, kuris nebetelpa į mažą boilerį. Tad boileriai, skirti šilumos siurbliams, prasideda nuo 250 litrų. Didelis tūris ir ilgas gyvatukas iškart pakelia boilerio kainą
Kai kas naudoja multifunkcinę talpą. Pas kelis klientus tokios stovi. Nerekomenduočiau, geriau atskiras buferis ir boileris. Kadangi siurblys dirba su dideliais cirkuliacijos srautais (termofikatas turi efektyviai aušint vidini siurblio šilumoakitį), multifunkcineje talpoje vanduo permaišomas per visą tūrį. Kad iš boilerio išeitų 45C geriamas vanduo, talpoje turi būti bent jau 50C termofikatas. O iki tokios temperatūros kaitint visa multifunkcine yra nuostolinga dėl mažo COP. Nepadeda ir talpų pertvaros. Už multifunkcinės kainą paprastai galima nupirkt specializuotą boilerį geriamam vandeniui ir nedidele talpa ar boilerį buferiui.

Didžiausia sistemų oras - vanduo problema - atsišildymas. Kas tas siurblio atsišildymas? (defrost). Šilumos siurblio principas artimas šaldytuvui. Tik į kitą pusę. Šaldytuve šąla viduje, o kaista už nugaros. Siurblio atveju šąla lauke, kaista viduje. Prie prišerkšnijusiu šaldytuvo sienelių jau pripratę. Tas pats ir su siurbliu, tik lauke sąlygos žymiai bjauresnės už šaldiklio vidų. Kol lauke pliusas, šilumos siurblys yra puiki priemonė pasigamint didelį kiekį distiliuoto vandens. Nepamirškim, kad siurblys, skirtingai negu A+...+ ar mažiau pliusų turintis šaldytuvas, turi labai didelę momentinę galią. Reiškia ir lauke esantis garintuvas stipriai atšąla lyginant su aplinka. Viskas logiška, ta sušalusi lauko garintuvo radiatorių apipučiam šiltesniu aplinkos oru ir taip iš oro paimam šilumą. Bet va čia ir yra problema - oras lauke drėgnas. Visa oro drėgme kondensuojasi ant garintuvo plokštelių. Kai Lauke gerokai virš nulio, kondensatas nubėga ant žemės. Kondensato kiekiai būna dideli, bėga kaip per liūtį. O kai arti nulio arba žemiau jo, lauko blokas greit pavirsta eskimo porcija. Tarp plokštelių nelieka tarpų praeit orui, tad siurblys tampa neveiksniu. Kai valdiklis užfiksuoja kad jau apledėjo lauko blokas, siurblys reversuojamas - šilumą ima iš vidaus, o šildomas lauko blokas. Per kelias minutes ledas atitirpsta ir po siurbliu gaunam milžiniška klaną, kuris minusinėj lauko temperatūroj netrūkus pavirsta ledu. Taip sluoksnis po sluoksnio gaunam po siurbliu didelę ledo plytą. Todėl rekomenduojama siurblius kabint bent jau 50...70 cm aukštyje.
Atsitirpinimui naudojamos dvi technologijos, pirmoji tai kai sutrumpinamas freono vamzdynas išeinantis iš lauko bloko su grįžtamuoju, tada freonas šildo ne viduje esantį šilumokaitį, bet apledėjusi lauko garintuvą. Šis metodas man atrodo patikimesnis, bet rimti gamintojai jo nenaudoja, nes, matomai, energijos sąnaudomis jis ne toks ekonomiškas. Bet nėra rizikų kad suplėšys viduje esantį šilumokaitį, nes vidaus blokas nedalyvauja šiame procese. Kitas metodas - tai pilnai reversuota schema, kai vidinis šilumokaitis tampa garintuvu, į ji iš lauko paduodamas atšaldytas freonas, šilumokaityje jis sušildomas, karštas paduodamas į lauko bloką ir ten šiluma tirpina ledą. Bet čia atsiranda rizikos - jei paduosim per didelį šalto freono kiekį arba nespės ar nepakaks šilumos iš namo - šilumokaitis gali užšalt, tada jis pertrūksta, į freoną patenka termofikatas, kuris nuteka į kompresorių ir pastarąjį sugadina nepataisomai. Kompresorius ir šilumokaitis - du brangiausi siurblio komponentai. Su kiniškais šilumos siurbliais būtent tokia problema dažnai ir nutinka. Brendiniai siurbliai šiek tiek patikimiau parašyti algoritmai, rečiau nutinka tokie nemalonumai. Beje, šioje vietoje ir reikia energijos iš buferinės talpos, apie ką rašiau aukščiau. Ir apsisaugojimui nuo to naudojamas backup elektrinis vidinis šildytuvas (jei gamintojas tai numatė, jei nenumatė - nepakankant šilumos iš vidaus siurblys turi būt stabdomas su defrosto klaida).