Zemes siltumsūknis ir visefektīvākais apkures risinājums, kāds pieejams privātmājai Latvijā, tomēr daudzi to uzskata par pārāk dārgu, pirms nav izpratuši, kā tas vispār strādā. Šajā rakstā soli pa solim parādīšu, kā no vienkāršas zemes temperatūras tiek iegūts silts ūdens radiatoros un dušā, un kāpēc šī sistēma ar vienu kilovatstundu elektrības spēj saražot četras kilovatstundas siltuma.
Kas ir zemes siltumsūknis
Zemes siltumsūknis (to sauc arī par ģeotermālo siltumsūkni) ir iekārta, kas paņem siltumu no grunts vai pazemes ūdens un paceļ to līdz temperatūrai, kas piemērota mājas apkurei. Sistēma sastāv no divām daļām: zemē ierīkota kolektora, kurā cirkulē pret sala aizsargāts šķidrums, un iekštelpu siltumsūkņa bloka, kas šo zemo temperatūru pārvērš lietojamā siltumā.
Plašāku kontekstu par citiem risinājumiem atradīsi mūsu apkures veidu pārskatā.
Īsā atbilde: zemē ierīkots kolektors uzņem siltumu no grunts, kas visu gadu saglabā stabilu temperatūru. Pret sala aizsargātais šķidrums nogādā šo siltumu uz siltumsūkni, kur kompresors to paceļ līdz apkurei nepieciešamajai temperatūrai. Siltums tiek nodots mājas apkures ūdenim, kas aiziet uz siltajām grīdām vai radiatoriem un uz karstā ūdens tvertni. Par vienu patērēto kilovatstundu elektrības sistēma atdod trīs līdz piecas kilovatstundas siltuma.
Vienkāršota shēma ar septiņiem numurētiem posmiem. Katram numuram atbilst skaidrojums zemāk.
Kā zemes siltumsūknis strādā soli pa solim
Vispirms ir svarīgi saprast vienu lietu: siltumsūknis nerada siltumu no nekā. Tas pārvērš jau esošo zemes siltumu mājai izmantojamā temperatūrā. Zemāk aprakstītie septiņi posmi atbilst numuriem attēlā augstāk.
Zemes kolektors / urbums
Caurulēs zemē cirkulē nesasalstošs šķidrums, kas no grunts paņem siltumenerģiju. Arī ziemā, kad šķidrums ir ap nulli grādiem vai vēsāks, zemē joprojām ir pietiekami daudz siltuma, ko izmantot.
Zemes kontūra cirkulācijas sūknis
Nepārtraukti dzen šķidrumu starp urbumu un siltumsūkni. Atdzisušais šķidrums tiek nosūtīts zemē, tur nedaudz uzsilst un atgriežas siltumsūknī.
Iztvaicētājs
Zemes šķidrums caur siltummaini nodod siltumu aukstuma aģentam. Abi šķidrumi savā starpā nesajaucas. Aukstuma aģents vārās ļoti zemā temperatūrā, tāpēc pat dažus grādus siltais zemes kontūrs spēj to iztvaicēt.
Kompresors
Saspiež aukstuma aģenta tvaiku, un strauji palielinās tā spiediens un temperatūra. Tieši šeit, izmantojot elektrību, siltumsūknis iegūst pietiekami augstu temperatūru, lai varētu sildīt māju.
Kondensators
Karstais aukstuma aģents nodod siltumu mājas apkures sistēmai un uzsilda ūdeni, kas aiziet uz siltajām grīdām vai karstā ūdens boileri. Atdodot siltumu, aģents atdziest un pārvēršas atpakaļ šķidrumā.
Izplešanās vārsts
Pirms aukstuma aģents atkal nonāk iztvaicētājā, vārsts strauji samazina tā spiedienu. Aģents kļūst ļoti auksts un atkal ir gatavs uzņemt siltumu no zemes kontūra. Tad cikls sākas no jauna.
Mājas apkure un karstais ūdens
Siltumsūknis uzsilda boilerī ūdeni līdz aptuveni 50 līdz 55 grādiem, padod uz siltajām grīdām aptuveni 30 līdz 35 grādu siltu ūdeni un saņem no grīdām atpakaļ vēsāku ūdeni, lai to atkal uzsildītu.
Īsākais ceļš, kā saprast visu procesu: zeme, tad zemes kontūra šķidrums, tad aukstuma aģents, tad kompresors, tad apkures ūdens, un visbeidzot siltās grīdas un boileris.
Svarīgākais princips: siltumsūknis necenšas no 2 grādiem tiešā veidā uztaisīt 50 grādus. Tas izmanto aukstuma aģenta iztvaikošanu, saspiešanu un kondensēšanos, lai zemas temperatūras siltumenerģiju paceltu līdz mājai izmantojamai temperatūrai.
Kas ir aukstuma aģents un kāpēc tas ir svarīgi
Aukstuma aģents ir īpašs darba šķidrums, kas cirkulē tikai slēgtā siltumsūkņa kontūrā. Tas nemaisās ne ar zemes šķidrumu, ne ar mājas apkures ūdeni. Siltums tiek nodots tikai caur siltummaiņiem, kur divi šķidrumi viens otram pieskaras, bet nesajaucas.
Tieši šī slēgtā cikla dēļ sistēma spēj sasniegt koeficientu, kas lielāks par vienu. Ja katls no vienas kilovatstundas kurināmā spēj iegūt mazāk par vienu kilovatstundu siltuma, tad siltumsūknis no vienas kilovatstundas elektrības gada griezumā atdod trīs līdz piecas kilovatstundas siltuma. Tas nav pārkāpums fizikā, jo lielākā siltuma daļa nāk no zemes, nevis no elektrības.
Horizontālais vai vertikālais kolektors
Latvijā praksē izmanto divu veidu kolektorus, un izvēle starp tiem visbiežāk ir atkarīga no zemes gabala lieluma un grunts sastāva.
- Horizontālais kolektors. Caurules tiek ieraktas apmēram pusotra metra dziļumā. Nepieciešama brīva zemes platība, kas ir aptuveni pusotru līdz divas reizes lielāka par apsildāmo platību. Ierīkošana ir lētāka nekā urbums, un šis risinājums ir piemērots, ja pagalmā ir daudz vietas.
- Vertikālais kolektors. Siltumu iegūst no urbuma, kas parasti ir no piecdesmit līdz simts piecdesmit metru dziļš. Urbums aizņem ļoti maz vietas, tāpēc tas ir risinājums maziem zemes gabaliem, bet urbšanas izmaksas ir augstākas.
Ja plāno šo risinājumu savai mājai, svarīgākais jautājums nav kolektora veids, bet gan pareiza sistēmas jauda. To nosaka siltumslodzes aprēķins, nevis vienkāršs pieņēmums pēc platības. Sīkāk par ierīkošanas prasībām lasi zemes siltumsūkņa pakalpojumu lapā.
Kāpēc zemes siltumsūknis ir efektīvāks par gaiss-ūdens sistēmu
Galvenā atšķirība slēpjas siltuma avotā. Gaiss-ūdens siltumsūknis ņem siltumu no āra gaisa, kura temperatūra ziemā var noslīdēt līdz mīnus divdesmit un zemāk. Jo aukstāks avots, jo vairāk elektrības nepieciešams, lai sasniegtu nepieciešamo apkures temperatūru.
Zemes temperatūra viena metra dziļumā visu gadu saglabājas plus divu līdz plus astoņu grādu robežās, jo zemi silda saule vasarā un siltums tajā saglabājas arī ziemā. Tāpēc zemes siltumsūknis strādā stabili un efektīvi arī visaukstākajā nedēļā, kad gaisa siltumsūkņa efektivitāte sasniedz zemāko punktu.
Cik izmaksā zemes siltumsūkņa ierīkošana
Ierīkošanas izmaksas Latvijā parasti sākas no aptuveni desmit tūkstošiem eiro un atkarībā no mājas siltumslodzes, kolektora veida un urbuma dziļuma var sasniegt divdesmit tūkstošus eiro. Horizontālais kolektors ir lētāks, bet prasa lielāku zemes platību, savukārt urbums sadārdzina projektu, taču aizņem minimālu vietu.
Ekspluatācijā šis ir lētākais risinājums no visiem salīdzināmajiem variantiem. Precīzus skaitļus savai mājai, ieskaitot salīdzinājumu ar gāzes un granulu katlu, vari aprēķināt apkures izmaksu kalkulatorā.
Vai zemes siltumsūknis der tavai mājai
Šis risinājums vislabāk der labi siltinātai mājai ar zemas temperatūras apkuri, piemēram, siltajām grīdām vai liela izmēra radiatoriem. Tāpat svarīgi ir divi nosacījumi: zemes gabals, kur ierīkot kolektoru vai urbumu, un iespēja ilgtermiņā plānot mājokli, jo sistēma atmaksājas vairāku gadu laikā, nevis vienā sezonā.
Ja māja ir veca ar šauriem radiatoriem un vāju siltinājumu, vispirms ir jēga izvērtēt, vai siltumslodze vispār ir samērīga ar šo ieguldījumu. Bieži vien loģiskākais pirmais solis ir ēkas uzlabošana, un tikai pēc tam apkures iekārtas maiņa.
Biežākie jautājumi
Cik tiešām ilgi kalpo zemes siltumsūknis?
Pats iekštelpu bloks ar kompresoru parasti kalpo divdesmit līdz divdesmit piecus gadus. Zemē ierīkotais kolektors, ja tas ir izgatavots no kvalitatīva materiāla un pareizi ierīkots, var kalpot ievērojami ilgāk, pat līdz piecdesmit gadiem. Tāpēc kolektora izbūve praktiski ir vienreizējs ieguldījums, kas pārdzīvo vairākas iekārtu paaudzes.
Vai zemes siltumsūknis strādā ar radiatoriem?
Strādā, taču efektivitāte ir zemāka nekā ar siltajām grīdām. Iemesls ir vienkāršs: radiatoriem nepieciešama augstāka ūdens temperatūra, un jo augstāka temperatūra jāsasniedz, jo vairāk jāstrādā kompresoram. Ja mājā ir veci, maza izmēra radiatori, to nomaiņa pret lielākiem bieži atmaksājas ātrāk nekā šķiet.
Vai zemes siltumsūknis var atdzesēt māju vasarā?
Jā, daudzi modeļi to spēj. Vasarā cikls darbojas pretējā virzienā un siltums no mājas tiek novadīts atpakaļ zemē, kur tas tiek uzņemts bez problēmām, jo zeme vasarā ir vēsāka par istabas gaisu. Tā tas ir risinājums arī vasaras karstumam, ne tikai ziemas aukstumam.
Vai urbums var ietekmēt ūdens aku vai apkārtējo vidi?
Pareizi izpildīts urbums ir noslēgts un neatveras pret gruntsūdens slāņiem, tāpēc tas nesajaucas ar dzeramā ūdens akām. Tomēr urbuma vietu un dziļumu nosaka speciālists, jo tas ir atkarīgs no konkrētās grunts un vietējiem noteikumiem. Pirms darbu sākšanas vienmēr tiek veikta ģeoloģiskā izpēte.
Cik daudz elektrības patērē zemes siltumsūknis?
Tipiskai simts trīsdesmit kvadrātmetru mājai ar vidēju siltinājumu gada elektroenerģijas patēriņš apkurei un karstajam ūdenim parasti ir no diviem līdz trim tūkstošiem kilovatstundu. Precīza summa ir atkarīga no mājas siltumslodzes, izvēlētā kompresora un apkures ūdens temperatūras. Aprēķinu savai mājai vari veikt mūsu kalkulatorā.