Pirms gada publicētais raksts «Gaisa siltumsūknis – optimāla apkures sistēma» (žurnālā «būvēt» #04 (109) 2011) bija veltīts efektīvas apkures sistēmas izvēlei. 

Tika atzīmēts, ka pēdējā laikā Latvijā, tāpat kā visā pasaulē, strauji aug kurināmā cenas. Tas savukārt nozīmē būtisku apkures izdevumu pieaugumu. Tādēļ aizvien vairāk cilvēku izvēlas savās mājās esošās apkures sistēmas nomainīt uz jaunākām, ekonomiskākām. Optimālu apkures sistēmu izvēle ir būtiska arī tiem, kas vēl tikai būvē savas mājas.

Kā apvienot ekonomiskumu, komfortu un liešonas ērtības?

Izvēles problēma nav tik vienkārša, jo apkures sistēmām tiek izvirzīts dažādu, dažkārt pat pretrunīgu, prasību komplekss.

Rakstā bija noformulēti galvenie kritēriji, lai salīdzinātu dažādu tipu apkures sistēmas: 

1. Galvenais kritērijs – neapšaubāmi ekonomiskums – sistēmas saražotā siltuma (kWh) izmaksas. Tika parādīts, ka nepārtrauktas energoresursu cenu pieaugšanas apstākļos, gaisa siltumsūkņi ir daudz ekonomiskāki par tradicionālām apkures sistēmām. Laikā no 2011.g. janvāra līdz 2012.g.jūlijam energoresursu sadārdzināšanās tendence ir tikai palielinājusies: gāzes tarifs ir izaudzis no 0,29 Ls/м3 līdz 0,407 Ls/м3 (a/s «Latvijas Gāze» dati), un tas ir par 45%!!

Tādēļ ar dabasgāzi darbināmās apkures sistēmās saražotā 1 kW siltuma izmaksas ir pieaugušas līdz 0,0479 Ls/kWh (skatīt tabulu).

Rezultātā, pat pie sezonas vidējā COP = 3,0 (auksta ziema) gaisa siltumsūknis ir kļuvis ekonomiskāks nekā gāze par 25%.

Bet siltā ziemā, kad vidējais COP = 3,5, gaisa siltumsūknis spēj ieekonomēt 36% salīdzinot ar gāzes apkuri! (Siltumsūkņu efektivitātes koeficients COP parāda saražotās siltuma jaudas attiecību pret patērēto elektrisko jaudu). Pieaugušas ir arī šķidrā kurināmā – dīzeļdegvielas un sašķidrinātās gāzes cenas. Šo izmaiņu rezultātā, gaisa sultumsūkņu izmantošana ir kļuvusi vēl izdevīgāka.

Tabula. 

 Dažādu degvielas veidu iegūtās siltumenerģijas izmaksu salīdzinājums.

2. Ne mazāk svarīgi rādītāji ir apkures sistēmu absolūtā un relatīvā cena kā arī to atpelnīšanās laiks.

Iepriekšējā rakstā tika pierādīts, ka, pateicoties nelielai cenai, gaisa siltimsūkņi nodrošina ātru atpelnīšanos renovācijas gadījumā.Tika analizēts piemērs, kur karkasa mājai ar platību 86 m2 un elektroapkuri, elektrības patēriņš samazinājās 3 reizes, bet siltumsūkņa uzstādīšana atmaksājās 1,7 sezonu laikā!

3. Autonomija un kompaktums. Gaisa siltumsūkņi strādā automātiskā režīmā, tiem nav vajadzīga degviela, daudzi modeļi nodrošina karstā ūdens sagatavošanu visa gada laikā. Attiecīgi, nav vajadzīga  kurtuve un rezervuāri degvielas glabāšanai.

Tās ir atšķirības, kas gaisa siltumsūkņus padara daudzkārt izdevīgākus par tradicionālām apkures sistēmām, it sevišķi sistēmām ar cieto degvielu – malku, briketēm, oglēm utt.

Salīdzinoši vidēja lieluma mājai ar platību ap 150 m2 kurināšanai ziemas sezonā būs nepieciešams sagatavot un uzglabāt un ap 12 – 15 m3 malkas vai 4 – 5 tonnas kūdras brikešu. Tāpat jārēķinās ar regulāru kurtuvju papildināšanu, tīrīšanu un pelnu izgrābšanu, kas kopumā prasa diezgan daudz laika un darba. Turklāt jāsamierinās ar to, ka nevar aizbraukt no mājas ilgāk par 1 – 2 dienām, pretējā gadījumā apkures sistēma sasals. Ne mazāk svarīgs ir jautājums ir karstā ūdens ieguve vasarā – lai nomazgātos, uzreiz jākurina katls… Protams, viens no risinājumiem ir elektriskais boilers, taču pēc pašreizējiem tarifiem tas ir diezgan dārgs prieks – trīs cilvēku ģimenei vidēji  35 – 40 Ls mēnesī. Līdz ar to kļūst skaidrs, ka autonoma apkures sistēmas darbība un automātiska karstā ūdens padeve ir pamatotas prasības, kas jāņem vērā, izvēloties apkures sistēmas gan pie ēku renovācijas, gan būvējot jaunu māju.

Pamatojoties uz salīdzinošu analīzi tika izdarīts secinājums, ka gaisa siltumsūkņi atbilst pilnīgi visām prasībām nelielu (80-100 m2) un vidēja lieluma (100-180 m2) ēku nodrošināšanai ar siltumu. Protams, bivalentas sistēmas sastāvā, kad papildu elements – kamīns, elektrisks sildelements, cietā kurināmā katls utt. pieslēdzas, ja āra temperatūra pazeminās zem  –20°C līdz  –25°C.

Salīdzināšana tika nodemonstrēta 2010./2011.g. sezonā divos konktrētos piemēros: 86 m2 lielā ēkā, kas aprīkota ar gaiss–gaiss Panasonic siltumsūkni «NORDIC NE12» un 140 m2 lielā ēkā, kur apkuri nodrošina gaiss–ūdens Panasonic siltumsūknis «AQUAREA SD/UD-09» . Šajos objektos tika iegūtas vidējās COP vērtības sezonā (SPF), vienādas 3 – 3,2.

2011./2012. gada laikā tika uzstādīti vairāk nekā 30 Panasonic AQUAREA gaiss–ūdens siltumsūkņi dažāda lieluma mājās no 70 m2 līdz 400 m2.

Lai noteiktu minēto siltumsūkņu efektivitāti visos gadījumos tika mērīti:

1. Elektriska jauda;

2. Ūdens caurplūde apkures sistēmā;

3. Izstrādātā siltuma jauda.

Katrs gaiss–ūdens siltumsūknis (A2W) tika aprīkots ar atsevišķu elektrisko skaitītāju.

Tika izvēlēti trīs testa objekti:

- Nr.1, ēka ar platību 110 m2, kur siltumu nodrošina siltās grīdas;

- Nr.2, ēka ar platību 160 m2, kuru silda radiatori;

- Nr.3, ēka ar platību 180 m2, kurā instalēti zemas temperatūras radiatori.

Siltuma jaudas mērītāji objektos bija uzstādīti un mērījumi tika veikti visā ekspluatācijas periodā.

Āra temperatūras diapazons ekspluatācijas periodā bija svārstījās: no +15°C –  +18°C (septembrī) līdz –15°C -  –30°C (janvārī /februārī).

COP vērtības eksperimentos tika noteiktas ar divām metodēm:

1. Momentālie lielumi (~1 minūtes laikā), izmantojot digitālā siltuma devēja datus dotajā momentā (siltuma jauda), kā arī voltmetra un ampermetra datus tajā pat momentā (elektriskā jauda);

2. Vidējie lielumi – siltuma un elektrisko devēju datu attiecība eksperimenta veikšanaas gaitā (pa dienām, nedēļām, mēnešiem).

Pamatojoties uz iegūtajiem reāliem rezultātiem var izdarīt vairākus secinājumus, kuri apstiprina gaisa siltumsūkņu kā apkures sistēmas izmantošanas lietderību.

1. Reāli ir apstiprinātas augstas COP = 4.2 – 5.0 vērtības temperatūras diapazonā +4°C - +10°C (siltumnesēja temperatūra 28°C – 35°C). Tas apliecina gaisa siltumsūkņu AQUAREA augsto tehnisko pilnību (kopējais cikla lietderības koeficients attiecībā pret KARNO ciklu  līdzinās ~ 0.55; skatīt 1.zīmējumu).

2. pie – 15°C reāli COP = 2.4 – 2.5, kas atbilst tehniskai specifikācijai (siltumnesēja temperatūra 40°C – 45°C).

3. Iegūti reāli dati par COP vērtību pie – 20°C (2012.gaga februāra pirmā nedēļa). Izrādījās, ka pie –20°C reāli COP = 1.9 – 2.0 (!). Tātad, pat  pie āra temperatūras –20°C Panasonic siltumsūkņi AQUAREA joprojām ir vēl divas reizes efektīvāki par elektrosildītājiem (skatīt 1.zīmējumu). Un par 10% ekonomiskāki par šķidro degvielu. 

Iegūtie COP dati pie dažādām āra temperatūram apstiprina Panasonic AQUAREA siltumsūkņu reālu iespēju sasniegt vidējo COP ziemas sezonā (SPF) diapazonā no 3.0 līdz 3.5. Tas nodrošina jaunākās paaudzes Panasonic siltumsūkņiem augstu ekonomisku efektivitāti.

Minēto apgalvojumu apstiprina reāli elektroenerģijas patēriņa rezultāti ēkās ar gaiss–ūdens Panasonic  siltumsūkņiem AQUAREA 2011./2012.gada novembrī, decembrī, janvārī un februārī (zīmējums 3A).

Elektropatēriņš izteikts latos (tarifs: 1kW – 0.1074 Ls/kW) un attiecināts uz 1m2 (tas ir Ls/m2 mēnesī), kas ļauj salīdzināt dažādu lielumu ēkas. Grafika lejas daļā (zīmējums 3B) fiksētas āra gaisa temperatūras izmaiņas Rīgā testa mēnešos (solis – 1 diena), kā arī vidējās temperatūras pa mēnešiem. Par atskaites bāzi ņemti a/s «Rīgas siltums» tarifi (Ls/m2) no apkures rēķiniem Rīgā, Purvciemā testa mēnešos.

Šie dati izskatās ļoti interesanti divu iemeslu dēļ:

Pirmkārt, beidzot ir atbilde uz potenciāla lietotāja visbiežāk uzdoto jautājumu – cik izmaksās viņa mājas apkure ar gaisa siltūmsūkni?

Pamatojoties uz 3.zīmējumā atspoguļotajiem datiem uz šo jautājumu var atbildēt, ka atkarībā no mājas siltināšanas pakāpes:

siltā ziemas mēnesī, kā 2011.gada decembrī, kad vidējā temperatūra bija +3°С, apkures cena būs no 0,4 līdz 0,6 Ls/m2;

parastā ziemas mēnesī, piemēram 2012.gada janvārī, kad vidējā temperatūra bija -3°С, 

apkures cena būs no 0,6 līdz 0,8 Ls/m2;

aukstā mēnesī – 2012.gada februārī, kad vidējā temperatūra bija -9°С, jārēķinās ar apkures izmaksām no 0,8 līdz 1,0 Ls/m2.

Otrkārt, var veikt reālu ekspluatācijas izdevumu salīdzināšanu, apkurei izmantojot gaisa siltumsūkņus, kā arī citu veidu apkures sistēmas. Zīmjumā 3A dots apkures izdevumu salīdzinājums testējamās mājās (kurās uzstādīti Panasonic gaisa siltumsūkņi) ar apkures izdevumiem tipveida dzīvoklī Purvciemā (Rīgā), kurā ir centrālalizētā apkure (a/s «Rīgas Siltums»). Dati no2011./2012. gada ziemas mēnešiem.

Salīdzināt ir viegli, jo apkures rēķini dzīvokļos arī ir izteikti  latos uz vienu kvadrātmetru.

Zīmīgi, ka siltuma cena uzņēmumā  «Rīgas Siltums» ir 0,045 Ls/kWh (starp citu, kas ir viena no zemākajām Latvijā). Tas ir lētāk, nekā dabasgāze – 0,0479 Ls/kWh, un ievērojami lētāk, nekā apkure, ja izmantota dīzeļdegviela vai sašķidrinātā gāze (skatīt tabulu).

Neskatoties uz nelielu datu atšķirību testējamās mājās, kas saistīta ar siltumzudumu atšķirību šajās mājās (āra temperatūra vienāda!), zīmējums 3A pārliecinoši parāda, ka vidēji, apkures izdevumi mēnesī, kuri ir pārrēķināti uz vienu kvadrātmetru, testējamās mājās ar Panasonic AQUAREA gaisa siltumsūkņiem bija par 35-40% zemāki, nekā  a/s «Rīgas Siltums» nodrošinātā apkure. Un apmēram par tikpat procentiem mazāki, nekā apkure ar maģistrālo dabas gāzi.

Secinājums – reāli iegūti dati apstiprina ievērojamu ekonomisko ieguvumu apkures sistēmās izmantojot Panasonic gaisa siltumsūkņus.

Sevišķi ir jāatzīmē – ekspluatācijā ir pārbaudīts, ka jaunie Panasonic modeļi augstus rādītājus, tajā skaitā saražoto siltuma jaudu, saglabā līdz rekorda zemai āra temperatūrai –20°C (Zīmējums 4.).

Tas ļauj paplašināt šo apkures sistēmu izmantošanas diapazonu ēkām ar platību līdz 

200-300 m2, saglabājot to ekonomiskās priekšrocības.

Raksts sagatavots, pamatojoties uz SIA «RIKON AC» materiāliem.

Zīmējums 1. Reāli izmērītie COP lielumi Panasonic AQUAREA gaiss–ūdens siltumsūkņiem atkarībā no āra temperatūras.

Zīmējums 2. Āra temperatūras intervālu procentuālais sadalījums 2011./2012.gada ziemā.

Zīmējums 3. Apkures izdevumi mājās ar Panasonic AQUAREA gaiss–ūdens siltumsūkņiem 2011./2012.gada ziemas mēnešos (A), kā arī āra temperatūru izmaiņas šajā laikā (B).

Zīmējums 4. Panasonic AQUAREA gaiss–ūdens siltumsūkņu dažādu modeļu maksimālās siltuma jaudas. Aptuveni nepieciešamās siltuma jaudas dažādu platību mājās.

Materiāls sagatavots sadarbībā ar SIA „RIKON AC” tehnisko direktoru Andreju Sipkeviču.

Publicēts atsaucoties uz žurnālu „Pārvaldnieks+būvēt” (Nr.33(11)2012, lpp.42-45) autors: inženierzinātņu doktors Andrejs Sipkevičs.