Ar šilumos siurbliai oras-vanduo veikia efektyviai esant -20 °C Lietuvos klimato sąlygomis?

Taip – modernūs šilumos siurbliai oras-vanduo veikia esant −20 °C ir žemiau, tačiau jų efektyvumas šioje temperatūroje yra mažesnis nei esant vidutinėms žiemos sąlygoms. Lietuvos klimato kontekste tai nėra kritinė problema: absoliuti dauguma šildymo sezono dienų temperatūra svyruoja nuo 0 °C iki −10 °C – zonoje, kurioje šiuolaikiniai siurbliai veikia su aukštu efektyvumu. Atsakymas į klausimą, ar sistema veiks pakankamai, priklauso nuo pasirinkto modelio, namo izoliacijos ir šildymo sistemos tipo.

Kaip oras-vanduo šilumos siurblys išgauna šilumą esant šalčiui?

Daugeliui žmonių atrodo paradoksalu: kaip įrenginys gali paimti šilumą iš oro, kai lauke −20 °C? Atsakymas slypi termodinamikoje – net ir labai šaltame ore yra šilumos energijos. Absoliutus nulis, ties kuriuo šilumos energijos neliktų visai, yra −273 °C. Tai reiškia, kad prie −20 °C ore vis dar yra daugiau nei 90% maksimalios šilumos energijos.

Šilumos siurblys oras-vanduo šią energiją išgauna per šalnešį (freoną), kuris garuoja žemesnėje temperatūroje nei aplinkos oras. Išoriniame bloke šaltnešis absorbuoja šilumą iš oro, kompresorius suspaudžia garą ir padidina jo temperatūrą, o tada vidiniame bloke šiluma perduodama į vandens šildymo sistemą – grindinio šildymo kontūrus, radiatorius ar karšto vandens šildytuvą.

Kuo žemesnė lauko temperatūra, tuo sunkiau šaltnešiui absorbuoti šilumą – todėl efektyvumas mažėja. Tačiau moderniose sistemose šis sumažėjimas yra valdomas ir prognozuojamas, o ne staigus, kaip kartais nutinka su standartiniais oro kondicionieriais.

Pasak Mariaus Brazausko, žmonės dažnai galvoja, kad šilumos siurblys prie −20 °C tiesiog neveikia. Tai mitas. Tikroji problema – ne veikimas, o efektyvumo sumažėjimas. Tačiau net ir sumažėjęs efektyvumas prie −20 °C vis tiek yra daug geresnis nei tiesioginis elektrinis šildymas, kurio COP visada lygus 1.

COP ir SCOP – du rodikliai, kuriuos būtina suprasti

Norint suprasti, kaip šilumos siurblys oras-vanduo veikia esant žemoms temperatūroms, būtina skirti du skirtingus efektyvumo rodiklius.

COP (Ceofficient of Performance) – momentinis naudingumo koeficientas, rodantis efektyvumą konkrečiu momentu esant konkrečiai temperatūrai. Jei COP = 3,0 prie −10 °C, tai reiškia, kad sunaudojus 1 kWh elektros pagaminama 3,0 kWh šilumos. Gamintojai paprastai nurodo COP prie standartinių A7/W35 sąlygų (7 °C lauke, 35 °C vandenyje) – tai palankiausios sąlygos, kurios labiausiai skiriasi nuo realaus šildymo sezono. SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) – sezoninis naudingumo koeficientas, rodantis vidutinį efektyvumą per visą šildymo sezoną, įvertinant visus temperatūrų svyravimus. Pagal ES direktyvą, šilumos siurbliai testuojami pagal vieningą metodiką, įskaitant šaltą klimatą. Lietuvos klimato zonai (H2) geras SCOP rodiklis grindiniam šildymui yra 3,5–4,5.

SCOP yra daug svarbesnis rodiklis nei COP, nes atspindi realų sezono efektyvumą – ne tik geriausias sąlygas.

Kaip kinta efektyvumas priklausomai nuo temperatūros?

Žemiau pateikiama orientacinė lentelė, rodanti, kaip keičiasi modernių oras-vanduo šilumos siurblių COP rodiklis priklausomai nuo lauko temperatūros. Skaičiau pagrįsti EN 14825 standarto testavimo metodika ir tipiniais modernių modelių cahrakteristikomis.

Rodikliai orientaciniai, pagrįsti EN 14825 standarto testavimo metodika. Tikslios vertės priklauso nuo konkretaus modelio.

Svarbi išvada iš lentelės: net prie −20 °C COP 1,5–2,5 yra žymiai geresnis nei tiesioginio elektrinio šildymo COP = 1. Tai reiškia, kad net ekstremalaus šalčio metu oras-vanduo šilumos siurblys išlieka ekonomiškai efektyvesnis nei alternatyvos.

Kodėl Lietuvos klimatas iš tiesų palankus oras-vanduo sistemoms?

Remiantis Lietuvos hidrometeorologijos tarnybos (meteo.lt) klimato duomenimis, vidutinė žiemos temperatūra Lietuvoje yra žymiai aukštesnė nei −20 °C:

Tai reiškia, kad absoliuti dauguma šildymo sezonų dienų siurblys veikia COP 3,0–4,5 diapazone – tai puikus efektyvumas. Temperatūra žemiau −15 °C Lietuvoje pasitaiko vidutiniškai kelias savaites per sezoną, o žemiau −20 °C – tai reti trumpalaikiai šalčiai, kurie turi minimalią įtaką bendram sezono efektyvumui.

Kokios technologijos leidžia efektyviai veikti prie −20 °C?

Ne visi šilumos siurbliai oras-vanduo yra vienodai pajėgūs veikti žemose temperatūrose. Štai pagrindinės technologijos, kurios lemia efektyvumą ekstremalaus šalčio metu:

Inverterinis kompresorius su išplėstu darbiniu diapazonu. Standartiniai kompresoriai turi ribotą darbinį diapazoną – jie veikia arba pilnu, arba sumažintu pajėgumu. Modernūs inverteriniai kompresoriai nuolat reguliuoja greitį ir slėgį pagal lauko temperatūrą, išlaikant efektyvumą žymiai platesniame temperatūrų diapazone.

Antrinio šaltnešio įpurškimas (EVI – Enhanced Vapour Injection). Tai technologija, leidžianti kompresorius dirbti efektyviau žemose temperatūrose per papildomą šaltnešio įpurškimą tarpiniame kompresoriaus etape. Tai viena svarbiausių technologijų, leidžiančių moderniam siurbliui išlaikyti pakankamą galią prie −20 °C.

Automatinis atitirpinimo ciklas. Esant drėgnam orui ir šalčiui, ant išorinio bloko kaupiasi ledas. Automatinė atitirpinimo sistema periodiškai trumpam pakeičia veikimo kryptį ir ištirpdo ledą. Modernios sistemos tai atlieka per 3–5 minutes, po kurių efektyvus šildymas atsinaujina.

Papildomas elektrinis tenas. Dauguma modernių oras-vanduo siurblių turi integruotą elektrinį tenkintuvą (teną), kuris automatiškai įsijungia, kai lauko temperatūra nukrenta žemiau nustatytos ribos (paprastai −15 °C ar −20 °C). Taip užtikrinama, kad net ekstremalaus šalčio dienomis sistema susidoros su šilumos poreikiu.

Kada oras-vanduo siurblys veikia efektyviai, o kada reikia papildomos pagalbos?

Veikia efektyviai ir savarankiškai, kai:

Namas gerai izoliuotas (A ar A+ energinė klasė). Žemi šilumos nuostoliai reiškia, kad net prie −15 °C siurblys susidoroja be papildomos pagalbos.

Įrengtas grindinis šildymas. Žema tiekiamo vandens temperatūra (30–40 °C) leidžia siurbliui dirbti daug efektyviau nei su radiatoriais (50–70 °C). Prie žemos vandens temperatūros COP išlieka aukštas net esant žemai lauko temperatūrai.

Pasirinktas pakankamo galingumo modelis. Siurblys, kurio šiluminė galia prie −7 °C padengia 80–100% skaičiuojamų pastato šilumos nuostolių, susidoros su didžiąja šildymo sezono dalimi savarankiškai.

Reikia papildomos pagalbos (elektrinis tenas arba rezervinis šaltinis), kai:

Senos statybos, prastai izoliuotas namas. Dideli šilumos nuostoliai reiškia, kad siurblys prie −15–20 °C gali nepajėgti vienas padengti šilumos poreikio.

Radiatorinė sistema su aukšta vandens temperatūra. Jei sistemos vanduo turi būti šildomas iki 55–70 °C, siurblio efektyvumas prie žemų temperatūrų krenta reikšmingai.

Ekstremalaus šalčio dienos (žemiau −20 °C). Net ir gerai izoliuotuose namuose su grindiniu šildymu papildomas elektrinis tenas gali įsijungti pačiomis šalčiausiomis dienomis – tai normalu ir nėra sistemos trūkumas.

Pasak Žydrūno Čereškos, elektrinio teno įsijungimas prie −20 °C nėra ženklas, kad sistema dirba blogai. Tai inžinerinis sprendimas: siurblys atlieka 90–95% šildymo sezono darbo efektyviai, o tenas padeda tik ekstremalaus šalčio dienomis. Bendra sezono sąskaita vis tiek būna žymiai mažesnė nei šildant vien elektra ar kietuoju kuru.

Oras-vanduo šilumos siurblys su radiatoriais prie −20 °C

Ar oras-vanduo šilumos siurblys veikia efektyviai su radiatoriais, kai lauke −20 °C? Tai vienas dažniausiai užduodamų klausimų – ypač renovuojamų namų savininkams, kurie nori išlaikyti esamus radiatorius.

Atsakymas priklauso nuo to, kokios temperatūros reikalauja radiatoriai. Seni ketiniai radiatoriai dažnai reikalauja 70–80 °C vandens – tokiomis sąlygomis oras-vanduo siurblys prie −20 °C dirbs COP 1,2–1,5, o tai ekonomiškai neapsimoka.

Tačiau modernūs žematemperatūriniai radiatoriai, suprojektuoti 45–55 °C vandeniui, yra visiškai kita situacija. Tokiu atveju siurblys prie −10 °C pasiekia COP 1,8–2,5, o tai yra ekonomiškai pagrįstas efektyvumas.

Sprendimas: jei renovuojate namą ir norite išlaikyti radiatorius – pakeiskite juos žematemperatūriniais modeliais arba pasirinkite siurblį su aukštos temperatūros galimybe (iki 60–65 °C), kaip siūlo Atlantic Excellia serija. Tai leidžia dirbti su senais radiatoriais išlaikant priimtiną efektyvumą.

Dažniausiai užduodami klausimai

Ar šilumos siurblys oras-vanduo veikia esant −20 °C?

Taip – modernūs šilumos siurbliai oras-vanduo veikia iki −25 °C ir žemiau. Prie −20 °C COP paprastai siekia 1,5–2,5, priklausomai nuo modelio ir šildymo sistemos tipo. Tai mažiau nei esant palankioms sąlygoms, tačiau vis tiek efektyviau nei tiesioginis elektrinis šildymas.

Ar reikia papildomo šildymo šaltinio prie −20 °C?

Gerai izoliuotuose A/A+ klasės namuose su grindiniu šildymu papildomas šaltinis paprastai nereikalingas – integruotas elektrinis tenas automatiškai kompensuoja trūkstamą galią ekstremalaus šalčio dienomis. Prastai izoliuotuose namuose papildomas šaltinis (židinys, elektrinis šildytuvas) yra praktiškas sprendimas.

Koks yra geras SCOP rodiklis Lietuvos klimatui?

Lietuvos klimato zonai (H2) geras SCOP rodiklis grindiniam šildymui yra 3,5 ir daugiau. Rodiklis žemiau 3,0 rodo, kad sistema veikia neoptimaliai arba vandens temperatūra per aukšta.

Ar oras-vanduo siurblys efektyvus su radiatoriais prie −20 °C?

Su žematemperatūriais radiatoriais (45–55 °C vanduo) – taip, efektyvumas yra priimtinas. Su senais aukštos temperatūros radiatoriais (70–80 °C) – efektyvumas prie −20 °C yra per žemas ekonomiškam naudojimui.

Ar elektrinio teno įsijungimas reiškia, kad sistema genda?

Ne – tai normalus ir numatytas sistemos veikimas. Elektrinis tenas yra integruota sistemos dalis, skirta kompensuoti siurblio efektyvumo sumažėjimą ekstremalaus šalčio metu. Daugelyje sistemų galima nustatyti, nuo kokios temperatūros tenas įsijungia.

Ką svarbu žinoti prieš renkantis?

Šilumos siurbliai oras-vanduo Lietuvos klimatui – tai techniškai ir ekonomiškai pagrįstas sprendimas net atsižvelgiant į galimus −20 °C šalčius. Svarbiausia ne tai, ar siurblys veikia pačią šalčiausią dieną, o tai, koks jo efektyvumas per visą šildymo sezoną. Kadangi absoliuti dauguma Lietuvos žiemos dienų temperatūra svyruoja tarp 0 °C ir −10 °C, modernūs oras-vanduo siurbliai per sezoną veikia su aukštu SCOP rodikliu. Ekstremalaus šalčio dienos yra retos ir turi minimalią įtaką bendram sezono efektyvumui. Prieš apsisprendžiant rekomenduojame konsultuotis su Vilpra šildymo specialistais, kurie atliks šilumos nuostolių skaičiavimą ir parinks optimaliausią sistemą konkrečiam namui.