Ģeotermiskie siltumsūkņi
Strauji sadārdzinoties fosilajiem energoresursiem (nafta, dabasgāze u.c.) un palielinoties CO2 līmenim, cilvēki arvien vairāk domā par iespējām, kādas sniedz alternatīvās apkures sistēmas. Ļoti laba alternatīva tradicionālajiem katliem ir siltuma sūkņi.
Kā jau tika minēts, klasiskie autonomās enerģijas avoti - ģeneratori un katli ar šķidro kurināmo - ir paši dārgākie. Mazuts, dīzeļdegviela un propāna gāze ir dārgs kurināmais, kas prasa speciālu glabāšanu. Šajā projektā šis enerģijas avots tika noraidīts jau pašā sākumā. Līdz ar to apkures sistēmas izveide ir mazliet sarežģītāks uzdevums. No vienas puses pastāv elektroenerģijas ģenerēšanas limits, ko veido saules bateriju iespējas. No otras - ilgu laiku elektriskais katls šķita vienīgais iespējamais risinājums. Variantus meklēja salīdzinoši ilgi, kamēr redzes lokā nenokļuva ģeotermālās apkures sistēmas jeb siltumsūkņi. Tieši tās palīdzēja atrisināt problēmu ar apkuri.
Siltumsūkņa darbības princips kopumā un tieši ģeotermālā sūkņa darbības princips ir ļoti vienkāršs un ir realizēts visparastākajā ledusskapī: aukstuma aģents iziet caur iztvaikotāju, sasilst līdz siltummaiņa apkārtējās vides temperatūrai, uzvārās un iztvaiko. Kompresors saspiež iegūto tvaiku, kas ļauj sasildīt gaisu vai apkures kontūra darba šķidrumu, kas iet caur citu siltummaini. Pie izejas tiek iegūts siltummainis ar temperatūru līdz 30-65°C. Pēc tam spiediens pazeminās un aukstuma aģents atkal nokļūst iztvaikotajā. Tā strādā jebkurš siltumsūknis.
Galvenā ģeotermālā sūkņa priekšrocība ir tā, ka aukstuma aģenta iztvaikošana notiek ar zemas siltumspējas siltumenerģijas avotu palīdzību - nav vajadzīgs ne katls, ne citi avoti ar augstu temperatūru. Lai ģeotermālais siltumsūknis strādātu efektīvi, pietiek ar ārējā siltumnesēja temperatūru 4°C. Tāda temperatūra pastāvīgi ir daudziem dabiskiem avotiem - zemei (noteiktā dziļumā), dziļām ūdenskrātuvēm, kuras ziemā neaizsalst līdz dibenam, avotiem, gruntsūdeņiem un jūrai.
Šādā veidā kontūrā, kas novietots zemē vai ūdenskrātuves dibenā, cirkulē ūdens, kas sasilst līdz grunts temperatūrai. Šis ūdens nokļūst siltumsūknī, kas ar kompresora un aukstuma aģenta palīdzību sasilda apkures sistēmas siltumnesēju - gaisu (ja ir gaisa apkure) vai ūdeni, kas cirkulē mājas klasiskajā apkures sistēmā, līdz 35-65°C. Nav mazsvarīgs arī fakts, ka ģeotermālā sistēma spēj gan saņemt siltumu no zemes, gan to atdot zemei, tas ir, strādāt kondiconālā režīmā, nodrošinot atdzišanu. Tomēr gadījumā ar ūdens apkuri tas nav aktuāli. Ārpilsētas mājai ar lielām istabām, augstiem griestiem un lielu platību kondicionēšana parasti nav pats aktuālākais uzdevums.
Pateicoties dabas siltuma - enerģijas, ko uzkrājusi zeme, izmantošanai, sistēmas energoefektivitāte ir ļoti augsta. Izmantojot zemes siltumu un atdodot to mājai, pasūtītājs saņem pašu ekoloģiskāko enerģijas avotu. Tērējot cirkulārā un siltumsūkņa darbam tikai 1 kW enerģiju, pie izejas var saņemt 4-6 kW siltuma.
Mājas projekta realizācijai izmantojam, piemēram, ūdens-ūdens tipa amerikāņu siltumsūkni. Šis siltumsūkņu tips ar sitummaiņu palīdzību ražo silto ūdeni, kuru var izmantot karstā ūdens apgādei un apkurei ar radiatoru bateriju palīdzību. Siltumsūkņos izmanto aukstuma aģentu R22. Iekārtas izmēri ir 0,65/ 78/ 84. Maksimālā patērējamā jauda apkurei 3,5 kW.
Pieņemsim, ka šajā mājā jau bija iebūvēta apkures sistēma. To nemainām, bet tikai adaptējam siltumsūknim. Tiek ielikts pazemes ūdens kontūrs - siltummainis. Tehnikai jāstrādā slēgtā, ierobežotā laukumā, līdz ar to nepieciešams izrakt tranšeju 2 m dziļumā, kuras dibenā uz gredzeniem tika uzstādīts kontūrs - polietilēna caurule diametrā 32 mm un garumā 80 m. Kopējās zemes darbu izmaksas sastādīja aptuveni 2 tūkstošus EUR. Kontūra ielikšanas darbi pilnībā tika pabeigti divu nedēļu laikā. Ja laukums būtu bijis atklāts un nebūtu norobežots ar sētu un mājas sienu, tad varētu iekļauties trijās dienās. Siltumsūkņa uzstādīšana ar montāžu, aprīkojumu un komplektējošajām daļām izmaksāja 10 tūkstošus USD.
Es uzskatu, ka šī sistēma spēj pati sevi atpelnīt, nesot peļņu pasūtītājam. Tās uzticamību rādīs laiks. Var tikai piezīmēt, ka saules baterijas un ģeotermālās sistēmas darbības laiks sastāda vairāk nekā 20 gadus. Svarīgi ir tas, ka plašs šādu komplekso risinājumu pielietojums ļauj apgūt arī valsts attālākos nostūrus. Ar šādu pieeju komfortablai dzīvei cilvēkam nepieciešama tikai piekļuve tīram ūdenim. Svarīgi arī tas, ka, izmantojot šo sistēmu, var atdzīvināt būves, kas ir iesaldētas pirms vairākiem gadiem komunikāciju un elektrības problēmu dēļ.
