Šilumos siurblys yra nepaprastai brangus, bet ne toks sudėtingas įrenginys, kad jo negalėtumei pasidaryti pats. Nemokėdamas kai kurių darbų, tarkime, virinti vario vamzdelių ar šaldymo - šildymo sistemos užpildyti freonu, gali pasisamdyti šaldytuvų meistrą - vis tiek tai kainuos apie 10 kartų pigiau, nei pirktumei gatavą daiktą.
Štai aš jau trečia žiema naudojuosi tokiu siurbliu kaip pagalbine priemone namui šildyti. Išvažiuodamas kur nors, nebijau palikti nekūrenamų patalpų - įjungiu šilumos siurblį, ir jis palaiko minimalią šilumą. Pabrangus ir vis dar brangstant elektrai, naudotis šilumos siurbliu kaip pagrindine šildymo priemone man būtų per daug brangu, bet vis dėlto tai 2 - 3 kartus pigiau, nei šildytis elektra.
Kaip tai veikia?
Šilumos šiurblys veikia kaip paprasčiausias šaldytuvas, tik jis šaldo ne maisto produktus, bet vandenį, o gautą šilumą panaudoja orui (vandeniui) šildyti. Kartais manęs klausia, iš kur šilumos siurblys gauna šilumą? Iš ten pat, kaip ir šaldytuvas - iš šaldomų daiktų. Tai gali būti ir lašiniai, ir pienas, ir vanduo, ir oras - šaldytuvas tuos daiktus atšaldo, jų šilumą išvaro už šaldytuvos nugaros ir varinių vamzdelių grotelėmis sušildo kambario orą.
Taip veikia ir oro kondicionieriai - vėsindami kambario orą, jie šilumą paprastai išvaro lauk. Bet jei varomą lauk šilumą paleistumėte ne vėjais, bet panaudotumėte vandeniui šildyti, turėtumėte patį tikriausią šilumos siurblį. Vandeniui šildyti būtų galima panaudoti ir buitinio šaldytuvo išgaunamą šilumą, tačiau jos nėra daug, ir tokio šilumos siurblio galingumas būtų nedidelis.
Kas iš vidurinės mokyklos laikų prisimena pirmąjį temodinamikos dėsnį, tam šilumos siurblio (šaldytuvo) principas neturėtų kelti daug abejonių. Pirmasis termodinamikos dėsnis nusako, jog energija negali būti sukurta ar sunaikinta. Jeigu šaldytuve atšaldėme lašinius, jų šiluma negalėjo niekur išnykti - mes ją paprasčiausiai perkėlėme į kitą vietą. Kiek paėmėme iš vieno daikto, tiek atidavėme kitam.
Vieną litrą vandens atšaldę vienu laipsniu, gausime tiek šilumos, kad ja galėsime vieną litrą vandens pašildyti vienu laipsniu. O jei penkis litrus vandens atšaldysime vienu laipsniu? Tada šilumos turėsime tiek, kad vieną litrą vandens galėsime pašildyti penkiais laipsniais. Šilumos siurbliais yra šaldomi itin dideli kiekiai vandens, ir gaunama tiek šilumos, kad nedidelį vandens kiekį galima užvirinti.
Pažiūrėkit į šį tvenkinį. Tai lyg ir nedidelis telkinys, bet jame - tūkstančiai tonų vandens. Kiek oro galėtume įšildyti, tokį tvenkinį ataušinę vienu laipsniu?
Šilumą nešioja freonas
Išradingi žmonės yra seniai pastebėję, kad spaudžiant dujas, jos įkaista ir suskystėja, o skystį garinant, jis ataušta ir vėl virsta dujomis. O kas atsitiks, jei suspaustas, suskystintas ir ataušintas dujas išpurkšime pro labai mažytę skylutę ir paleisim garais? Mes turėsime itin šaltus garus. Šaltus garus vamzdelyje vėl galime šildyti - jie labai gerai sugers šilumą. Pašildytus garus suspaudę, mes vėl išgausime šilumą... Tokiu būdu šilumą galime perkėlinėti iš vietos į vietą.
Taip veikia visi šaldytuvai, šilumos siurbliai, oro kondicioniariai bei visi kiti šildymo - šaldymo prietaisai. Šilumai nešioti juose paprastai naudojamas freonas - medžiaga, kuri itin gerai garuoja ir lengvai vėl virsta skysčiu. Šilumos siurbliuose naudojamas aukštesnės markės freonas, kurį suspaudus galima išgauti itin aukštą temperatūrą. Todėl, perkant kompresorių šilumos siurbliui, reikėtų ieškoti tokio, kuris dirba, tarkime, freonu R-410A (jį galima kaitinti iki 100 laipsnių).
Dabar pažiūrėkime schemoje, kaip veikia šilumos siurblys. Kompresorius freoną varinėja ratu: stumia jį vamdzdeliais į šilumokaitį, iš šilumokaičio - į šaldytuvą, iš čia freonas vėl siurbiamas į kompresorių ir vėl varomas tuo pačiu ratu. Iš to nebūtų jokios naudos, jeigu ne viena gudri detalė - garintuvas. Tai gali būti ir reguliuojamas purkštukas, ir plonytis ilgas kapiliaras, pro kurį freonas išpurškiamas itin plona čiurkšle - tokia plona, kad amkimirksniu virsta garais. Pro mažą skylę varyti skystį labai sunku, todėl vamzdelyje prieš garintuvą freono slėgis pakyla iki keliolikos atmosferų. Pakyla slėgis - pakyka ir temperatūra. Štai kodėl šilumokaičio vamzdeliai stipriai įkaista ir gali šildyti vandenį.
Šaldytuvo vamzdeliuose - atvirkščiai. Čia freonas garinamas, o tam reikia labai daug šilumos. Vamzdeliai atšąla - jie siurbte siurbia šilumą, kuri netrukus vėl bus nunešta į šilumokaičio vamzdelius. Ir taip iš vieno indo (šaldytuvo) šiluma paimama ir perduodama kitam (šilumokaičiui). Jeigu šaldytuve nuolatos keisime vandenį, šis procesas vyks be perstojo. Žinoma, iš šilumokaičio irgi turėsime paimti šilumą - ja galėsime šildyti kambario orą.
Kuo šiltesnį vandenį pilsime į šaldytuvą, tuo daugiau šilumos turėsime šilumokaityje. Nuo to priklausys ir įrenginuo naudingumo koeficientas. Marketingo gudručiai tvirtina, kad jų parduodamais pramoniniais šilumos siurbliais galima išgauti penkis kartus daugiau šilumos, negu sunaudojama elektros, ir tai nėra absoliutus melas. Teoriškai penkių kartų efektyvumas įmanomas, bet tik tokiu atveju, jeigu šaldysi itin šiltą vandenį ir šildysi itin šaltą. Bet jei turėsiu karšto vandens, kam man šilumos siurblys? Aš jį paleisiu tiesiai į namo šildymo sistemos radiatorius!
Praktiškai reikėtų tikėtis kur kas mažesnio naudingumo koeficiento. Mums su Vincu pavyko išgauti trijų kartų naudingumo koeficientą. Vasaros pradžioje, kai šilumos siurblį prijungiu prie saulės kolektoriaus ir šilumą siurbiu iš pakankamai šilto, tarkime 25 laipsnių vandens, naudingumo koeficientas padideja iki 4, žiemą, kai iš tvenkinio pareina tik 4 laipsnių vanduo, koeficientas būna mažasnis už 3 kartus. Ką tai reiškia? Naudingumo koeficientas 3 reiškia, kad šilumos siurblio kompresorių varo 1 kilovato galingumo elektros variklis, o šilumos gaunu tiek, lyg būčiau įjungęs 3 kilovatų galingumo elektrinį šildytuvą.
Daug ar mažai, spręskite patys.
Nuotraukos autoriaus
