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 dārgā¬kie. Mazuts, dīzeļdegviela un propāna gāze ir dārgs ku¬rināmais, kas prasa speciālu glabāšanu. Šajā projektā šis enerģijas avots tika noraidīts jau pašā sākumā. Līdz ar to apkures sistēmas izveide ir mazliet sarežģītāks uz¬devums. No vienas puses pastāv elektroenerģijas ģene¬rēšanas limits, ko veido saules bateriju iespējas. No ot¬ras – ilgu laiku elektriskais katls šķita vienīgais iespēja¬mais risinājums. Variantus meklēja salīdzinoši ilgi, ka¬mēr redzes lokā nenokļuva ģeotermālās apkures sistē¬mas jeb siltumsūkņi. Tieši tās palīdzēja atrisināt pro¬blēmu ar apkuri.
Siltumsūkņa darbības princips kopumā un tieši ģeotermālā sūkņa darbības princips ir ļoti vienkāršs un ir realizēts vis¬parastākajā ledusskapī: aukstuma aģents iziet caur iztvaikotāju, sasilst līdz siltummaiņa apkārtējās vides temperatū¬rai, 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 pa¬zeminās un aukstuma aģents atkal nokļūst iztvaikotajā. Tā strādā jebkurš siltumsūknis.
Galvenā ģeotermālā sūkņa priekšrocība ir tā, ka aukstuma aģenta iztvaikošana notiek ar zemas siltumspējas siltumener¬ģijas 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 – ze¬mei (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 auk¬stuma aģenta palīdzību sasilda apkures sistēmas siltumnesēju – gaisu (ja ir gaisa apkure) vai ūdeni, kas cirkulē mā¬jas klasiskajā apkures sistēmā, līdz 35-65°C. Nav mazsva¬rīgs arī fakts, ka ģeotermālā sistēma spēj gan saņemt siltu¬mu 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 is¬tabām, augstiem griestiem un lielu platību kondicionēšana parasti nav pats aktuālākais uzdevums.
Pateicoties dabas siltuma – enerģijas, ko uzkrājusi zeme, iz¬mantošanai, sistēmas energoefektivitāte ir ļoti augsta. Iz¬mantojot zemes siltumu un atdodot to mājai, pasūtītājs sa¬ņem 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 sistē¬ma. To nemainām, bet tikai adaptējam siltumsūknim. Tiek ielikts pazemes ūdens kontūrs – siltummainis. Tehnikai jā¬strādā slēgtā, ierobežotā laukumā, līdz ar to nepieciešams izrakt tranšeju 2 m dziļumā, kuras dibenā uz gredzeniem ti¬ka uzstādīts kontūrs – polietilēna caurule diametrā 32 mm un garumā 80 m. Kopējās zemes darbu izmaksas sastādī¬ja aptuveni 2 tūkstošus EUR. Kontūra ielikšanas darbi pil¬nībā 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 izmak¬sāja 10 tūkstošus USD.
Es uzskatu, ka šī sistēma spēj pati sevi atpelnīt, nesot peļņu pasūtītājam. Tās uzticamību rādīs laiks. Var tikai piezīmēt, ka saules ba¬terijas un ģeotermālās sistēmas darbības laiks sastāda vai¬rāk nekā 20 gadus. Svarīgi ir tas, ka plašs šādu komplekso risinājumu pielieto¬jums ļauj apgūt arī valsts attālākos nostūrus. Ar šādu pie¬eju komfortablai dzīvei cilvēkam nepieciešama tikai piekļuve tīram ūdenim. Svarīgi arī tas, ka, izmantojot šo sistēmu, var atdzīvināt būves, kas ir iesaldētas pirms vairākiem ga¬diem komunikāciju un elektrības problēmu dēļ.