Kaip konvektoriai padeda išnaudoti nemokamą žmogaus veiklos ir saulės išskiriamą energiją?

Nemokama šiluminė energija - tai energija, kurią į patalpas išskiria žmogaus veikla (buitiniai prietaisai ir patys žmonės) ir saulė. Jos dalis visame šiuolaikinių pastatų šilumos poreikyje gali siekti 15 – 20%. Tai reiškia, kad, ja pasinaudojus, sąnaudos pastato šildymui sumažėja 15 - 20%.

Kaip ją išnaudoti? Žmogaus veiklos ir saulės išskiriama šiluminė energija į patalpas patenka labai dinamiškai: vienu metu jos gali išsiskirti 2000W, o už 30 minučių - tik 200W. Todėl tam, kad ją išnaudoti, reikia turėti greitai prie besikeičiančio šilumos poreikio prisitaikančią šildymo sistemą. Tai įgyvendinama:

1. Kiekvienoje patalpoje įrengiant patalpos termostatus.

2. Naudojant kuo mažiau inertiškus šildymo prietaisus, greitai ir tiksliai vykdančius termostatų „komandas“.

Konvektoriai ir fankoilai - tai mažiausią šiluminę inerciją turintys šildymo prietaisai. Valdomi patalpos termostatais, jie išnaudoja kiekvieną vatą žmogaus veiklos ir saulės išskiriamos energijos. Tuo tarpu, naudojant inertiškus šildymo prietaisus, pvz. grindinį šildymą, ši energija prarandama.

Sparčiai didėjant pastatų energetiniam efektyvumui, jų šildymui sunaudojama vis mažiau energijos. Prieš 30 metų statytiems nerenovuotiems pastatams šildyti reikia 3 – 5 kartus daugiau energijos, nei šiuolaikiškiems.

Tuo tarpu, žmogaus veiklos ir saulės išskiriamos nemokamos energijos kiekis nesumažėjo:

- nors padidėjo kai kurių buitinių prietaisų efektyvumas, padidėjo ir jų kiekis. Prieš 30 metų toli gražu ne kiekviename name buvo indaplovė, džiovyklė, mikrobangų krosnelė ar kompiuteris.

- nors pagerėjo langų kokybė, tačiau padidėjo ir jų dydis;

- žmogaus išskiriamos šilumos kiekis nekito.

Dėl šių priežasčių smarkiai išaugo nemokamos energijos dalis šiuolaikinių pastatų šilumos poreikyje - dabar ji gali siekti 15 – 20%.

Žmogaus veiklos ir saulės išskiriamos nemokamos energijos kiekis priklauso nuo:

1. Naudojamų buitinių prietaisų tipo, kiekio ir naudojimo trukmės (žr. žemiau).

Buitinis prietaisas - Apytikslis skleidžiamos šilumos kiekis

Orkaitė - 3000 W

Kaitlentė - 2000 W

El. virdulys - 2000 W

Kavos aparatas - 1500 W

El. lygintuvas - 1500 W

Dulkių siurblys - 300 W

Skalbimo mašina - 300 W

Džiovyklė - 300 W

Indaplovė - 300 W

Apšvietimas - 100 W

Televizorius - 80 W

Kompiuteris - 50 W

TV priedėlis - 20 W

2. Tiesioginių saulės spindulių patekimo per langus intensyvumo ir trukmės. 1 m² saulės apšviesto ploto skleidžia apie 1000 W šilumos.

3. Žmonių kiekio ir jų buvimo patalpose trukmės. Apskaičiuota, kad žmogus, būdamas patalpoje, skleidžia į aplinką apie 100 - 150W šilumos.

Tam, kad visą šią energiją „sugauti“, reikia turėti greitai prie besikeičiančio šilumos poreikio prisitaikančią šildymo sistemą. Praktikoje tai įgyvendinama labai paprastai. Tereikia:

1. Kiekvienoje patalpoje įrengti patalpos termostatus.

Patalpos termostatai nuolat matuoja patalpos temperatūrą ir, siekdami ją palaikyti lygią užduotai, siunčia komandas šildymo prietaisui padidinti ar sumažinti šildymo intensyvumą. Jie yra vieno ar grupės šildymo prietaisų patalpoje „galva“.

2. Naudoti šildymo prietaisus, greitai ir tiksliai vykdančius termostatų „komandas“.

Šildymo poreikis kiekvienoje patalpoje paros bėgyje keičiasi labai dinamiškai, todėl, siekiant palaikyti norimą temperatūrą, reikia nuolat keisti šildymo prietaisų darbo intensyvumą. Kuo mažesnė jų inercija, tuo greičiau ir tiksliau jie gali keisti šildymo intensyvumą pagal signalus, gaunamus iš termostato. Todėl svarbu išsirinkti kiek įmanoma mažiau inertiškus šildymo prietaisus. Mažiausiai inertiški šildymo prietaisai yra konvektoriai ir fankoilai.

Ar šilumos poreikis iš tikrųjų kinta taip dinamiškai?

Jis kinta nepastoviai greitai, nepastoviai ženkliai ir nepastoviai dažnai. Turbūt tiksliausias apibūdinimas būtų, jei šilumos poreikio kitimą pavadintume chaotišku.

Pailiustravimui paimkime individualų namą, kurio plotas 100 m². Tarkime, kad tam tikru metu jo šildymui reikia 2700W šiluminės galios. Keturių asmenų šeimai vakare sugrįžus namo, įjungiamas apšvietimas, bent 2 kompiuteriai, kaitlentė ir televizorius. Ši žmogaus veikla iš viso į patalpas išskiria apie 2680W šilumos. Visa tai įvyksta per 10 – 15 min. Pastato šilumos poreikis per šią laiko atkarpą krenta nuo 2700W iki 20W (žr. pav. 3).

Pav. 3 Pavyzdinis šilumos poreikio kitimas, vykdant žmogaus veiklą buityje

Vėliau, kažkuriuo metu bus išjungta kaitlentė, įjungta indaplovė, kažkas išeis pavedžioti šunį, ar įjungs virdulį, kažkas paliks atviras duris į vėsesnį miegamąjį, ateis svečių ir t. t. Visi minėti įvykiai, kaip matome, labai dinamiškai keičia šilumos poreikį ir yra beveik nenuspėjami.

Kaip tokiame name veiks greitaeigiai šildymo prietaisai, pvz. fankoilai ar konvektoriai, valdomi patalpos termostatais?

Patalpos termostatas nustatys, kad grįžus šeimai namo, dėl jos veiklos, 0,5°C padidėjo temperatūra. Akimirksniu jis perduos signalą prietaisams stabdyti šildymą, kurie per kelias sekundes nustos šildyti. Nuo šio momento pastatą šildys nemokama buitinių prietaisų ir žmonių išskiriama šiluma. Termostatas seks, kol temperatūra nukris iki 0,5°C mažesnės už nustatytą, tada paleis prietaisus mažiausia galia (20% nuo maksimalios) ir kontroliuos, ar jos užtenka, kad pasiekti nustatytą temperatūrą. Kai temperatūra bus pasiekta, jis vėl išjungs šildymą. Taigi šildymas konvektoriais arba fankoilais išnaudos kiekvieną vatą žmogaus veiklos ir saulės išskiriamos energijos.

Tokia sistema taip pat puikiai susitvarkys su užduotimi pažeminti patalpų temperatūrą, kai jos nėra eksploatuojamos. Sistema išsijungs ir lauks kol temperatūra natūraliai nukris iki suprogramuoto žemesnio lygio, pvz. nuo 22°C iki 18°C ir ją laikys šiame lygyje. Atėjus laikui temperatūrą grąžinti į aukštesnį lygį, ji vėl įsijungs ir per 15 - 20 min pasieks 22°C.

Jei staiga kas nors pasikeis, pvz. kas nors anksčiau sugrįš iš mokyklos, tereikės padidinti temperatūrą patalpos termostate ir ji sušils per 15 – 20 min.

Palyginimui: kaip tokiame name veiks inertiški šildymo prietaisai, pvz. grindinis šildymas?

Šiuo atveju viskas prasidės panašiai: patalpos termostatas nustatys, kad grįžus šeimai namo, dėl jos veiklos, 0,5°C padidėjo temperatūra. Akimirksniu jis perduos signalą grindinio šildymo kolektoriui stabdyti šildymą, kur maždaug per 1 min. bus sustabdyta vandens cirkuliacija grindinio šildymo kontūruose.

Tačiau patalpos šils toliau, nes grindinis šildymas yra labai inertiškas šildymo prietaisas. Grindims atvėsti prireiks 2 – 4 valandų (priklausomai nuo betono sluoksnio storio) ir per tą laiką jų sukaupta šiluma sklis į patalpą. Pridėkime per šį laikotarpį žmogaus veiklos išskiriamą šilumą ir turėsime iki 2°C didesnę už nustatytą patalpos temperatūrą. Tai yra nereikalingas arba perteklinis patalpų šildymas, už kurį šeimai reikės mokėti.

Jei šeima padidėjusios temperatūros netoleruos ir atidarys langą, į lauką bus išleista energija. Jei ji to daryti nedrįs, pamažu įpras gyventi aukštesnėje temperatūroje ir tai bus jų nauja, brangiau kainuojanti, norma.

Dėl grindinio šildymo inercijos nėra efektyvus ir energijos taupymas sumažinant patalpų temperatūrą, kai jos nėra naudojamos. Tam, kad pažeminti patalpų temperatūrą, grindinį šildymą reikės išjungti prieš kelias valandas, nes dėl įšilusio grindų paviršiaus skleidžiamos šilumos patalpos vės labai lėtai. Patalpoms atvėsus iki pageidaujamų, pvz. 18°C, šildymas vėl įsijungs, tačiau dabar grindys atvėsę ir kol jos įšils, prireiks kelių valandų. Per tą laiką patalpų temperatūra kris dar žemiau, pvz. iki 16 – 17°C, todėl, kad ją pakelti, grindys turės šildyti ilgiau. Vėl pasiekus 18°C, jos bus išjungtos, bet toliau didins patalpos temperatūrą iki 19 – 20°C, nes bus gerai įšilusios ir t. t.

Jei staiga kas nors pasikeis, pvz. kas nors anksčiau sugrįš iš mokyklos, teks pakentėti šaltį, nes padidinus temperatūrą patalpos termostate, ji padidės tik per kelias valandas.

Išvada

Neinertiški šildymo prietaisai, tokie, kaip konvektoriai ir fankoilai Konveka, išnaudoja didžiąją dalį dinamiškai besikeičiančios žmogaus veiklos ir saulės išskiriamos nemokamos energijos, taupydami iki 20% pastatui reikalingos šiluminės energijos. Tuo tarpu, naudojant inertiškus šildymo prietaisus ši energija prarandama.