Geoterminis vėsinimas

Kai įsirenginėjau savo namo šildymo sistemą, apie geoterminį vėsinimą nieko nebuvau girdėjęs. Apie jį sužinojau iš Mindaugo Malinausko feisbuke turinčio A+ kanalą. Taigi, mano geoterminio šildymo sistema nebuvo pritaikyta geoterminiam vėsinimui. Vis tik, išgirstas būdas vėsintis mane sudomino. Bandžiau surasti internete tokio vėsinimo realizavimo schemų, deja nesu geras informacijos internete ieškotojas ir nieko panašaus surasti nepavyko, tad pradėjau pats mąstyti, kaip galima būtų savąją, jau įdiegtą geoterminio šildymo sistemą išmokyti ne tik šildyti, bet ir vėsinti.

Pagrindinė problema su kuria susidūriau, tai buvo vienas cirkuliacinis siurblys vidinėje , šildymo pusėje skirtas ir boilerio šildymui ir namo šildymui. Perjungimui pas mane sumontuotas trieigis vožtuvas, pasukantis srautą arba karšto vandens ruošimui, arba namo šildymui. Nors ir kaip galvojau, niekaip nesugavojau būdo, kaip su tokia schema galima būtų organizuoti namo vėsinimą, ir tuo pačiu ruošti karštą vandenį.

Vienintelis sugalvotas būdas, buvo antro cirkuliacinio siurblio pastatymas, taip, kad namo šildymui/vėsinimui būtų naudojamas vienas cirkuliacinis siurblys, o karšto vandens ruošimui kitas. Įvertrinau antro cirkuliacinio siurblio pajungimo galimybę ir supratau, kad tai atlikti bus pakankamai nesudėtinga. Įrengimo kainą sudarys aišku pats cirkuliacinis siurblys, vienas pigus filtriukas, kurį privaloma pastatyti norint gauti cirkuliaciniam siurbliui teikiamą garantiją, pora amerikankių ir ventilių. Aišku ir santechniko darbas, jei bus kreipiamasi jo pagalbos. Taigi, realiai kaina nedidelė, darbo apimtys taipogi, labai nedidelės.

Sekantis klausimas, buvo kaip pajungti lauko kolektorių prie vidaus grindinio šildymo. Apjungti juos galima su šilumokaičio pagalba, arba galima nestatyti šilumokaičio, o ir vidaus dalį užpildyti tuo pačiu glikoliu, kokiu užpildyta ir lauko dalis. Pamenu vieno specialisto perspėjimą, kad nepildyčiau glikoliu, vidinės dalies, nes tik prileidi ten glikolio ir prasideda problemos. Perspėjimas paremtas tuo, jog visokie antifrizai yra skvarbesni nei vanduo. Jei vandeniu užpildyta sistema yra sandari ir niekur nėra pratekėjimų, vandenį pakeitus glikoliu, ankščiau sandariais buvę sujungimai gali pradėti praleisti. Taigi, nerimauti yra dėl ko. Vertinant finansinę pusę, tai tiek šilumokaitis, tiek ir glikolis kainuoja pakankamai nemažai. Vis tik, pigesnių šilumokaičių mažesnis našumas, bet net ir su pačiu brangiausiu šilumokaičiu nepavyks pasiekti tokio našumo, kaip srautus maišant be jo. Dar vienas pliusas tas, kad su šilumokaičiu bus dvi atskiros sandarios sistemos, kurias abi reikėtų papildyti termofikatais atskirai, o kai jos sujungtos, užteks vieno pajungimo ir jos gali būti papildomos kartu. Na ir viena svarbesnių priežasčių, tai esant šilumokaičiui, lauko pusėje nepavyko sugalvoti patrauklaus varianto leidžiančio ir šildyti boilerį ir vėsinti grindis vienu metu be dar vieno cirkuliacinio siurblio. Kaip nukreipti srautus per šilumokaitį, kai vėsinamos grindys, arba jį apeiti, kai ruošiamas karštas buitinis vanduo.

Taigi, aš pasirinkau variantą, kai ir vidaus kontūras užpildomas glikoliu ir srautai tarpusavyje maišomi, kai yra vėsinamos grindys.

2018 m. atėjo eiliniai vasaros karščiai. Birželio 12d. iš Senukų su akcija nusipirkau cirkuliacinį vandens siurblį “Wilo“ Yonos Picon(N) 25/1-6 130 už 124,99 € ir greičiausiai tą patį mėnesį paleidau grindinį vėsinimą įrengtą pagal pateiktą principinę schemą. Teko išleisti vandenį iš grindinio šildymo sistemos. Tada buvo sumontuotas papildomas cirkuliacinis siurblys. Buvusio trieigio vožtuvo, kuris buvo sumontuotas aš neišėmiau, nors pagal dviejų cirkuliacinių siurblių pajungimo schemą jo kaip ir nereikia. Palikau tam, kad būtų sustabdyta savaiminė cirkuliacija termofikato esančio boileryje, taip greitai atvėsinanti boilerį. Vėliau padaryti du lauko kolektoriaus ir grindinio šildymo sistemos sujungimai, bei visa grindinio šildymo sistema užpildyta tuo pačiu glikoliu, kaip ir lauko buvusio kolektoriuje.

Dar vienas dalykas, apie kurį norėčiau užsiminti, yra tai, jog mano sistemoje nėra nei vieno elektrinio teno šildančio tiesiogiai glikolį. Nuo teno sumontuoto šilumos siurblyje atjungiau elektros laidus, o boileryje ruošiančiame karštą vandenį, kovai su legionelėmis, sumontavau atskirą teną, kuris šildo vandenį tiesiogiai. Taip apsaugojau glikolį nuo perkaitinimo, tad tikiuosi, jo tarnavimo laikas bus ilgesnis. Na bet čia tik mano nuomonė, neparemta jokiais faktais.

Įmetu principinę vėsinimo pajungimo schemą, kuri šiek tiek skiriasi nuo 2014m. parengtos pradinės principinės schemos. Ji šiek tiek supaprastinta.

1. šiuo numeriu schemoje yra pažymėtas lauko kolektoriaus cirkuliacinis siurblys;
2. vidaus kontūro cirkuliacinis siurblys skirtas karšto vandens ruošimui;
3. vidaus kontūro cirkuliacinis siurblys skirtas grindiniam šildymui/vėsinimui;
4. trieigis vožtuvas, kurio dabartinė paskirtis nutraukti savaiminę termofikato cirkuliaciją išnešančią šilumą iš boilerio;
5. ranka valdomi vožtuvai, kurie šildymo metu užsukami, o vėsinimui atsukami;
6. ranka valdomi vožtuvai, kurie vėsinimui užsukami, o šildymui atsukami.

Manau, kad reikėtų paaiškinti veikimą. Buvo minčių lauko kolektoriuje į tarpą tarp vamzdelių sujungiančių vidinį kontūrą su lauko įdėti atbulinį vožtuvą. Tuomet vėsinimui užtektų vienintelio grindinio šildymo cirkuliacinio siurblio. Vis tik atbulinio vožtuvo atsisakiau. Pirmiausiai tai visi atbuliniai vožtuvai sukelia pasipriešinimą srauto tekėjimui, ko aš tikrai norėčiau išvengti, o antras, pats svarbiausias niuansas, tuomet prarastume galimybę kontroliuoti į lauko kolektorių iš vidinio numetamos šilumos kiekius. Su atbuliniu vožtuvu ir vienu cirkuliaciniu siurbliu dirbanti sistema pasmerkta dirbti su nuolatiniu kondensatu, kas garantuotai privestų prie pelėsio. Man tokios perspektyvos tikrai nereikia. Pajungus taip, kaip pavaizduota schemoje, lauko cirkuliaciniam siurbliui esant išjungtam, srautas iš vieno vidaus kontūrą sujungiančio vamzdžio ištekėjęs keliaus į netoli esantį kitą vamzdį, taip kad jis nepakeitęs temperatūros koks ištekėjo, toks ir sugrįš. Jokių šilumos nuėmimų nevyks, namo vėsinimas nevyks. Paleidus lauko cirkuliacinį siurblį net ir mažiausiu greičiu, į vidaus kontūrą grįš  jau atvėsęs lauko kontūro glikolis ir vėsins grindis. Reguliuojant lauko cirkuliacinio greitį arba laiką galima gana tiksliai reguliuoti vėsinimo galią.

Iš pradžių automatikos nepajunginėjau. Buvo prasidėję karščiai ir norėjosi vėsinimo kaip galima greičiau, tad atjungiau lauko ir šildomų grindų cirkuliacinius siurblius nuo šilumos siurblio ir juos tiesiogiai pajungiau prie elektros. Toks pajungimas turėjo trūkumų. Galvojau, reguliuodamas lauko kolektoriaus cirkuliacinio siurblio darbo intensyvumą reguliuoti vėsinimo galią, tad jo galingumas buvo sumažintas iki minimumo. Tai reiškė, jog norint įjungti karšto vandens ruošimą, reikėdavo pradžiai padidinti lauko kolektoriaus cirkuliacinio siurblio galią, be to reikėjo nuolatos kontroliuoti ar nepradėjo kauptis kondensatas ant vamzdyno. Lauko kolektoriaus cirkuliacinio galią keisdavau, jo neperjungdamas prie šilumos siurblio.

Rankinis valdymas tikrai nebuvo patogus. Taip, patalpas pavyko atvėsinti ir pakankamai stipriai. Nors prie grindinio vėsinimo, dar naktimis vėsindavau ir atidarydamas langus. Vis tik per karščius naktį būna pakankamai šilta, tad langų atidarymas ne visuomet gelbėdavo.

Bandžiau sugalvoti, kaip automatizuoti vėsinimą. Pradinis vėsinimo automatizavimo įsivaizdavimas buvo pakankamai sudėtinga. Galvojau, jog reikia kontroliuoti vidaus kontūro temperatūras, pagal jas reikėtų reguliuoti lauko kolektoriaus cirkuliacinio siurblio galingumą, bet manasis cirkuliacinis tokios galimybės neturėjo (jame yra rankenėlė, kurią sukiojant rankomis galima labai tiksliai sureguliuoti cirkuliacinio siurblio galingumą, bet nėra galimybės šio galios reguliavimo valdymo pajungti prie automatikos), tad tiesa pasakius, nors ir įsivaizdavau, ką norėčiau padaryti, bet nelabai įsivaizdavau, kaip tai reikėtų pasiekti.

Didelis minties pasistūmėjimas į priekį buvo perskaičius Darau Blė įrašą apie cirkuliacinio siurblio valdymo automatizavimą. Tada supratau, jog visai buvau pamiršęs, kad galią galimą reguliuoti ne tik tolygiai keičiant galingumą, bet ir on/off principu junginėjant siurblį. Antras dalykas, net ir temperatūrų realiai nuolat kontroliuoti nereikia. Eksperimentų metu galima atsekti, kokiu intervalu įjungiant/išjungiant cirkuliacinį siurblį, bus palaikoma norima temperatūra vamzdyne. Aišku tai nebus labai tikslu, bet pats principas įmanomas. Iš kitos pusės, galią galima kontroliuoti ne tik pagal termofikato, bet ir pagal patalpų temperatūras. Greitai primečiau, kad tokiu principu grindinio vėsinimo automatizavimą galima organizuoti su vienintele, mažiau nei 20€ kainuojančia „Mi Home“ protinga rele valdančia du kontaktus, kurių vienas valdytų lauko kolektoriaus cirkuliacinį siurblį, o kitas valdytų grindinio šildymo/vėsinimo cirkuliacinį siurblį.

Konkrečiai šiam reikalui atsisiunčiau vieną relę iš AliEkspres, bet ir vėl pajungiau, kai prasidėjo karščiai ir buvau priverstas tai padaryti (thinking is not moving  🙂 ). Pajungdamas užtrukau gal pusvalandį. Pirmiausiai susiradau fazę, kurią mano trifazis šilumos siurblys naudoja maitindamas cirkuliacinius siurblius. Išsiaiškinau, kad visiems siurbliams ir valdymo elektronikai maitinti naudojama L1 fazė, tad ir „Mi Home“ relę pajungiau prie tos pačios L1 fazės. Dabar visi cirkuliaciniai siurbliai pajungti prie šilumos siurblio, bei grindinio šildymo bei lauko kolektoriaus cirkuliaciniai siurbliai taipogi pajungti ir prie šios relės. Tai leidžia, šios relės pagalbą maitinant lauko cirkuliacinį siurblį tuo pačiu metu naudoti ir karšto vandens ruošimui su Šilumos siurbliu, kuris taipogi užmaitina lauko kolektoriaus cirkuliacinį siurblį, bet kai tai viena ir ta pati fazė, nieko neatsitinka, tik sumažėja per vieną relę tekanti srovė, kas matosi stebint sunaudotos elektros energijos kreivę. Lauko cirkuliacinis tuo pačiu galingumu dirbdamas ir vandenį boileryje turi sušildyti, tad jo galingumas beveik maksimalus, o grindinio padariau ant maksimumo, kad kaip galima mažesnis temperatūrų skirtumas būtų tarp padavimo ir ištraukimo, siekiant išvengti per daug atvėsintų grindinio atkarpų ir atitolinti kondensato pavojų. 

Panašiai laiko sugaišau programuodamas relės veikimo automatiką. Padariau, kad vėsinimas įsijungtų prie lauko aukščiau +10°C ir miegamojo aukščiau +24°C (abi sąlygos turi būti tenkinamos) ir bent vienai iš temperatūrų nukritus žemiau, vėsinimas turi išsijungti. Grindinio cirkuliacinis prie tenkintų abiejų temperatūrų veikia nuolatos, o lauko cirkuliacinis prie tų pačių temperatūrų sąlygų vėsinimui įjungiamas ir išjungiamas kas valandą. Kadangi dažnai prie kompo užsisėdžiu, nuleidinėti temperatūros žemiau komfortabilios nenorėčiau. Ir žiemą palaikau 23°C, tai vasarą palaikyti žemesnę būtų nelogiška.

Kai tik buvo pajungtas vėsinimas, greitai paaiškėjo problema, kad viskas pritaikyta tik šildymui: pirmame aukšte plytelės, tad daug šilto oro iš pirmo aukšto per pakankamai plačią atvirą laiptinę pakyla į antrą ir antro aukšto šildymo galingumo užtenka ženkliai mažesnio, tad laminatas čia visai netrukdo šildymui.

Visai kita situacija su vėsinimu. Atvėsęs oras leidžiasi žemyn, bet kai pagrindinis vėsinimas nuo grindų su plytelėmis pirmame aukšte, tai vėsa pirmame aukšte ir lieka, o antras aukštas vėsinamas silpniau.  Taipogi skiriasi ir vėsinamas plotas aukštuose. Pirmame aukšte grindinio šildymo/vėsinimo vamzdeliai išvedžioti ir ties laiptais, kai antrame aukšte to padaryti neįmanoma, be to antrame aukšte yra vonia, kurioje grindinio kilpa pajungus vėsinimą yra atjungiama, kad nebūtų diskomforto. Akivaizdu, kad veikiant vėsinimui abiejuose aukštuose, pirmame aukšte būna vėsiau. Reikėjo grindinį įrenginėjant pasistatyti balansinius ventylius kiekvienam aukštui atskirai, nes balansuoti su kiekviena kilpa nesąmonė, pakankamai nemažai vargo paskui vėl šildymui subalansuoti. Minėjau santechnikui, kad gal gerai būtų balansinį ant viso aukšto pastatyti, tada mane nuramino, kad puikiausiai susibalansuosiu visą sistemą ir atskirai kilpas reguliuodamas. Šildymui tai viskas ok, o apie vėsinimą tada negalvojom. Dabar realiai su ventyliu tik pilnai aukštą atjungti galima, nes pastatyti paprasti ventyliai, kurie pasak santechnikų, tarpinių padėčių nemėgsta. Juos arba pilnai atidarai, arba pilnai uždarai. Jei nuolatos laikai pridaryta, per ventylį pradeda leisti.

Problemą su temperatūrų disbalansu tarp aukštų išsprendžiau visai atjungdamas pirmo aukšto vėsinimą. Temperatūros susivienodino, antro aukšto vėsinimo ploto galingumo kaip ir užtenka viso namo vėsinimui.

Grindinio vėsinimo automatiką pajungiau 2021 birželio 9d., nes naktį iš 8d į 9d temperatūra užkilo iki nekomfortabilios miegui. Per parą vėsinimui cirkuliaciniai siurbliai sunaudojo 1,8kWh elektros energijos, nes buvo numušinėjama užkilusi temperatūra patalpose. Vėliau temperatūrai stabilizavusis sąnaudos buvo ženkliai mažesnės, ar visą parą vėsinimas net neįsijungė. Situacija pasikeitė kai prasidėjo karščiai. Tuomet vėsinimas sunaudojo vis daugiau ir daugiau elektros energijos neleisdamas patalpose temperatūrai užkilti aukščiau 24°C. Kiek žiūrėjau kreives, tai t° nebuvo pakilusi iki 25°C net per didžiuosius karščius, taip, kad vėsinimas su iškelta užduotimi susidorojo, vėsinimo galios pakako, automatika dirbo gerai.

Bendros elektros energijos sąnaudos per dieną. Akivaizdžiai matosi kuri diena buvo karštesnė. Žemiau pateiksiu elektros momentinės galios kreivę.

Iš šių kreivių matosi, kad kol temperatūra nepakyla virš 24°C tol cirkuliaciniai nedirba, sąnaudos būna 0W. Kai temperatūra pakyla virš 24°C, pradeda dirbti vidaus cirkuliacinis siurblys ir sąnaudos pakyla iki maždaug 40W (paveikslėlyje matosi 39,36W). Tuomet kas valandą pradedamas įjuninėti ir išjunginėti lauko cirkuliacinis siurblys. Bendra sunaudojama elektros galia pakyla iki maždaug 120W (paveikslėlyje matosi 117.63°C), taigi lauko kolektoriaus cirkuliacinis siurblys dirba ~80W galingumu. Taipogi užfiksavau ir ~80W benrą galią. Tai reiškia, kad tuo metu veikė karšto vandens ruošimas ir lauko cirkuliacinis siurblys buvo maitinamas ir Šilumos siurblio automatikos kas sumažino šio cirkuliacinio siurblio apkrovą šiai galią matuojančiai relei per pus (tuo metu buvo fiksuojama pilna grindinio šildymo cirkuliacinio siurblio galia 40W ir pusė lauko kolektoriaus cirkuliacinio siurblio galios 80W/2=40W).

Per visą birželį, pradedant birželio 9d. buvo sunaudota 17,8kWh vėsinimui, bei užfiksuotos ir liepos pradžios sąnaudos.

Taipogi šiek tiek temperatūros kreivių.

Lauko temperatūrų kreivė. Užfiksuotas lauko temperatūros kilimas. Kreivėje matosi jog žemiausia temperatūra buvo birželio 18d naktį ir tesiekė 12°C, o birželio 23d net naktį temperatūra nenukrito žemiau 20,1°C. Aukščiausia to laikotarpio temperatūra buvo birželio 20d, dienos metu, siekė 34,8°C.

Vidaus temperatūros,

iš kurių matosi, kad prieš pajungiant vėsinimą, patalpų vidaus t° buvo sukilusi iki maždaug 26°C. Vėliau pajungus vėsinimą su automatika, temperatūros per karščius buvo palaikomos pagrinde 24°C-25°C ruože. Matosi ir iki 23,3°C nukritusi temperatūra, tai galėjo nutikti dėl naktį atidarytų langų. Vėliau matosi, kad temperatūra užkilo labiau, bet priverstinai numušinėjama buvo tik iki 24°C, nes ties šia riba tarsi su peiliu nupjautas temperatūros kritimas. Akivaizdu, kad automatika veikė.

Iš savijautos. 24°C yra pakankamai aukšta temperatūra. Grįžus iš lauko karščių natūraliai atvėstama gana ilgai, bet atvėsus prie tokios temperatūros sėdint ramiai prakaitas nemuša. Miegoti galima pakankamai normaliai, tai tikrai ne ta pirtelė, kai miegamajame buvo ~26°C, o pamenu, kai dar patalpos nebuvo priverstinai vėsinamos, temperatūra per karščius užkildavo ir iki 28°C, gal ir dar daugiau, bei laikydavosi tokia kelias savaites. Tuomet laukdavai kol atvės orai ir praėjus karščiams naktimis su atidarytais langais pavykdavo temperatūrą numušti, bet tai trukdavo gana ilgai, kelias savaites ir tikrai nebuvo galima to vadinti komfortabilia t°.

Ką gi, išvados – priverstinis vėsinimas su automatika pasiteisino. Pradžiai dar bandžiau naktimis ir langus atidarinėti, ne tik dėl vėsinimo, bet ir drėgmės lygio sumažinimo patalpose, vėliau to jau nedariau. Grindinis vėsinimas pakankamai neblogai susidorojo su jam iškeltais uždaviniais ir be papildomos pagalbos. Kas dėl vamzdžių rasojimo, tai jo išvengt nepavyko, bet kadangi vėsinama būdavo ne ilgiau kaip valandą, kondensatas ilgai neužsilaikydavo ir nemanau, kad sukėlė kokių nors rimtesnių problemų. Per karščius patalpos perkaitintos nebuvo.