REFERATSISTEME DE POMPE DE CALDUR

PRINCIPII DE FUNCIONARE A UNEI POMPE DE CALDUR. Modul de funcionare al pompei de cldur corespunde modului de funcionare al unui frigider. n cazul frigiderului, agentul de rcire scoate cldur cu ajutorul vaporizatorului, iar prin intermediul condensatorului aparatului, aceasta se transfer n ncapere. n cazul pompei de cldur, cldura se atrage din mediul nconjurator (sol, ap, aer) i se conduce la sistemul de nclzire. Circuitul agregatului de rcire se realizeaz conform legilor fizicii. Agentul de lucru, un lichid care atinge punctul de fierbere la o temperatur redus, se conduce ntr-un circuit i consecutiv, se evapor, se comprim, condenseaz i se destinde.n timpul functionarii PDC exist: un corp cu temperatura mai joas (de exemplu temperatura mediului ambiant aer, apa, sol) pe care l vom numisursa rece( i care ajunge invaporizator); un corp cu temperatura mai mic dect a sursei reci numitagent frigorific( acesta conform principiului enunat poate prelua cldura sursei reci); un corp care va trebui s primeasc , de la agentul frigorific, caldur ( incondensator), numitagent termic;Agentul frigorific, pe lnga faptul ca are un punct de fierbere foarte sczut (cca -2 C) are i proprietatea de a acumula energie transformndu-se din stare lichid in stare gazoasa i poate usor ceda aceast cldur revenind la starea lichid iniial.n momentul cnd agentul frigorific devine gaz prin preluarea cldurii sursei reci, acesta este introdus ntr-un compresor (doar gazele se pot comprima lichidele sunt incompresibile) iar n timpul compresiei temperatura agentului frigorific crete cu cteva zeci de grade, suficient s ajung la o temperatur mai mare dect a agentului termic si s-i poata ceda acestuia cldur .Dupa ce agentul frigorific cedeaz energia agentului termic, revine treptat la starea iniial (lichid) i este trecut printr-unventil de expansiune undepierde presiunea acumulat n compresor.Din acest moment ciclul se repet iar pompa de caldur pompeaz caldur dinspre sursa rece spre agentul termic, bineinteles prin intermediul agentului frigorific si cu aportul compresorului .

SISTEME DE POMPE DE CLDUR

1.SISTEME GEORTEMALE.

Pmntul reprezint o surs de caldur regenerabil. Energia inmagazinat provine de la soare si din cldura naturala a scoarei terestre. Acest tip de energie termic este gratuit i disponibil in cantiti foarte mari, nsa trebuie transferat de la sol la locuinte. Energia geotermal este o energie curat i reprezint o resursa nu doar pentru consumatorul final ci pentru ntreg ecosistemul.Energia geotermal este disponibil la o temperatur constant (aproximativ 14C de la 20 pn la 100 m adncime) in tot cursul anului, dar insuficient pentru a alimenta ntreg sistemul de nclzire. Pompa de cldur GEO transfer cldura din sol prin cresterea temperaturii lichidului termic de transfer, cu ajutorul compresorului alimentat exclusiv de la tabloul electric. Acest proces este eficient n particular; de fapt cu ajutorul a 1 kW energie electric se realizeaz 5 kW energie termic. Eficiena este asigurat pe tot parcursul anului, spre deosebire de schimbatoarele de cldur rcite cu aer. Prin inversarea ciclului pe timp de var, pompa de cldur GEO are capacitatea de a rci spaiul interior prin eliminarea cldurii n exterior, contribuind la meninerea echilibrului energetic. Suprafaa de teren pe care este construit casa poate furniza suficient energie pentru nclzirea i rcirea locuinei. Exista mai multe soluii pentru a realiza schimbul de caldur intre o sursa subteran i un fluid termoconvectiv: - sonde orizontale ngropate la circa 2 metri adncime; - sonde verticale (80 - 120 m adncime); - apa din pnza freatic, ru sau lac. Un fluid termo-convectiv, de obicei ap sau amestec glicol-ap, circul n interiorul sondelor transfernd cldura ctre pompa de cldura GEO, astfel realizand-se necesarul de rcire, incalzire si ACM.

SONDELE ORIZONTALE.

Acest tip de sonde trebuie ngropat la 1 - 1,5 m adncime (ntotdeauna cu 20 cm sub limita de nghe) n sol, care nu trebuie s fie nsmnat. Se utilizeaz sonde din PE (DN 25 sau DN 32): fiind necesar o suprafa de 2,5 - 3 ori mai mare dect suprafaa desfurat ce urmeaz a fi ncalzit. Indicatii: - Ideal teren umed i argilos. - Nu se redirecioneaz apa pluvial pentru umidificarea i regenerarea solului. - Nu se asfalteaz deasupra suprafeei colectorului. - Se evit copacii i arbutii cu rdcini adnci. - Circuitul de evi trebuie s fie prevzut cu barier de vapori pentru a evita procesul de condensare i formarea gheii . fig.1SONDE VERTICALE IN CIRCUIT NCHIS ( AP-GLICOL)

Sonda vertical necesit un foraj n sol cu un diametru de 150 mm n care se introduce un circuit de evi PE izolate cu un amestec de bentonit. eava din PE (DN 32 pentru dublu U cu 4 evi sau DN 40 pentru simplu U cu 2 evi) . n funcie de calitatea solului, pentru fiecare kW cerut de ctre pompa de cldur este necesar o lungime medie a sondei de 15-20 m. Indicaii: - Adncimea de forare variaz ntre 80 i 120 m. Pentru cereri mai mari se folosesc mai multe puuri n paralel. - n cazul multiplelor forri trebuie mentinut o distan de 8-10 m ntre puuri pentru a evita interferenele termice. - Pentru forajul sondelor verticale trebuie avut n vedere o distan acceptbil fa de fundaia cldirii pentru a preveni slbirea solului i perturbaiile termice. PUURI CU AP FREATIC

Aezarea n apropiere de o surs de ap sau o pnz freatic permite un schimb de cldur direct. Apa utilizat este reintrodus ulterior n pmnt cu ajutorul unui pu secundar, dupa ce s-a realizat schimbul de cldur cu o pomp geotermal . Se consider debitul sistemului geotermal de 4 l/min/kW (nclzire). Indicaii: - Utilizarea pnzelor de apa freatic necesit o autorizare prealabila obligatorie din partea autoritilor competente. - Temperatura minim a apei nu trebuie s scad sub 7C, n timp ce temperatura maxim nu treuie s depeasc 20C. - Calitatea apei trebuie s respecte proprietile fizico-chimice astfel un schimbtor de cldur in plci extern, care permite inspecia trebuie sa fie amplasat ntre pompa de caldur i circuitul de ap din pu. - Nivelul pnzei freatice detectate trebuie s fie urmrit prin curgerea continu pentru 24-48 de ore, asigurndu-se c dupa aceast perioad nivelul de ap din strat nu a sczut ( dac a sczut trebuie gsit o panza freatica mai mare sau de adncime mai mare). - Este important s se asigure o distan de 10-15 m ntre puul de aspiraie i puul de evacuare pentru a preveni amestecarea celor dou tipuri de ap (nu se aplic dac apa este reintrodus ntr-o pnz freatic diferit de cea din care se aspir).

Pompele de cldur geotermale sunt sisteme avansate de energie care sunt integrate n sisteme cu anumite caracteristici de baz, cum ar fi izolarea termic excelent, in special pentru aplicaiile de racire pe timp de var. Este important a se lua in considerare temperaturile de funcionare: soluia economic i eficient de utilizare a pompelor geotermale este setarea la o temperatur de 50C pentru preparare ACM si 35-40C pentru sistemul de nclzire. De aceea motivul pentru care un sistem clasic se monteaz n aval de sistemul geotermal (cu exceptia usctoarelor de prosoape i radiatoarelor de baie) poate fi: - un sistem de nclzire prin pardoseal la temperatur scazut - un sistem de nclzire prin perete la temperatur sczut - un sistem de nclzire prin plafon la temperatur sczut un sistem de nclzire prin panouri radiante la temperatur sczut (ca nlocuitor pentru radiatoarele vechi) - un sistem de nclzire prin convecie la temperatur medie (ca nlocuitor pentru radiatoarele vechi) - un sistem de nclzire cu ventiloconvectoare la temperatur medie (ca nlocuitor pentru radiatoarele vechi) - radiatoare port-prosop supradimensionate cu rezisten electric sau cu aerisitor n serie cu circuitul primar al cazanului. n cazul n care exist zone n instalaie radiante (pardoseal sau perete), sau n cazul n care sistemul de ncalzire nu are destul volum de ap/inerie termic, trebuie prevzut un separator hidraulic sau un acumulator de caldur pentru a asigura o circulatie adecvat in pompa de caldur pentru o funcionare normal. fig.3 Schem instalaie

2. SISTEM AER-AP

Pompele de cldur aer-ap folosesc o surs de energie sustenabil prin extragerea caldurii existente in aerul exterior la temperaturi sczute. Vaporizarea, condensarea, comprimarea i laminarea alctuiesc ciclul frigorific ce permite ridicarea cldurii extrase la o temperatur mai mare. Apoi energia este transferat prin intermediul unui schimbtor de caldura n sistemul de distribuie, cum ar fi nclzirea prin pardoseal, radiatoare cu agent termic la temperatur sczuta i/sau ventiloconvectoare.Acest sistem reprezint o alternativ excelent pentru nclzirea tradiional deoarce :-Aerul exterior este o resurs mereu disponibil i gratuit - Sistemul este simplu i are impact minim arhitectural - Economie de energie important - Reduceri semnificative ale emisiilor de CO2 - nclzire, rcire i preparare ap cald menajer prin intermediul unui singur sistem.

Cu toate c pompa aer -ap are cel mai sczut COP dintre toate pompele la care facem referire, ea este, alturi dePDC sol-apa, una dintre cele mai vandute din Europa. Sistemul aer-apa este un sistem relativ simplu de montat i nu necesit lucrri speciale de amenajare ( sapaturi, foraje, etc.) Dezavantajul major al sistemului este faptul c nu poate funciona monovalent la temperaturi foarte sczute (incepand de la cca.-15C). Pot funciona bivalent- paralel monoenergetic prin folosirea unei rezistene electrice care intr in functiune la temperaturi foarte sczute ( sub -15 C). Datorit acestui fapt puterea de nclzire este limitat.7