pompe de caldura bogdan

8/12/2019 Pompe de Caldura Bogdan

1/18

Bogdan Andrei Rotaru - Surse de cldur neconvenionale 1

Surse de cldur neconvenionale

Pompele de cldur

Istoria mijloacelor de climatizare i nclzire

Dei triau ntr-o zon cu clim blnd, egiptenii i mesopotamienii aveau nevoie s se

nclzeasc n perioadele mai reci. Ei ardeau materiale combustibile dintre cele mai diverse pentru c

lemnul era rar n aceste zone i trebuia pstrat pentru cuptoarele de sticlrie, olrit sau metalurgie.

Cei bogai dispuneau totui de mangal, pe care-l ardeau n recipiente din argil. Dar, n general,

nclzirea era asigurat de cuptorul la care se gtea, alctuit din dou pietre i, mai rar, construit din

crmizi.

La nceputul mileniului al II-lea .Hr., n Mesopotamia era cunoscut hornul, dar, timp de

multe secole, nu a fost folosit, fiind socotit inutil n casele fr etaj, unde o singur gaur n acoperi,

deasupra sobei, era suficient pentru evacuarea fumului.

Grecii i romanii foloseau acelai sistem. Ruinele oraului Pompei demonstreaz c numai

cuptoarele brutarilor aveau couri; casele, chiar celecu un etaj, aveau gaura clasic din tavan, fumuli gazele calde folosind, n acest caz, la nclzirea camerei de sus, unde erau depozitate carne, pete,

fructe i alteproduse, la uscat, vinuri etc.

Tot la Pompei s-au gsit cazane mari, strmoaele, n acelai timp, ale cazanelor pentru

nclzit apa, ct i ale cazanelor tubulare pentru nclzire. La romani s-au descoperit o schi a

nclzirii prin pardoseal, precum i instalaii de ap rece i cald. Casele celor bogati i bile publice

aveau hipocaustes (instalaii subterane pentru nclzire): parterul era construit pe piloni, ntre care se

afla un canal subteran, prin care circula aerul cald provenit de la un cuptor alturat. n ceea ceprivete apa cald, ntr-o vil din Pompei, s-a descoperit o instalaie alcatuit dintr-un cuptor

deasupra cruia se afla un cazan de plumb, cu fundul de cupru, alimentat cu ap rece dintr-un tub, de

la un rezervor. Sala de baie primea, n acelai timp, ap cald de la cazan i ap rece de la rezervor.

Cele mai vechi sobe erau construite din caramid i aveau forma semiconica eliptic. n

secolul al XIII-lea, hota a devenit rectangular. Legat de randamentul sczut al acestor sobe, i se

atribuie lui Benjamin Franklin aceast butad: Soba este cel mai bun mijloc de a se nclzi ct se

poate de puin arznd o cantitate de lemne ct se poate de mare.


2/18


n 1795, Benjamin Thompson, conte de Rumford, fizician englez de origine american, la

vremea aceea ministru de rzboi, s-a ocupat de problema sobelor, cu ocazia unei cltorii n Anglia.

El le-a prevzut cu o gtuitur deasupra vetrei, pentru a mbunti tirajul i a nlocuit laturile

rectangulare cu doi perei oblici, care reflect mai mult caldur spre camer.

Toate aceste modificari au determinat reducerea la jumtate a consumului de combustibil.

Prin 1800, acelai conte Rumford a realizat o instalaie de nclzire central cu abur. Prima instalaie

de nclzire central cu ap cald cunoscut (mai comod pentru locuine) a fost aceea a arhitectului

Bonnemain, la castelul Pecq (1777).

De asemenea, n ciuda a ceea ce se crede adesea, climatizarea locuinelor cu ajutorul

instalaiilor de aer condiionat nu este o noutate: ncepnd cu 1836, Parlamentul de la Londra era

echipat cu o instalaie care furniza aer rece vara i cald iarna.

Ventilatorul electric a fost inventat n 1882 de americanul Schuyler Wheeler, iar climatizorul,

n 1911, de compatriotul su, Willis Carrier.

Istoria pompei de caldur

Principiul pe care se bazeaza o pompa de caldura, este principiul ciclului Carnot in urma

caruia obtinem energie termica dintr-un loc cu temperatura mai scazuta si o folosim intr-un loc cu

temperatura superioara. Ca sa ridicam temperatura va fi nevoie sa investim energie. Raportul dintreenergia obtinuta si energia investita reprezinta randamentul. Aplicatiile ciclului Carnot in gama larga

a inceput in secolul al XX-lea in special la frigidere si la aplicatii in care se solicita racire. Aplicatiile

bazate pe partea de incalzire au inceput de citeva decenii decit. Primele aplicatii au aparut in SUA

unde s-a gasit necesitatea incalzirii iarna si racirii vara. Cu ocazia crizei de energie din 1974

aplicatiile au atras atentia europenilor si asiaticilor. Au inceput cercetari in Germania, tarile

Scandinave, Franta si Japonia in domeniu. Cu ocazia stabilizarii pretului titeiului, interesul a scazut,

si datorita pretului de cost destul de ridicat al instalatiei. Spre finele anilor 80 in special datoritaproblemelor de mediu, legate de emanarile de CO2 din nou a crescut interesul pentru pompele de

caldura. Datorita acestui interes crescut, au aparut pompe cu fiabilitate mai ridicata, compresoare mai

silentioase si randamente mult superioare. Pompele de caldura au aparut si in aplicatii casnice ca

instalatii rentabile pentru racire si incalzire. Astfel:

1834 a fost construita prima pompa de caldura de catre Jacob Perkins cu agent termic

Diethylether.

1852 Lord Kelvin descopera ca un frigider poate fi folosit si pt incalzit. Descopera ca in acestcaz energia folosita pentru functionarea pompei de caldura este mai mica decit energia


3/18


termica rezultata, deci pompa a absorbit energie din mediu (aer, apa, sol) si astfel a produs

energie.

1855 s-a realizat o pompa de caldura dupa un proiect al lui Peter Ritter von Rittinger

amplasata in salina Ebensee, Austria, folosind principiul frigiderului.

1860-1870 s-au studiat intens cele doua tipuri majore de frigidere, cu compresie si cu

absorbtie. Au aparut primele aplicatii pentru producerea de gheata, apoi, aplicatii pentru

racire in industria berii si industria alimentara.

Dupa primul razboi mondial a inceput apogeul frigiderelor de uz casnic in special in Statele

Unite.

1929 Criza mondiala a afectat dezvoltarea, dar fiind o instalatie rentabila s-au produs multe

frigidere. S-a finalizat o pompa de caldura mare pentru incalzirea cladirilor din Zrich.

1945 S-a pus in functiune prima pompa de caldura cu sursa sol in Statele Unite.

Pn n anii 1990, agenii frigorifici folosii cu preponderen erau clorofluorocarburi, cum ar

fi R-12, parte din clasa florurilor clasice. Producia acestor ageni a fost oprit in 1995 datorit

impactului negativ pe care acetia l aveau asupra stratului de ozon. Au fost inlocuii cu

hidroclorofluorocarburi, mai cunoscute ca R-134a. Aceti ageni au nlturat problemele legate de

instabilitatea clorului la expunerea la ultraviolete, dar aveau eficien mai sczut comparativ cu R-

12, necesitnd un aport mai mare de energie mecanic. n aceeai perioad s -au mai introdus

amoniacul (NH3) i propanul sau butanul, mai puin corozivi dar inflamabili.

ncepnd cu anul 2001 s-a introdus dioxidul de carbon, cunoscut ca R-744. n aplicaii

rezideniale i comerciale hidroclorofluorocarburile, R-22, sunt n continuare rspndite, dei

utilizarea hidrofluorocarburilor este in cretere, fiind considerai froni de substituie definitiv pentru

c nu conin clor i astfel nu duneaz deloc stratului de ozon. n aparate cu ciclu Stirling sunt

folosii ca ageni refrigerani hidrogenul, heliul, azotul i chiar aerul, fiind astfel aparatel e cele mai

prietenoase pentru mediu. Cele mai recente aparate incearc folosirea izobutanului, R-600A, un

agent ce nu distruge stratul de ozon i este considerat verde.

Ce este o pomp de caldur?

Pompa de caldura este un dispozitiv care misca energia termica dintr-un loc in altul. Prin

aceasta metoda, agentul termic se va raci sau se va incalzi. Energia termica astfel este retrasa dintr-un

loc si cedata intr-un alt loc. In cazul incalzirii, locul de unde se extrage energia termica poate sa fie

aer, apa sau sol pe cind locul unde se va ceda energia termica este spatiul ce se doreste sa fie incalzit.


4/18


5/18


Pompa de caldur este un dispozitiv cu ajutorul cruia se poate transporta cldur de la o

locaie ("surs") la o alt locaie ("radiator" sau "schimbtor de cldur") folosind lucru mecanic, de

obicei n sens invers direciei naturale de micare a cldurii. Majoritatea pompelor de cldur sunt

folosite pentru a muta cldura de la o surs cu temperatur mai mic la un radiator cu temperatur

mai mare. Cele mai comune exemple de astfel de pompe se regsesc n frigidere, congelatoare,

aparate de aer condiionat i invertoare de cldur.

Funcionarea pompelor de cldur se bazeaz pe proprietile unui fluid la schimbarea strii

de agregare, mai precis la lichefiere si evaporare. Cel mai adesea pompele de cldur extrag cldura

din aer sau pmnt, motiv pentru care unele din ele nu mai lucreaz eficient cnd temperatura

mediului scade sub -5 C.

Modul de operare

n conformitate cu principiul al doilea al termodinamicii, cldura nu poate curge spontan

dintr-o locaie mai rece ntr-o zon mai cald; lucru mecanic este necesarpentru a realiza acest lucru.

Avnd n vedere c pompa de cldur sau frigiderul utilizeaz un anumit lucru mecanic

pentru a muta lichidul refrigerant, cantitatea de energie depus pe partea de cald este mai mare dect

cea luat din partea rece.

Cele mai ntlnite pompe de cldur funcioneaz prin exploatarea proprietilor fizice aleunui fluid cunoscut sub denumirea de "agent frigorific" atunci cnd acesta trece prin procese de

evaporare i de condensare.

Reprezentare schematic a ciclului de funcionare prin vaporizare-condensare pentru o pompa

de cldur: 1) condensator, 2) supap de expansiune, 3) evaporator, 4) compressor.

Fluidul de lucru, n stare gazoas, este sub presiune i circulat prin sistem prin intermediul unui

compresor. La ieirea din compresor, gazul acum fierbinte i sub presiune mare este r cit ntr-un

schimbtor de cldur numit "condensator", pn cnd condenseaz ntr-un lichid aflat la o presiunemare i o temperatur moderat. Agentul frigorific condensat trece apoi printr-un dispozitiv de

scdere a presiunii ca o supap de expansiune, un tub capilar, sau eventual un dispozitiv extractor de

lucru mecanic, cum ar fi o turbin. Dup acest dispozitiv, lichidul refrigerant aflat acum ntr-o stare

quasi-lichid trece printr-un alt schimbtor de cldur numit "evaporator" n care agentul refrigerant

se evapor prin absorbie de cldur. Fluidul revine astfel la compresor i ciclul se repet.

ntr-un astfel de sistem este esenial ca agent frigorific ajung la o temperatur suficient de

mare atunci cnd comprimat, deoarece conform legii a doua a termodinamicii caldura nu poate curgedintr-un mediu rece la unul mai cald. Practic, acest lucru nseamn c agentul frigorific trebuie s


6/18


ajung la o temperatur mai mare dect cea ambiental n jurul schimbtorul de cldur din partea de

presiune inalt. n mod similar, lichidul trebuie s ajung la o temperatur suficient de sczut dup

expansiune pentru a putea absorbi energie termic din mediul rece, adic lichidul trebuie s fie mai

rece decat mediul nconjurtor schimbtorului de cldur din partea de joas presiune. n special,

diferena de presiune trebuie s fie suficient de mare pentru fluidul s condenseze n partea fierbinte

i s se poat nc evapora n regiunea de presiune mai mic, la partea rece. Cu ct se dorete o

diferen de temperatur mai mare, cu att mai mare diferena de presiune necesar va fi mai mare i

prin urmare, mai mult energie necesar pentru a comprima fluidul. Astfel, n cazul tuturor pompelor

de cldur, eficiena energetic (cantitatea de cldur mutat pe unitate de lucru mecanic consumat)

scade cu creterea diferenei de temperatur.

Frigiderele, aparatele de aer condiionat precum i unele sisteme de nclzire sunt aplicaii

obinuite care utilizeaz aceast tehnologie. Datorit necesarului foarte variat de temperaturi i de

presiuni, sunt disponibili muli ageni frigorifici diferii.

n aplicaii din domeniul climatizrii, o pomp de cldur se refer n mod normal la un

dispozitiv de vaporitare-condensare care include o supap dublu-sens i schimbtoare de cldur

optimizate, astfel nct direcia fluxului de cldur poate fi inversat. Prin intermediul supapei se

selecteaz direcia pe care circula agentul refrigerant pe parcursul unui ciclu i prin urmare, pompa

de cldur poate furniza unei cldiri fie nclzire fie rcire. n climatele mai reci setarea implicit asupapei este de nclzire, n timp ce setarea implicit n climatele calde este de rcire. Pentru c cele

dou schimbtoare de cldur, condensator i vaporizator, trebuie s schimbe ntre ele funciile, ele

sunt optimizate pentru a efectua n mod corespunztor n ambele moduri. Ca atare, eficiena unei

pompe de cldur reversibil este de obicei uor mai mic dect cea a dou maini separate

optimizate pentru un singur proces.

n aplicaiile de instalaii sanitare, o pompa de caldur este uneori utilizat pentru inclzirea sau

prenclzirea apei pentru piscine sau nclzitoare de ap menajer.n aplicatii oarecum rare, ambele capaciti att de extracie ct i de adugare de cldur pot

fi utile i de obicei rezult n utilizarea foarte eficient a energiei de intrare. De exemplu, atunci cnd

un aparat de aer condiionat folosit pentru rcire poate fi adaptat la un aparat pentru nclzirea apei, o

singur pomp de cldur poate sluji la dou scopuri utile. Din pcate, aceste situaii sunt rare din

cauza cererii semnificativ diferite pentru profile de nclzire i rcire.

Pompa de cladura face ca un agent termic sa circule printr-o instalatie formata din compresor,

condensator ventil de expansiune si vas de expansiune. Agentul termic se incalzeste si chiar devinegaz in clipa in care absoarbe energia din mediul din care extrage energia termica. Prin traversarea


7/18


compresorului, temperatura agentului va creste in continuare. Ajungind in condensator, se transforma

in lichid si cu ocazia asta cedeaza energia termica. Acest proces se numeste ciclu Carnot.

1. Schimbator de caldura (condensator)

2. Supapa de expansiune

3. Schimbator de caldura (evaporare)

4. Compresor

n cazul n care dorim ca instalatia sa fie folosita si pt racire si pentru incalzire, mai avem

nevoie de o supapa de sens, care inverseaza sensul agentului termic prin instalatie.

Principiul ciclului Carnot sta la baza pompei de caldura. Descrierea ciclului perfect

termodinamic a fost elaborata de francezul Nicolas Lonard Sadi Carnot in anul 1824, stand la baza

teoretica a unei pompe de caldura ideale.

Ciclul ideal Carnot arata ca randamentul teoretic al unei pompe de caldura depinde in cea mai

mare masura de diferenta de temperatura dintre sursa si consumator. Puterea pompei de caldura

creste cu scaderea diferentei dintre cele doua temperaturi.

In practica, randamentul se calculeaza ca raport intre energia obtinuta si energia consumata.

Pe acest grafic este prezentata raportarea randamentului la randamentul incalzirii electrice.


8/18


Cel mai mare randament exista la ciclul ideal Carnot. Ciclul Rankine este folosit la turbinele

centralelor termoelectrice unde sursa provine din arderea unui combustibil fosil. Diferenta majora

este, ca la Rankine comprimarea se executa de o pompa cind agentul termic este in stare lichida, iar

la ciclul Carnot, comprimarea se executa de un compressor cind agentul termic se afla in stare

gazoasa.

Linia intrerupta reprezinta obisnuitele pompe de caldura cu compresor electric. Elementele

Peltier folosesc gradientul diferit de temperatura a diferitelor elemente, la actiunea curentului

electric. Incalzirea electrica a fost reprezentat printr-o constanta 1, la care am raportat randamentele.

De ce este buna o pompa de caldur a?

O pompa de caldura consuma mai putina energie (electrica) decit produce (caldura).

Raportul dintre energia obtinuta si energia consumata se numeste coeficient de performanta (COP -

Coefficient Of Performance), care este caracteristica de baza a unei pompe de caldura. In acest sens,

randamentul pompei de caldura poate sa depaseasca 100 % si uzual este de 300 - 600 %.

Necesitatea bunei funcionaliti a pompelor de cldur

Sistemele cu pompe de caldura au in componenta trei parti de baza:

1.

sursa2. pompa de caldura si schimbatoarele de caldura prin care circula agentul termic

3. reteaua de incalzire / racire

Sursa poate sa fie aerul, apa sau solul. Energia termica colectata se propaga de la sursa prin

intermediul unui schimbator de caldura la agentul termic. Tot agentul termic transporta energia

termica pina la al doilea schimbator de caldura, unde preda energia termica retelei de incalzire/racire.

In cazul incalzirii, rezultatele cele mai bune se obtin prin metode de incalzire cu temperaturi scazute.

Aceste metode sint incalzirea prin pardoseala, tavan, perete, plinta etc.

Pompa de caldura foloseste energie regenerabi la ?

Da, pompele de caldura folosesc energii regenerabile. Cele mai multe pompe de caldura

folosesc indirect energia solara, sursa inmagazineaza energia solara, iar cu ajutorul pompei de

caldura este folosita la nevoile noastre. Unele pompe de caldura, care folosesc ca sursa solul, sint

capabile sa utilizeze si energia geotermala.


9/18


Sursele de energie folosi te de pompele de caldur

Sursa de caldura a pompelor de caldura, in cele mai multe cazuri este energia solara obtinuta

din sol apa sau aer. In afara de asta, se pot folosi si energii reziduale de la procese industriale.

La varianta aer-aer(aer:sursa, aer:incapere de incalzit) aerul din exterior este racit prin intermediul

pompei de caldura pentru a incalzi o incapere (instalatie de climatizare in regim de incalzire).

La varianta aer-apa(aer:sursa, apa:destinatie) aerul din exterior este racit prin intermediul pompei

de caldura. Astel se obtine apa calda.

La varianta apa-apa (apa:sursa, apa:destinatie) folosim apa de la un riu sau lac care va fi racit,

pentru a obtine apa calda.

Varianta sol-apa(sol:sursa, apa:destinatie) poate sa fie de doua tipuri:

cu colectare din sol in varianta orizontala foloseste o retea de tevi, amplasata sub nivelul

solului la 1.5-2m si cu o suprafata totala de 2-2.5 ori a suprafetei de incalzit

cu colectare din sol in verticala prin put forat la circa 60-100m

Avantajele pompelor de caldur

Pompele de caldura sint deosebit de performante, deoarece energia introdusa (platita ca

energie electrica) este mult inferioara energiei produse. Reprezinta o alternativa la resursele actuale,

care tind spre epuizare. Pompele de caldura sint ecologice deoarece folosesc energii reziduale sau

refolosibile in locul energiilor obtinute prin arderea combustibililor fosili (pacura, gaze neturale,

carbune).

Amortizarea

La pompele de caldura amortizarea se considera rapida, deoarece cheltuielile de functionare

si de intretinere sint mai mici decit la alte sisteme. Intr-adevar, investitia initiala este mai mare ca la

sisteme conventionale de incalzire, dar din cauza duratei medii de viata lungi si in contextul cresteriicontinue a pretului energiei, aceasta va fi rapid recuperata.

Prin utilizarea pompelor de caldura putem rezolva toata instalatie de racire si incalzire

necesara unei locuinte. In medie valoarea COP al unei pompe de caldura este undeva intre 3 si 6,

ceea ce inseamna ca vom investi sub forma de consum de curent electric doar 15-30% din costul

total de incalzire, restul se obtine din energia sursei. Asta inseamna ca cheltuielile de incalzire se

diminueaza. Sa nu uitam de cresterea drastica a pretului gazului, chiar superioara cresterii pretului

curentului electric.


10/18


Pompa de caldura, poate sa furnizeze si nevoia de apa calda menajera, pe linga incalzire. In

cazul unei proiectari si realizari ingrijite, vom obtine si racirea chiar si in zilele cele mai calduroase,

mult mai ieftin decit prin instalatii de climatizare clasice. In aceeasi timp, durata de viata poate sa

depasesca 40 de ani, ceea ce garanteaza amortizarea.

Comparatii in tre diverse tipuri de pompe de nclzire

Varianta apa-apa :

Avantaje

cel mai mare COP : 5-7 (la o

temperatura de 10 C a apei)

COP stabil

folosibil si pt racire pasiva

nu necesita sistem alternativ

de incalzire

Dezavantaje

foloseste cantitati imense de

apa

cantitate de manopera

extrem de mare la instalare

in cazul in care sursa de apa

seaca, nu mai este functional


11/18


Varianta sol-apa cu put forat

Avantaje

COP bun : 4.5-5 (la o temperatura de 0

C a solului)

COP stabil


exista resurse si pt viitor

se poate instala practic oriunde

nu necesita sistem alternativ de incalzire

Dezavantaje

poate sa deranjeze radacina plantelor

(mentineti cel putin 2m distanta)

instalare costisitoare, necesita retea de

tevi ingropate in pamint

cantitate de manopera extrem de mare la

instalare (2-2.5 x suprafata ce se va

incalzi)

Varianta sol-apa cu retea colectoare

Avantaje

COP bun : 4.5-5 (la o temperatura de 0

C a solului)

COP stabil


exista resurse si pt viitor

se poate instala practic oriunde

nu necesita sistem alternativ de incalzire

Dezavantaje

poate sa deranjeze radacina plantelor

(mentineti cel putin 2m distanta)

instalare costisitoare, necesita retea de


12/18


tevi ingropate in pamint

cantitate de manopera extrem de mare la

instalare (2-2.5 x suprafata ce se va

incalzi)

Varianta aer-apa

Avantaje

simplu, usor de instalat

nu necesita pregatiri speciale la

instalare

se poate instala oriunde

se poate adapta usor pentru a

completa sistemul existent de

incalzire

este cea mai ieftina dintre tipurile

prezentate

se poate monta atit in interior cit si in

exterior

Dezavantaje

COP scazut : 2.6-3.5 (la o

temperatura de 2 C a aerului)

COP dependent de temperatura

necesita sistem alternativ de incalzire

in cazul unei instalatii interioare,

produce zgomot circa 54 dB

Costuri

Costul unui astfel de sistem de incalzire si racire este de circa 25.000 de euro pentru o casa de

100.000 de euro cu o suprafata de pana la 120-150 de metri patrati.


13/18


Pompele de caldurpentru spaiile comerciale

Pompele de caldurapentru spaiile comerciale pot fi instalatii centrale conectate la o conducta

de aer, la sistem hidraulic sau un sistem multi-zonal n care mai multe uniti de pompe de caldura

sunt plasate n diferite zone ale cldirii pentru a oferi spaii individuale. Eficiente pentru cldirile

mari, sistemele de pompe de cldur ap -bucl, implicfurnizarea unei bucle de ap folosita pentru

nclzire i rcire, prin intermediul unui turn de rcire i sursa denclzire auxiliar ca rezerv.

Aerul este mediul de distribuie cel mai frecvent aparut inpietele mature de pompe de caldura

din Japonia i Statele Unite ale Americii. Aerul este fie trecut direct ntr-o camer de unitatea de

spatiu conditionat, fie distribuit sistemului de captare printr-un aer forat. Temperatura de ieire a

unui sistem de distribuie a aerului se aflde obicei n intervalul de 30-50 C.

Sistemele de distribuie a apei (sisteme hidraulice) sunt utilizate n mod preponderent n

Europa, Canada i partea de nord-est a Statelor Unite. Sisteme de radiatoare conventionale necesita

temperaturi ridicate de distributie, de obicei, 60-90 C. Radiatoare de joas temperatur de astzi i

convectoarele sunt proiectate pentru o temperatur maxim de lucru de 45-55C , n timp ce o

tempereatura de 30-45C este tipic sistemelor de nclzire prin pardoseal. Tabelul de mai jos

sintetizeaz cerinele tipice de temperatura pentru diferite sisteme de caldura si de distributie la rece.

Aplicare Temperatura de alimentare

Distribuia aeruluinclzirea aerului 30 - 50

ncalzirea prin pardoseal; temperatursczut(modern)

30 - 45

Sisteme hidrauliceRadiatoare 45 - 55

Temperatur nalt(conventional) radiatoare 60 - 90

Termoficare - ap cald 70 - 100

nclzirea prin pardoseal 30 - 35

nclziri distinctedupa caz

Termoficare ap cald 100 - 180

Aer rece 10 - 15

Racirea spaiului Ap rcit 5 - 15

District de rcire 5 - 8

Pentru ca o pomp de cldur s funcioneze eficient atunci cand diferenta de temperatura

dintre sursa de caldura si radiator (sistemul de distributie) este mica, temperatura de distribuie a

acestorapentru incalzire ar trebui s fie ct mai sczut posibil, n timpul sezonului n care se face

nclzirea.


14/18


Tabelul urmtorprezint COP(coeficientul de performa) tipicpentru o pompa de nclzire

apa-apa care opereaz n diverse sisteme de distributie a caldurii. Temperatura sursei de cldur este

de 5C, iar cldura randamentului pompei Carnot este de 50%.

Sistemul de distribuie a cldurii COP

Radiatoare convenionale(60/50C) 2.5

nclzirea prin pardoseal(35/30C) 4.0

Radiatoare moderne (45/35C) 3.5

Sursele de cldur

Performana tehnic i economic a unei pompe de cldur este strns legat de

caracteristicile sursei de cldur. O surs de cldur ideal pentru pompele de cldur n cldiritrebuie s aib o temperatur ridicat i stabil n timpul sezonului de nclzire; ea este disponibil

din abunden, nu este corozivsau poluant, are proprieti termofizice favorabile, iar utilizarea sa

necesit investiii i costuri operaionale reduse. Cu toate acestea, n cele mai multe cazuri,

disponibilitatea sursei de cldur este factorul cheie care determin utilizarea acestuia. Tabelul de

mai jos prezint sursele de cldur frecvent utilizate.

Aerul i de evacuarea acestuia, solul iapele subterane sunt surse practice de cldur pentru

sistemele mici de pompe de cldur, n timp ce apa de mare / lac / ru, piatr (sub form geotermal)

i a apelor uzate sunt utilizate pentrusistemele mari de pompe de cldur.

Aerul nconjurtoreste gratuit i disponibil pe scar largi este cea mai comuna sursa de

cldur pentru pompele de cldur. Cu toate acestea, pompele de cldur aer-aer, ating, n medie, un

Surse de cldur utilizate n mod frecvent

Sursa de cldur Temperatura (C)

Aerul ambiental - 10 - 15

Evacuarea aerului 15 - 25

Apa subteran 4 - 10

Lacuri 0 - 10

Ruri 0 - 10

Mri 3 - 8

Roci 0 - 5

Sol 0 - 10

Ape uzate i aflueni >10


15/18


factor de performan sezonier (SPF) cu 10-30% mai mic fa depompe de cldur ap-ap. Acest

lucru se datoreaz n principal scderii rapide a capacitii deperforman, scderii de temperatur a

aerului, a diferenei relativ ridicate a temperaturii n evaporator i energiei necesar pentru

dezghearea vaporizatorului i a ventilatoarelor.

n climate uoare i umede, ngheul se va acumula pe suprafata de vaporizare n intervalul de

temperatur 0-6C, ceea ce duce la o capacitate redus a performanei sistemului de pompe de

cldur. Decongelare bobineise realizeaz prininversarea ciclului pompelor de cldur sau prin alte

mijloace, mai puin eficiente energetic. Creterea consumul de energie i coeficientul global de

performan (COP) al pompei de cldur scade odat cu creterea frecvenei de dezgheare. Folosind

dezghearea, sepoate mbunti n mod semnificativ eficiena de ansamblu a sistemelor.

Evacuarea (ventilarea) aerului este o surs de cldur comun pentru pompele de cldur

folosite n spaiilecomerciale. Pompa de cldur recupereaz cldura din aerul de ventilaiei ofer

ap i/sau nclzirea spaiului. Este necesar funcionarea continu a sistemului de ventilaie n

timpul sezonului de nclzire sau pe tot parcursul anului. Unele uniti sunt, de asemenea, concepu te

pentru a utiliza att evacuarea aerului ct i aerul ambiental. Pentru cldiri mari,pompele de cldur

bazate pe aerul de evacuare sunt adesea folosite n combinaie cu uniti de recuperare aer-aer a

cldurii.

Apele subterane sunt disponibile la temperaturi stabile (4-10C). Sistemele deschise saunchise sunt utilizate pentru ca un robinet pentru aceast surs de cldur. n sistemele deschise

apelor subterane, apa este pompat n sus, rciti apoi reinjectatntr-un rezervor separat sau ntors

n apele de suprafa. Sisteme deschise ar trebui s fie proiectate cu grij pentru a evita problemele,

cum ar fi nghearea, coroziune i ancrasarea. Sistemele

nchise pot fi, fie sisteme de expansiune direct, cu

fluidul de lucru de evaporare spre conductele

subterane, fie sisteme bucl. Datorit diferenei detemperatur suplimentarintern, sistemelebuclau n

general o performan mai sczut, dar sunt mai uor

de ntreinut. Un dezavantaj major al pompelor de

cldur de apa-sol este costul de instalare al sursei de

cldur. n plus, reglementrile locale pot impune

constrngeri severe n ceea ce privete interferenaprivind sursele de ap i posibilitatea de poluare a

solului.


16/18


Sistemele bazate pe sol sunt utilizate pentru spaii comerciale i au avantaje similare

sistemelor de ap, adic au temperaturi anuale relativ ridicate. Cldur este extras din conducte

stabilite orizontal sau vertical n sol (bobine de teren orizontale/verticale) i au o expansiune direct

precum sistemele bucl.Capacitatea termic a solului variaz n funcie de coninutul de umiditate i

de condiiile climatice. Datorit extrageriicldurii din sol, temperatura acestuia va scdea n timpul

sezonului de nclzire. n regiunile reci, cea mai mare parte a energiei este extras sub form de

cldur latent, atunci cnd solul nghea. Cu toate acestea, n timpul verii soarele va ridica

temperatura la sol, ns este posibil o recuperarea complet a acesteia.

Cldura geotermalpoate fi utilizat n regiuni fr sau cu o neglijabil formare a apei

freatice. Adncimea tipica guii variaz ntre 100 i200 de metri. Cnd este nevoie de o capacitate

termic mare gurile sunt nclinate pentru a ajunge la un volum mare de piatr. Acest tip de pomp

de cldur este ntotdeauna conectat la un sistem cu bucl cu evi de plastic sudate. Unele sisteme-

geotermale sun cuplate la cldirile comerciale folosescpiatra ca sursa de cldur i de depozitare la

rece. Din cauza costului relativ ridicat al operaiunii de foraj, cldura geotermal este rareori

atractiv dinpunct de vedere economic pentru uz casnic.

Rurile i apa de lacsunt, n principiu, o surs de cldur foarte bun, dar au dezavantajulmajor al temperaturii sczut n timpul iernii (aproape de 0 C). Proiectarea sistemului necesit o

atenie sporit, pentru a evita nghearea evaporatorului.

Apa de mareeste o surs de cldur excelent n anumite condiiii este folositn principal

pentru pompele de cldur mijlocii i mari. La o adncime de 25-50 de metri, temperatura mare este

constant(5-8C), iar formarea gheaiinu aduce nicio problem (punct de congelare -1C pn la -

2C). Ambele sisteme pot fi utilizate: i celde expansiune direct, dar i cel cu bucl. Este important

s se utilizeze schimbtoare i pompe de cldur rezistente la coroziune pentru a reduce la minimumancrasarea organic n conducte a apei de mare.


17/18


18/18


4c Grila de energie (nclzire centralizat sau "sursa rece").

5. Structura cladirii ca schimbtor de cldur.

5a Piloi de cldur.

5b Beton activat.

6. Pompe de cldur de stocare pentru energia electric verde.

pompe de caldura bogdan

Documents