Prezentare EGPC :

2

Geothermal Source Heat Pump

CUPRINS:

Componentele principale ale sistemului GSHP

Tipuri de colectori geotermali

Descrierea regimului de incalzire

Descrierea regimului de racire

Concluzii

Cuprinsul Prezentării

3

Geothermal Source Heat Pump

CUPRINS:Componentele principale ale sistemului

Printr-un sistem de conducte subterane (sau subacvatice) pompa de căldură transferă căldura de la sol (sau apă) către clădire în regim de încălzire (pe timp de iarnă), și preia căldura din clădire transferând-o solului, în regim de răcire (pe timp de vară). De aceea pompele de căldură geotermale nu creează căldura, ci doar o transferă dintr-un mediu în altul.Un sistem cu pompă de caldură geotermală are 3 componente majore:

- pompă de clădură, - sistem de conexiune la sol (schimbător de căldură),- sistemul de distribuție pentru încălzire/răcire.

Pompa de căldură transferă căldura dintre distemul de distribuție de încălzire/răcire și sistemul de conexiune la sol. Cele mai comune tipuri de pompe de căldură utilizate cu sistemul GSHP sunt de tipul ”apa-aer”. Aceasta indică faptul că fluidul transportă căldura de la/către sistemul de conexiune din sol, fluidul fiind apă sau un amestec de apă cu antigel. Toate componentele acestui tip de pompă de căldură sunt într-o singură carcasă:

- Compresorul;- Schimbător de căldură colector geotermal – agent refrigerant;- Echipamentele de control;- Sistemul de distribuție a aerului, care cuprinde:

o Regulator de debit de aer

o Ventilator de suflare a aerului

o Filtru

o Schimbător de căldură agent refrigerant-aero Sistem de îndepărtare a condensului

4

Geothermal Source Heat Pump

CUPRINS: Colectori geotermali

Sistemul de pompă de căldură geotermală cuprinde o varietate de sisteme de colectori pentru sol, pânza freatică, sau apa de la suprafață (lacuri).Tipurile comune de colectori geotermali implică tuburi îngropate în tranșee orizontale sau foraje verticale, sau scufundate în lac sau iaz

• este un sistem închis;• pentru clădiri cu suprafețe mari;• pentru spațiile cu suprafața de teren

limitată;• este mult mai eficient d.p.d.v.

energetic decât sistemul de colectori orizontal;

• are dezavantajul unui cost ridicat de instalare.

5

Geothermal Source Heat Pump

CUPRINS:

Colectori geotermali verticali

adancime in sol : 40-50 m

Pompe de căldură cuplate cu sistemul de colectori în sol (Ground-Coupled Heat Pumps - GCHPs) – folosește solul ca sursă de căldură și radiator. O serie de țevi sunt îngropate în sol, prin care circulă un fluid de transfer de căldură, într-o buclă închisă. Fluidul nu părăsește sistemul, ci el circulă prin bucla inchisă de la sistemul de colector geotermal și pompa de căldură. Colectorii sunt fie tuburi verticali introduși în foraje, fie reprezintă un aranjament orizontal de țevi îngropat la câțiva metrii în sol.

Configurația cu colectori pe verticală se folosește pentru clădirile cu suprafețe mari, acolo unde se dorește o perturbare de întindere mică a solului, sau o suprafață mică de sol este valabilă. Deoarece temperatura solului este constantă pe parcursul anului la o adâncime mare (45-50m adâncime), sistmul vertical de colectori geotermali este mult mai eficient din punct de vedere energetic decât sistemul orizontal cu colectori. Sistemul vertical are dezavantajul costului ridicat de instalare.

• este un sistem închis;• este potrivită aplicațiilor de

dimensiuni mici, cum ar fi cele rezidențiale;

• costuri mai mici la instalare față de sistemul cu colectori verticali;

• necesită o suprafață mai mare de teren;

6

Geothermal Source Heat Pump

CUPRINS:Colectori geotermali orizontali

adancime in sol : 1-2 m

Configurația cu colectori pe orizontală este mai puțin costisitoare, dar necesită o suprafață de teren mai mare. Din acest motiv configurația este potrivită pentru aplicații cu dimensiuni mici, cum ar fi clădirile rezidențiale. Acest tip de configurație constă într-un circuit închis de tuburi înseriate, aflate la 2 metrii sub suprafața solului.

8

Geothermal Source Heat Pump

CUPRINS:Regim de încălzire

Pe timp de iarna, in regim de incalzire, aerul rece din cladire este extras, in timp ce colectorul geotermal absoarbe caldura din sol.Pe scurt, caldura captata de colectorul geotermal trece prin compresor oferind temperatura necesara, care este distribuita in toata incinta.

1.1. Descrierea ciclului in regimul de încălzire

În regim de încălzire pompa de căldură funcționează astfel: fluxul termic al solului este transferat sistemului de colectori geotermali, agentului refrigerator, apoi la schimbătorul de căldură numit vaporizator. Agentul refrigerator are temperatura mult scăzută față de temperatura agentului termic (de transfer de căldură), prin urmare, căldura este absorbită de către agentul refrigerant. Cu toate acestea, temperatura agentului refrigerant nu crește mult; acest gaz având presiunea și temperatura scăzute, ajunge apoi in compresor, care este acționat electric. Acesta are ca scop comprimarea gazului, cee ce duce la creșterea presiunii agentului refrigerant, și ca urmare, a temperaturii.La ieșirea din compresor, gazul având presiunea și temperatura ridicate, trece prin cel de-al doilea schimbător de căldură, denumit condensator.În cazul pompelor de căldură ”apă-aer” un ventilator suflă aerul printre serpentinele condensatorului în scopul de a fi încălzit.În cazul cazul pompelor de căldură ”apă-apă” , apa care va încălzi cladirea, trece prin serpentinele condensatorului. Astfel, datorita faptului că agentul refrigerant are temperatura mult mai mare decât a aerului sau a apei, căldura este transferată acestora, după caz. În urma transferului de căldură, agentului refrigerant îi scade puțin temeperatura și condensează.Lichidul refrigerant trece apoi printr-o valvă de expansiune. Aceasta are rolul de a reduce presiunea agentului refrigerant, si ca o consecință, temperatura scade semnificativ. De

aici, acest lichid având temperatura si presiunea scăzute, trece prin vaporizator si ciclul se reia.În acest mod, fluxul termic de la apa (sau alte fluide cu rol de tranfer termic) din sistemul de conducte geotermale este transferat aerului sau sistemului de conducte prin care circula apa din clădire. De aici provin denumirile de pompă de căldură ”apă-aer„ sau pompă de căldură ”apă-apă„

Recuperatorul parțial de căldură este un schimbător de căldură auxiliar, de dimensiuni mici, care se montează la iesirea conductei din compresor. Acesta asigură apă caldă menajeră în timpul funcționării compresorului. În sezonul când pompa de căldură funcționează în regim de răcire, acest recuperator de căldură poate asigura toată apa menejeră fierbinte necesară în clădire.

10

Geothermal Source Heat Pump

Regim de răcire

Pe timp de vara, in regim de racire, ciclul este inversat. Aerul cald este tras afara, in timp ce agentul refrigerant din colectorul geotermal foloseste temperatura solului pt a raci interiorul cladirii.

12

Geothermal Source Heat Pump

CUPRINS: Concluzii

iarna asigură integral necesarul de căldură,ventilaţie şi apă caldă de consum cerut de o clădire

vara,performanța la răcire a pompelor de căldură cu sursa pământulnu este influențată de temperatura mediului ambiant

durabilitate ridicată a echipamentelor

cost de mentenanță scăzut

Există diferențe notabile de performanță între pompele de căldură cu sursa regenerabilă ce utilizează aerul atmosferic și cele ce folosesc pământul. În mod real ambele surse de energie aduc economii de resurse de tip fosil si diminuează emisiile de CO2 însă :

Pompele de căldură cu sursă aerul atmosferic nu pot iarna asigura integral necesarul de căldură cerut de o clădire, motiv pentru care sistemul de încălzire trebuie să fie bivalent, adică să primească căldură din două surse, a două sursă fiind de obicei de tip fosil (gaz natural, petrol);

Pompe de căldură cu sursă pământul pot iarnă asigura integral necesarul de căldură, ventilaţie şi apă caldă de consum cerut de o clădire;

Pompele de căldură cu sursa aerul atmosferic au performanţa la răcire dependentă de temperatura mediului ambiant, ceea ce face ca vara în ţări ca România de exemplu, exact atunci când este nevoie de mai mult frig (lunile iulie-august ca temperaturi diurne de peste 38 oC) performanţa la răcire a Pompelor de căldură cu sursa aerul atmosferic să fie minimă;

Performanța la răcire a Pompelor de căldură cu sursa pământul nu este influențată de temperatura mediului ambiant.