Pompe de caldura – componente si surse de energie termica!

Actualizat la 22 July, 2019 at 01:53 pm

Acest articol este o completare la Ghidul Pompelor de caldura si va oferii cititorului cateva detalii importante legate de acest subiect. Incepem cu principalele componente ale unei pompe de caldura.

1. Vaporizatorul–preluarea caldurii din mediul inconjurator (sol,apa,aer). In vaporizator se afla un agent de lucru lichid la presiune scazuta
(agent frigorific). Acesta este o substanta care are o temperatura de fierbere redusa. Temperatura sursei (solul, apa sau aerul) este mai ridicata decat temperatura de fierbere corespunzatoare presiunii agentului frigorific. Aceasta diferenta de temperatura conduce la transmiterea caldurii din mediu agentului de lucru, iar acesta fierbe si vaporizeaza. Caldura necesara vaporizarii acestuia provine de la sursa de caldura externa (sol, apa, aer).

pompa de caldura vitocal 2002. Compresorul-cresterea temperaturii
Vaporii rezultati din agentul de lucru sunt aspirati continuu din vaporizator de catre compresor.
Agentul frigorific este comprimat pana la atingerea temperaturii necesare pentru incalzire si prepararea apei calde menajere. Procesul de comprimare este esential pentru eficienta unei pompe de caldura. Pentru toata gama de pompe de caldura Viessmann utilizeaza compresoare Compliant Scroll; acestea constau in doua spirale (una fixa si una mobila) care comprima continuu agentul de lucru. Compresoarele Compliant sunt complet ermetice, au o durata de viata mult mai mare si sunt mai silentioase fata de modelul cu piston utilizat in trecut la pompele de caldura.

3. Condensatorul-Transferul de caldura catre instalatia de incalzire
Vaporii agentului de lucru(agent frigorific) ajung in condensatorul pompei de caldura, care este inconjurat de agent termic. Temperatura agentului termic este mai redusa decat temperatura de condensare a agentului de lucru, astfel incat vaporii se racesc si condenseaza. Energia(caldura) preluata de vaporizator plus caldura generata in timpul procesului de comprimare(in compresor) se elibereaza in condensator si se transfera agentului termic sub forma de energie utila pentru incalzire.

4. Ventilul de expansiune-circuitul se inchide
Agentul de lucru este ulterior returnat in vaporizator, printr-un ventil de expansiune.Astfel, agentul de lucru trece de la presiunea ridicata a condensatorului la presiunea redusa a vaporizatorului. La intrarea in vaporizator se ating din valorile initial ale presiunii si temperaturii. Circuitul este astfel inchis.

Surse de energie pentru pompele de caldura

Solul, apa si aerul sunt elemente disponibile in cantitati nelimitate pentru a fi utilizate ca sursa pentru o pompa de caldura. In fiecare caz in parte, cea mai avantajoasa sursa de energie depinde de circumstantele locale, de locatia cladirii si de necesarul de caldura al acesteia. Pentru utilizarea lor practica, sursele de energie trebuie sa indeplineasca cateva conditii:

  • surse pompe de calduradisponibilitate in cantitate suficienta
  • capacitate de acumulare cat mai mare
  • nivel de temperatura cat mai ridicat
  • regenerare suficienta
  • captare economica

Solul
Solul are proprietatea ca poate acumula si mentine enegia solara pe o perioada mai mare de timp, ceea ce conduce la un nivel de temperatura aproximativ constant pe durata intregului an si astfel la o functionare a pompelor de caldura cu un coeficient de performanta ridicat. Temperatura in sol se situeaza intre 7 si 13°C pe toata durata unui an (la o adancime de 2m)

Caldura preluata din mediul ambiant este transmisa vaporizatorului pompei de caldura sol-apa printr-un amestec apa-agent de protectie la inghet (apa sarata); punctul de inghet al acestei solutii ar trebui sa fie de aproximativ -15°C. Caldura acumulata in sol se preia prin schimbatoare de caldura montate orizontal-numite si colectori pentru sol- sau prin schimbatoare de caldura montate vertical- sonde pentru sol.

tuburiColectori amplasati in sol-colectori orizontali
Preluarea caldurii din sol se face prin intermediul tuburilor din material plastic-polietilena-montate in sol pe o suprafata mare. Tuburile se amplaseaza paralel, in sol, la o adancimede 1.2 panala 1.5 m si in functie de diametrul tubului, la o distanta de cca. 0,3 panala 0,7 m, astfel incat pe fiecare metru patrat de suprafata de captare sa fie montat cca. 1,43 panala 2 m de tub.

Cantitatea de caldura care se poate utiliza si prin urmare marimea suprafetei necesare depinde foarte mult de calitatea solului. Referitor la acest aspect, marimile determinante sunt: in primul rand cantitatea de apa din sol, cantitatile de componente minerale si marimea porilor umpluti cu aer. Capacitatea de acumulare si conductibilitatea termica sunt cu atat mai mari cu cat solul este umectat cu apa si cu cat cantitatea de componente minerale este mai ridicata, iar numarul de pori este mai redus. In cazul utilizarii colectorilor orizontali, in jurul tuburilor nu trebuie sadite plante cu radacini foarte adanci. Regenerarea solului se realizeaza deja incepand cu a doua jumatate a sezonului de incalzire prin radiatie solara si precipitatii mai abundente, astfel incat este necesar sa se poata asigura faptul ca pentru sezonul urmator “acumulatorul” sol este pregatit din nou pentru incalzire.

Valorile puterii specifice de extractie pentru sol se incadreaza intre10 si35 W/m2.

sondeSonde pentru sol
Datorita suprafetelor mari de teren necesare pentru montarea colectorilor orizontali,  uneori este dificila realizarea sistemului din motive de spatiu. Pentru suprafete de teren mici, sondele pentru sol reprezinta o alternativa la colectorul amplasat orizontal in sol. Acestea se pot introduce la adancimi de 50 pana la 150 m. Sondele sunt fabricate de obicei din tuburi de polietilena si de obiceise monteaza patru tuburi paralele (sonda cu tub dublu cu profi lU).
Amestecul apa-agent de protectie la inghet curge pana la nivelul cel mai de  jos prin doua tuburi si revine la vaporizatorul pompei de caldura prin celelalte doua. Astfel se preia cadura din sol, pe toata lungimea tuburilor. Spatiile dintre tuburi si sol trebuie umplute cu un material cu o conductivitate termica buna(bentonita).

Puterea de extractie difera foarte mult, intre 20 si100 W/m lungime de sonda.

Apa freatica
Apa freatica este, de asemenea, un bun acumulator pentru energia solara. Chiar si in zilele mai reci de iarna are o temperatura intre7 si12°C. Insa, apa freatica nu este disponibila in cantitati suficiente si la o calitate corespunzatoare in toate zonele. Pentru utilizarea caldurii trebuie realizate doua puturi: unul aspirant si unul absorbant (drenant); intre acestea trebuie prevazuta o distanta de minim 5 metri, iar amplasarea trebuie aleasa astfel incat sensul de curgere a apei sa fie dinspre putul aspirant catre cel absorbant. Apa din lacuri si rauri este de asemenea indicata pentru utilizarea ca sursa de caldura, deoarece si acestea se comporta ca un acumulator de caldura.

pompa de caldura -viessmannAerul
Aerul reprezinta cea mai ieftina optiune la utilizarea ca sursa pentru o pompa de caldura. Pompele de caldura aer-apa utilizeaza ca sursa de caldura aerul exterior, care este dirijat prin canale de aer, de catre un ventilator incorporat in aparat, catre vaporizator, care extrage caldura din aer.

Caldura reziduala
Dintre sursele care pot fi utilizate cu o pompa de caldura, caldura reziduala este cea mai eficienta, asigurand obtinerea celor mai ridicati parametri de performanta. Are insa dezavantajul unei disponibilitati foarte limitate.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *