|
Sursele de caldura pentru pompe de caldura
Pompele de caldura pot sa absoarba caldura, din sol de la diferite adancimi, din apa freatica sau din apele de suprafata cu conditia sa nu existe pericol ca apa sa inghete, sau din aer cu conditia ca temperatura aerului sa fie suficient de mare pentru a permite functionarea cu eficienta ridicata a pompei de caldura. Sursa de caldura poate sa fie pamantul, apa sau aerul, cu avantajele si dezavantajele aferente. Sursa de caldura trebuie sa aigure o cantitate de caldura suficienta la o temperatura cat mai mare, sa aiba o capacitate de regenerare suficient de mare si sa poata fi exploatata cu costuri cat mai reduse. Cu cat temperatura sursei este mai mare ( maxim 250C ), cu atat pompa de caldura va functiona mai eficient in regim de incalzire si preparare apa calda. La functionarea in regim de racire, temperatura sursei de caldura trebuie sa fie cat mai redusa.
De exemplu:
pompa de caldura apa-apa functioneaza la eficienta specificata de producator conform normei EN 14511 cand temperatura sursei de caldura ( apa din panza de apa freatica ) este de minim 10 0C si temperatura apei pe turul instalatiei de incalzire este de maxim 35 0C. pompa de caldura sol-apa functioneaza la eficienta specificata de producator conform normei EN 14511 cand temperatura sursei de caldura ( apa cu glicol din circuitul colector ) este de minim 0 0C si temperatura apei pe turul instalatiei de incalzire este de maxim 35 0C pompa de caldura aer-apa functioneaza la eficienta specificata de producator conform normei EN 14511 cand temperatura sursei de caldura ( aerul din exteriorul cladirii ) este de minim 2 0C si temperatura apei pe turul instalatiei de incalzire este de maxim 35 0C Coeficientul de eficienta al pompei de caldura COP creste cand: creste temperatura sursei si scade temperatura apei pe circuitul de incalzire. Coeficientul de eficienta al pompei de caldura COP scade cand: scade temperatura sursei si creste temperatura apei pe circuitul de incalzire. O dimensionare corecta trebuie sa tina cont de faptul ca coeficientul de eficienta al pompei de caldura COP creste odata cu scaderea diferentei de temperatura dintre temperatura sursei si temperatura agentului termic din circuitul de incalzire.
Solul ca sursa de caldura
Solul reprezinta o sursa de caldura eficienta deoarece acumuleaza energie in cantitati foarte mari. La suprafata, aceasta energie este absorbita in sol prin radiatie solara directa sau este preluata prin intermediul apei de ploaie si a aerului. In conditii normale putem sa exploatam mult mai usor si cu costuri relativ mici energia geotermala a pamantului pana la adancimi de 200 metri. Acest tip de energie geotermala este caracterizata printr-un nivel redus al temperaturilor, dar avantajul este ca incepand de la adancimi mici, temperatura solului este relativ constanta pe durata intregului an, de exemplu:
la adancime de 1 m temperatura solului variaza intre 5 0C in luna februarie si 15 0C in luna august la adancime de 1.5 m temperatura solului variaza intre 7 0C in luna februarie si 13 0C in luna august la adancime de 10 m temperatura solului variaza intre 9 0C in luna februarie si 11 0C in luna august la adancime de peste 18 m temperatura solului este relativ constanta avand aproximativ 10 0C peste adancimea de 18 m, temperatura solului creste cu 1 0C la fiecare 33 metrii adancime la adancimea de 100 m temperatura solului este de aproximativ 12 0C la adancimea de 200 m temperatura solului este de aproximativ 15 0C Cantitatea de caldura care se poate poate utiliza depinde foarte mult de calitatea solului Capacitatea de acumulare si conductibilitatea termica sunt cu atat mai mari cu cat solul este mai compact, mai dens, mai umed si cu cat cantitatea de componente minerale este mai ridicata, iar numarul de spatii umplute cu aer este mai redus. Puterea specifica de extractie pentru sol este de aproximativ 10 - 35 W / m2 pentru colectori montati orizontal respectiv de aproximativ 20 - 100 W / m lungime de sonda pentru sonde montate vertical.
Apa ca sursa de caldura
Apa freatica reprezinta o sursa de caldura si mai eficienta decat solul, deoarece la adancimi mici, temperatura acesteia este relativ constanta in tot timpul anului, avand valori de 7…12°C, deci mai ridicate decat solul. Apa freatica trebuie sa se gaseasca la adancimi relativ reduse, care sa permita obtinerea autorizatiei de foraj, adica maxim 50…70m. Se recomanda totusi ca adancimea de la care este preluata apa freatica, in cazul locuintelor familiale, sa nu depaseasca 15 m, pentru ca la adancimi mai mari cresc mult costurile pentru realizarea celor doua foraje, precum si costurile de exploatare datorate inaltimii ridicate de pompare a apei freatice. Distanta dintre cele doua puturi trebuie sa fie de minim 15 m, iar amplasarea sa fie aleasa astfel incat sensul de curgere a apei sa fie dinspre putul din care este absorbita apa, spre cel in care este evacuata apa. Dezavantajele utilizarii apei freatice ca sursa de caldura, sunt reprezentate de faptul ca este necesar sa existe un debit suficient de mare al apei freatice, iar compozitia chimica trebuie sa se incadreze intre limite bine precizate din punctul de vedere al unor componenti cum sunt: carbonati acizi, sulfati, cloruri, amoniac, sulfit de sodiu, bioxid de carbon liber (extrem de agresiv), nitrati, hidrogen sulfurati, etc. Conditiile prezentate, destul de restrictive, reduc sensibil posibilitatile de utilizare a apei freatice ca sursa de caldura. Apa din lacuri si rauri poate fi utilizata de asemenea ca sursa de caldura, dar este necesara utilizarea unui circuit intermediar si trebuie evitata formarea de gheata pe colectorii amplasati in apa, deoarece gheata ar reduce mult intensitatea transferului termic dintre apa si agentul intermediar din colectori. Apa de mare este si mai usor de utilizat, deoarece la o adancime de cativa metri, nu se mai pune problema inghetarii acesteia, dar si in cazul apei de mare, trebuie utilizat un circuit intermediar pentru preluarea caldurii.
Aerul ca sursa de caldura
Aerul este cea mai ieftina si cea mai accesibila sursa de caldura. Aerul ca si sursa de caldura are cea mai mare disponibilitate dar cea mai mica eficienta., deoarece in comparatie cu temperatura solului sau a apei, temperatura aerului variaza foarte mult pe parcursul unui an, astfel incat atunci cand trebuie utilizat pentru incalzire temperatura este prea scazuta si atunci cand trebuie utilizat pentru racire, temperatura este prea ridicata, variatia de temperatura fiind cuprinsa intre -25 0C iarna si + 40 0C vara. La scaderea temperaturii exterioare, eficienta pompelor de caldura care utilizeaza aerul ca sursa de caldura, se reduce sensibil, ceea ce limiteaza posibilitatea utilizarii eficiente a acestor echipamente, la o perioada de timp de maxim 60 - 70 % din an, fiind indicata utilizarea combinata a acestora, impreuna cu alte sisteme de incalzire. Pe de alta parte, in perioadele mai calde ale anului, primavara, vara si toamna, cand temperatura aerului este mai ridicata, aceasta sursa de caldura poate fi folosita extrem de eficient pentru prepararea apei calde menajere.
Caldura reziduala
Caldura reziduala este cea mai eficienta sursa de caldura si utilizata de catre o pompa de caldura asigura cel mai mare coeficient de performanta, dezavantajul major este ca are o disponibilitate foarte limitata. Caldura reziduala o gasim de exemplu in aerul viciat din casa care trebuie evacuat si inlocuit permanent cu aer proaspat |
