Generalităţi - Încălzirea în creştere a climei şi efectele ei asupra omului şi a naturii, preţurile energiei în continuă creştere dar şi dependenţa tot mai mare de surse fosile de energie creează necesitatea unor soluţii durabile de punere la dispoziţie a energiei necesare. Şi aici este vorba în primul rând despre construcţia privată de locuinţe, deoarece aici marea parte a energiei este necesară pentru încălzirea clădirilor şi a apei potabile. Într-o măsură tot mai mare creşte şi dorinţa proprietarilor de case de a avea posibilitatea răcirii clădirilor lor în timpul verii. Dacă până acum producerea căldurii s-a realizat în principal prin arderea combustibilului fosil (petrol sau gaz), iar răcirea clădirii printr-o instalaţie de climatizare separată, acum toate aceste funcţii pot fi acoperite cu un singur aparat cu ajutorul pompei de căldură. În acelaşi timp, pompa de căldură utilizează cca. 75 % energie gratuită şi fără emisii din mediul înconjurător.
Mod de funcţionare - Cei mai mulţi oameni au o pompă de căldură transformată în casă fără să ştie acest lucru. Frigiderul, respectiv lada frigorifică funcţionează ca o pompă de căldură, doar că partea de utilizare este inversată. În timp ce la frigider este utilizată partea "rece", la pompa de căldură se utilizează în principal partea "caldă". Pompa de căldură extrage din mediul înconjurător - pământ, apă sau aer - căldura, o "pompează" la un nivel mai mare de căldură şi transmite apoi căldura "mai mare" la un sistem de încălzire. Aceasta se întâmplă într-un circuit închis, în care circulă un agent frigorific. Principalele componente ale acestui circuit sunt vaporizatorul, compresorul, condensatorul şi ventilul de destindere. Componentele au următoarele funcţii:
Vaporizatorul - la fel ca şi condensatorul, este un schimbător de căldură al cărui funcţie constă în schimbul de energie termică. Agentul frigorific trece prin vaporizator la o presiune mică şi temperatură scăzută. În acest proces, el preia căldura din mediul ambiant (sursă de căldură) şi se evaporă. Acest lucru presupune că temperatura sursei de căldură este mai mare decât temperatura agentului frigorific, deoarece în caz contrar nu ar fi transmisă căldura (legea a 2-a a termodinamicii: "Căldura nu poate trece singură de la un corp cu temperatură scăzută la un corp cu temperatură mare").
Compresorul - îndeplineşte funcţia de a aspira agentul frigorific vaporizat din vaporizator şi de a-l aduce la un nivel de presiune mare, respectiv la un nivel de temperatură ridicat. În acest scop, compresorul are nevoie de energie de acţionare pentru a realiza compresarea. Această energie de acţionare este pusă la dispoziţie de obicei prin curentul de la alimentarea publică cu curent electric. Vaporii de agent frigorific supraîncălziţi se scurg din compresor în condensator.
Condensatorul - În condensator, numit adesea şi fluidificator, agentul frigorific supraîncălzit cedează energia termică către agentul termic mai rece (de ex. apa pentru sistemul de încălzire). Datorită diferenţei de temperatură, căldura de la agentul frigorific trece la agentul termic. Astfel, agentul frigorific condenzează (trecerea de la forma de vapori la agentul frigorific lichid) şi agentul termic se încălzeşte. Presiunea însă tot timpul constantă.
Vana de destindere - îndeplineşte funcţia de a reduce din nou presiunea mare, creată de compresor, pentru a reduce astfel temperatura agentului frigorific sub temperatura sursei de căldură, pentru ca circuitul să poată începe din nou. În mod suplimentar, vana de destindere îndeplineşte funcţia de a alimenta vaporizatorul acea cantitate de agent frigorific, care poate fi transformată în vaporizator în agent frigorific în formă de vapori.
Întrebuinţarea - În principal pompa de căldură îndeplineşte funcţia de a produce căldură. Aceasta poate fi utilizată în funcţie de instalare şi întrebuinţarea pentru încălzirea agentului pentru încălzire sau a apei potabile. În funcţie de tipul de pompă de căldură selectat, respectiv de integrarea hidraulică a componentelor instalaţiei, se poate şi răci cu pompa de căldură.
Răcirea cu pompa de căldură - La nevoie, cu pompa de căldură REHAU corespunzătoare se poate şi răci. În acest sens se diferenţiază între două tipuri de răcire:
Răcirea activă - În cazul răcirii active, direcţia de curgere a agentului frigorific şi astfel funcţia vaporizatorului şi a condensatorului, este inversată. Acest lucru se realizează cu ajutorul unei vane integrată cu patru căi. Condensatorul din regimul de încălzire devine vaporizator în regim de răcire şi preia energia termică de ex. de la un sistem de încălzire/răcire REHAU cu suprafeţe radiante. Vaporizator din regimul de încălzire devine condensator în regimul de răcire şi transferă energia termică către sursa de căldură mai rece (de ex. soluţie sărată), în acest caz un consumător de căldură. În cazul răcirii active, compresorul este în funcţiune ("răcire activă"). Pentru răcirea activă se comercializează o variantă proprie de aparat.
Răcirea pasivă - În cazul răcirii pasive, energia termică din clădire este transferată direct către consumătorul de căldură mai rece, fără ca în acest scop compresorul să fie în funcţiune ("răcire pasivă"). Acest lucru se realizează cu ajutorul unui schimbător de căldură între sistemul de răcire şi sursa de căldură. În cazul răcirii pasive, capacitatea de răcire care poate fi atinsă depinde foarte mult de nivelul de temperatură al sursei de căldură, în acest caz consumătorul de căldură. Răcirea pasivă este posibilă în principiu doar cu pompele de căldură REHAU GEO şi AQUA, cu consumătorii de căldură soluţie sărată, respectiv apa freatică, deoarece aerul ca absorbant al căldurii (pompa de căldură REHAU AERO) nu este potrivit pentru răcirea pasivă.
Sursa de căldură - Pentru o exploatare eficientă şi de durată, pompa de căldură are nevoie de o sursă de căldură, care pune la dispoziţie căldură în cantitate suficientă şi la un nivel de temperatură potrivit. Cu cât temperatura sursei de căldură este mai mare (până la max. 25 °C), cu atât mai mare este capacitatea de încălzire şi cu atât mai eficient poate lucra pompa de căldură în caz de încălzire. În caz de răcire, temperatura consumătorului de căldură trebuie să fie cât mai redusă. În acest scop sunt indicate în domeniul locuinţelor în principal cele trei surse de căldură: pământul, apa sau aerul. Toate trei sursele de căldură au avantajele lor şi trebuie analizate exact în funcţie de locul amplasării, disponibilitate şi cerinţele pompei de căldură. Pentru toate trei sursele de căldură REHAU oferă pompa de căldură potrivită.
Sol - Solul poate acumula energie solară în cantităţi mari. Această energie este fie absorbită de către sol în formă de radiaţie solară directă, sau este preluată de către sol prin intermediul ploii şi al aerului. Energia acumulată în pământ poate fi colectată prin colectoare de căldură a pământului, sonde în pământ sau prin piloţi energetici şi poate fi transferată pompei de căldură (în regimul de încălzire). Este vorba aici despre un sistem închis de conducte, în care circulă agentul termic, aşa numita soluţie sărată (amestec din apă şi antigel). În acest circuit, soluţia sărată preia în regim de încălzire căldură din pământ şi o transferă vaporizatorului de la pompa de căldură. Pentru captarea căldurii solului, REHAU oferă prin intermediul produsului RAUGEO Systemtechnik un program complet.
Sondă verticala în pământ - nivel de temperatură al pământului bun pe parcursul întregului an ceea ce inseamna un COP mare al pompei de caldura respectiv un consum redus de curent, necesita o suprafaţă de sol redusa pentru montaj, este adecvat pentru incalzire, răcire activă şi pasivă, implica cheltuieli de investiţie mai mari
Colector de căldură orizontal in pamant - pozarea este foarte simplă, varianta ieftină, indicat doar condiţionat pentru răcire, necesita o suprafaţă mare de teren pentru instalare, este posibilă afectarea vegetaţiei
Aer - Aerul stă la dispoziţie peste tot în cantitate suficientă. Din acest motiv, utilizarea lui ca sursă de căldură pentru pompa de căldură este foarte practică. Cu un ventilator, aerul exterior este aspirat de către pompa de căldură. Aerul exterior transmite la vaporizator o parte a căldurii sale agentului frigorific şi se răceşte în acest proces. În funcţie de locul de amplasare, aerul exterior este supus unor variaţii mari ale temperaturii în cursul anului. Cu aceste variaţii se modifică şi capacitatea de încălzire a pompei de căldură, lucru care trebuie luat în considerare la dimensionarea pompei; "utilizare" simplă a sursei de căldură, necesar redus de spaţiu, când temperatura exterioară scade, scade şi eficienţa şi capacitatea de încălzire a pompei de căldură, posibilă emisie de zgomot a ventilatorului
Apă freatică - Pe baza temperaturii sale mari şi constante, apa freatică constituie o sursă de căldură potrivită pentru pompele de căldură. Printr-o fântâna de exploatare, care extrage apa din sol, apa freatică ajunge la pompa de căldură şi cedează acolo o parte din energia ei termică. Apoi, apa freatică răcită (la regimul de încălzire) este introdusă din nou în sol printr-o aşa-numită fântâna de filtrare. Deoarece compoziţia apei freatice diferă foarte mult de la regiune la regiune, este necesară efectuarea unei analize a apei, pentru a evita deteriorările pompei de căldură, respectiv o deteriorare a modului de funcţionare al fântânilor. În mod suplimentar, apa freatică trebuie să stea la dispoziţie în cantitate suficientă şi la un nivel de temperatură potrivit pentru a acoperi în mod corespunzător necesarul de energie pompă de căldură. Utilizarea apei de suprafaţă nu este tratată mai amănunţit în aceste "Informaţii tehnice", deoarece este vorba despre o aplicaţie specială; nivel de temperatură mare pe parcursul întregului an, este posibilă exploatarea eficientă a pompei de căldură, adecvat pentru răcire activă şi pasivă, cheltuieli de investiţie mari, necesară autorizatii si avize de cele mai multe ori, calitatea apei trebuie să fie corespunzătoare, - apa trebuie să stea la dispoziţie pe termen lung în cantitate suficientă
Mod de funcţionare - În funcţie de necesarul de căldură al unei clădiri şi de sursa de căldură selectată, pentru o pompă de căldură rezultă moduri de funcţionare diferite:
Monovalent - În cazul acestui mod de funcţionare, necesarul de căldură al clădirii este acoperit complet de pompa de căldură. Pentru acest mod de funcţionare sunt indicate în mod deosebit pompele de căldură cu soluţie sărată/apă şi cu apă/apă, deoarece ambele surse de căldură au un nivel de temperatură aproape constant pe durata întregului an.
Monoenergetic - În cazul modului de funcţionare monoenergetic, în afara pompei de căldură mai este utilizată şi o încălzire electrică, de cele mai multe ori o rezistenţă electică de încălzit, pentru acoperirea necesarului de căldură. Acest lucru poate fi necesar în special la pompele de căldură aer/apă, deoarece capacitatea acestora de încălzire şi eficienţa lor scade concomitent cu scăderea temperaturii exterioare. Pompa de căldură este dimensionată la cca. 70 - 85 % din necesarul de căldură.
Bivalent - În cazul modului de funcţionare bivalent, în afara pompei de căldură mai este utilizat încă un producător de căldură (de ex. cazan cu ulei sau gaz) pentru acoperirea necesarului de căldură. Acest mod de funcţionare este utilizat în special la montaje, când există deja un producător de căldură iar pompa de căldură este instalată ulterior. În cadrul acestui mod de funcţionare se face diferenţa între un mod de funcţionare bivalent-alternativ şi unul bivalent-paralel. În cazul modului de funcţionare alternativ, al 2-lea producător de căldură este activat de la o anumită temperatură exterioară şi pompa de căldură este oprită. În cazul modului de funcţionare paralel, al 2-lea producător de căldură este activat suplimentar de la o anumită temperatură exterioară iar pompa de căldură rămâne în continuare în funcţiune. În funcţie de modul de funcţionare, pompa de căldură este dimensionată la cca. 50 - 70 % din necesarul de căldură.
Denumirea pompelor de căldură - Puterea pompei de căldură depinde foarte mult de sursa de căldură şi de consumătorul de căldură (de ex. încălzirea/răcirea REHAU prin suprafeţe radiante). Din acest motiv, indicaţiile de putere din fişele tehnice ale pompelor de căldură sunt indicate întotdeauna în combinaţie cu temperatura de intrare a sursei de căldură şi cu temperatura de ieşire a consumătorului de căldură. Temperaturile se referă la valori ale temperaturii stabilite în norma europeană de verificare EN 14511, respectiv în norma anterioară acesteia, EN 255. Indicarea puterii fără temperaturile aferente nu exprimă nimic. Pentru a recunoaşte, despre care agent termic este vorba, înaintea indicării temperaturii se scrie o prescurtare. Prescurtările se referă adesea la termenul în limba engleză pentru agentul termic.
