pompecaldura.eu

Performanta tehnica si economica a pompei de caldura este strans legata de caracteristicile sursei de caldura. O sursa de caldura ideala pentru pompele de caldura in cladiri are o temperatura inalta si stabila in timpul sezonului rece, este abundenta si disponibila, nu este coroziva sau poluata, are proprietati favorabile termofizice si utilizarea acesteia necesita investitii reduse si costurile operationale mici. Cu toate acestea  in majoritatea cazurilor disponibilitatea  sursei de caldura este factorul cheie care determina utilizarea acesteia. Tabelul de mai jos prezinta frecventa utilizarii surselor de caldura cunoscute: aerul inconjurator si aerul evacuat, solul si apele subterane sunt surse de caldura practice pentru sistemele mici de pompe de caldura, in timp ce marea/lacul/apa raului, roca (geotermala) si a apele reziduale sunt utilizate pentru sistemele de pompe de caldura de capacitati mai mari.

Tabelul 1: frecventa utilizarii surselor de caldura

Sursa de caldura              Temperatura (° C)
Aerului ambient                         -10 -15
Aerul evacuat                               15 - 25
Apele subterane                           4 - 10
Apa din lac                                     0 - 10
Apa din rau                                     0 -10
Apa din mare                                 3 - 8
Roca din subteran                        0 - 5
Solul                                                0 -10
Apele uzate si apele reziduale   > 10
.

.

1. Aerul inconjurator este gratuit si disponibil pe scara larga, si este sursa de caldura cea mai frecventa pentru pompele de caldura. Aerul, ca sursa pentru pompe de caldura, cu toate acestea, realieaza in medie cu 10-30% mai mic factorul de performanta sezoniera (FPS), comparativ cu pompele de caldura cu sursa apa. Acest lucru se datoreaza in principal scaderii rapide a capacitatii si a performantei odata cu scaderea temperaturii in aerul liber exact in sezonul rece, diferenta de temperatura relativ mare dintre evaporator si energia necesara pentru decongelarea evaporatorului.

In zonele cu clima blanda si umeda, inghetul se va acumula pe suprafata externa a evaporatorului in intervalul de temperatura de 0-6 ° C, care conduce la capacitate si performanta redusa a sistemului de pompe de caldura. Decongelarea bobinei se realizeaza prin inversarea ciclului pompei de caldura sau prin alte mijloace mai putin eficiente energetic. Creste consumul de energie si per ansamblu coeficientul de performanta (COP) a pompei de caldura scade cu cresterea frecventei de dezghetare.

2. Evacuarea (ventilarea), aerul este o sursa de caldura comuna pentru pompele de caldura in cladirile rezidentiale si comerciale. Pompa de caldura recupereaza caldura din aerul de ventilatie si ofera apa si/sau incalzirea spatiului. Functionarea continua a sistemului de ventilatie este necesara in timpul sezonului de incalzire sau pe tot parcursul anului. Unele unitati sunt, de asemenea, concepute pentru a utiliza atat aerul evacuat cat si aerul inconjurator. Pentru cladirile mai mari pompele de caldura alimentate cu aerul evacuate (viciat) sunt adesea utilizate in combinatie cu unitati aer-aer de recuperare a caldurii.


3. Apa solului este disponibila cu temperaturi stabile (4-10 ° C) in cele mai multe regiuni. Sistemele deschise sau inchise sunt utilizate ca un robinet in cazul acestei surse de caldura. In sistemele deschise, apele subterane sunt pompate in sus, racite si apoi reinjectate in panza freatica printr-un put separate sau deversate la suprafata intr-o acumulare de apa. Sistemele deschise trebuie sa fie atent proiectate pentru a evita problemele cum ar fi inghetarea sau coroziunea. Sistemele inchise pot fi sisteme de expansiune directa, cu fluidul de lucru care se evapora in conducte subterane (schimbatorul de caldura) sau sisteme de genul cu bucla saramura. Datorita diferentei de temperatura suplimentare interne, sistemele de pompare saramura au in general o performanta mai slaba, dar sunt mai usor de intretinut. Un dezavantaj major al pompelor de caldura sol-apa este costul mai mic de instalare la sursa de caldura. In plus, reglementarile locale pot impune restrictii severe in ceea ce priveste interferarea cu panza freatica si posibilitatea de poluare a solului.

4. Sisteme cu sursa solul sunt utilizate pentru aplicatii rezidentiale si comerciale, si au avantaje similare cu sistemele cu sursa de apa, adica au temperaturi anuale relativ ridicate. Caldura este extrasa din tevi prevazute orizontal sau vertical in sol (orizontal - colaci in sol). Capacitatea termica a solului variaza in functie de continutul de umiditate si de conditiile climatice. Datorita extragerii caldurii din sol temperatura solului va scadea in timpul sezonului de incalzire (pet imp de iarna). In regiunile cele mai reci energia se extrage ca o caldura latenta cand solul ingheata. Cu toate acestea, vara, soarele va ridica la loc temperatura solului si recuperarea completa a temperaturii poate fi posibila.

5. Roca (caldura geotermala) poate fi folosita in regiunile cu sau fara aparitia neglijabila a apei subterane. Tipic, adancimea tevii variaza intre 100 - 200 de metri. Pentru o mai mare capacitate termica este nevoie ca gaurile forate sa fie inclinate pentru a ajunge la un volum mai mare de roca. Acest tip de pompa de caldura este intotdeauna legata de un sistem de saramura cu tevi sudate din plastic pentru extragerea caldurii din roci. Unele sisteme in cladirile comerciale utilizeaza roca de caldura si pentru extragerea temperaturii mai reci pet imp de vara. Din cauza costului relativ ridicat al operatiunii de foraj, roca este rareori atractiva economic pentru uzul casnic.

6. Raul si apa lacului este, in principiu, o sursa de caldura foarte buna, dar are dezavantajul major al temperaturii scazute in timpul iernii (aproape de 0 ° C). Mare grija trebuie avuta in proiectarea sistemului pentru a evita inghetarea vaporizatorului.


7. Apa de mare este o excelenta sursa de caldura, in anumite conditii, si este folosita in principal pentru instalatiile mijlocii si mari de pompe de caldura. La o adancime de 25-50 de metri, temperatura marii este constanta (5-8 ° C), iar formarea ghetii nu este in general o problema (punctul de congelare la -1 ° C si -2 ° C). Ambele sisteme sunt cu expansiune directa. Este foarte important sa se utilizeze schimbatoare rezistente la coroziune pentru a minimiza agatarea materiilor organice din conductele de apa de mare cat si pentru a nu coroda schimbatoarele de caldura, boilerele etc


8. Apele reziduale sunt caracterizate de o temperatura relativ ridicata si constanta pe tot parcursul anului. Exemple de surse de caldura posibile in aceasta categorie sunt deversarile din canale (apele uzate si tratate sau netratate cat si apa de canalizare), deseurile de apa industriala, apa de racire din procesele industriale sau de productie de energie electrica, energie termica din condensatorii de la uzinele de refrigerare. Constrangerile majore pentru utilizarea in cladiri rezidentiale si comerciale sunt, in general, distanta pana la utilizatorul final si disponibilitatea variabila a fluxului de caldura a deseurilor. Cu toate acestea apele reziduale pot servi ca o sursa de caldura ideala pentru pompele de caldura industriale pentru a realiza economii de energie in industrie (a se vedea capitolul pompele de caldura industriale).