Pompă de căldură

1. Generalitati. Descriere generala

Ce sunt pompele de caldurã ?

Pompele de cãldurã sunt utilaje moderne care se utilizeazã în ultimul timp ca o alternativã la centralele termice pe hidrocarburi, având însã o eficientã cu 50-80% mai mare.

Pompele de caldura sunt utilaje mecanice actionate electric si oferã posibilitãti tehnice de economisire de energie primarã (combustibil), în consecintã si cu îmbunatatirea protectiei mediului înconjurãtor, prin reducerea emisiilor de noxe (CO2,NOx).

În situatia realizãrii de constructii moderne, cu izolatie termicã îmbunatatitã si reducerea necesarului de caldurã, utilizarea pompelor de caldurã se preteazã în mod deosebit.

O pompã de caldurã preia aproximativ 75% din energia necesarã pentru încãlzire (climatizare) din mediul exterior iar pentru restul, utilizeazã energie electricã.

Cum functioneazã pompa de caldurã ?

O pompã de cãldurã poate functiona atât vara cât si iarna, ceea ce este foarte convenabil din punct de vedere al amortizãrii investitiei.

În perioada de iarnã cãldura poate fi captatã din mediul înconjurator prin serpentine plasate în aer, sol sau apã (ape freatice, ape curgãtoare sau lacuri), din pompa de cãldurã rezultând apã cu temperatura maximã de 45-50°C care serveste la incãlzirea clãdirilor.

Pe timp de varã cãldura preluatã din încãperi este evacuatã în mediu, realizându-se climatizarea prin instalatiile interioare aceleasi ca pentru încãlzire (ventiloconvectoare) prin care se vehiculeazã un agent la temperatura de min. 7°C.

Coeficientul de performantã uzual al pompelor de cãldurã este 3-4, ceea ce înseamnã cã la fiecare unitate de energie electricã introdusã în sistem obtinem 3-4 unitãti de energie termicã, diferenta de 2-3 unitãti provenind din mediul înconjurãtor.

Coeficientul de performantã este mai mare în perioada de încãlzire (iarna).

Totodata, coeficientul de performantã al pompelor de cãldurã cu sursa de preluare si evacuare a cãldurii apa, este superior celorlalte douã.

Avantaje :

- Economii mari realizate fatã de orice alt sistem clasic;

- Reduc cu 50 - 80% costurile la încãlzire si rãcire;

- Protejarea resurselor naturale si a mediului (nu polueazã);

- Echipamente silentioase;

- Nu este necesarã utilizarea cosurilor de fum;

- Nu folosesc flacãra deschisã neexistând pericol de explozie;

- Folosesc agenti frigorifici ecologici;

- Nu necesitã personal de exploatare, functionând complet automatizat;

- Fiabilitate ridicatã;

- Periada de functionare este de 25 ani.

2. Principiu de functionare

Modul de functionare al pompei de caldura corespunde modului de functionare al unui frigider dupa cum se vede si din figura :

Functionarea pompei de caldura

În cazul frigiderului, agentul de racire scoate caldura cu ajutorul vaporizatorului, iar prin intermediul condensatorului aparatului, aceasta se transfera in încapere. În cazul pompei de caldura, caldura se extrage din mediul înconjurator (sol, apa, aer) s i se conduce la sistemul de încalzire. Circuitul agregatului de racire se realizaeza conform legilor fizicii. Agentul de lucru, un lichid care atinge punctul de fierbere la o temperatura redusa, se conduce într-un circuit si consecutiv se evapora, se comprima, condenseaza si se destinde. În vaporizator se afla agent de lucru lichid la presiune redusa. Nivelul de temperatura al caldurii ecologice din vaporivator este mai ridicat decât domeniul de temperaturi de fierbere corespunzator presiunii agentului de lucru. Aceasta diferenta de temperatura conduce la o transmitere a caldurii ecologice asupra agentului de lucru, iar agentul de lucru fierbe si vaporizeaza. Caldura necesara se preia de la sursa de caldura. Vaporii rezultati din agentul de lucru se aspira continuu din vaporizator de catre compresor si se comprima. În timpul comprimarii cresc presiunea si temperatura vaporilor.

Vaporii agentului de lucru ajung din compresor în condensator care este înconjurat de agent termic. Temperatura agentului termic este mai redusa decât temperatura d e condensare a agentului de lucru, astfel încât vaporii se racesc si se lichefiaza din nou. Energia preluata în vaporizator si suplimentar, energia electrica transferata prin comprimare, se elibereaza în condensator prin condensare si se transfera agentului termic. În continuare se recircula agentul de lucru prin intermediul unui ventil de destindere în vaporizator. Agentul de lucru trece de la presiunea ridicata a condensatorului la presiunea redusa a vaporizatorului. La intrarea în vaporizator se ating din nou presiunea si temperatura initiala , astfel circuitul se închide.