Pompa Termică

INTRODUCERE

O pompă de căldură este o instalaţie care, consumând lucru mecanic, transferă căldură de la un mediu de temperatură mai joasă (mai rece) la altul de temperatură mai înaltă (mai cald). Cantitatea de căldură transmisă mediului cald este mai mare decât lucrul mecanic consumat. Aceste instalaţii se folosesc în general pentru încălzire. Pompa de caldură este un dispozitiv cu ajutorul căruia se poate transporta căldură de la o locaţie ("sursă") la o altă locaţie ("radiator" sau "schimbător de căldură") folosind lucru mecanic, de obicei în sens invers direcţiei naturale de transmitere a căldurii. Majoritatea pompelor de căldură sunt folosite pentru a muta căldura de la o sursă cu temperatură mai mică la un radiator cu temperatură mai mare. Cele mai comune exemple de astfel de pompe se regăsesc în frigidere, congelatoare, aparate de aer condiţionat şi invertoare de căldură. Funcţionarea pompelor de căldură se bazează pe proprietăţile unui fluid la schimbarea stării de agregare, mai precis la lichefiere si evaporare. Cel mai adesea pompele de căldură extrag căldura din aer sau pământ, motiv pentru care unele din ele nu mai lucrează eficient când temperatura mediului scade sub -5°C. Cele mai întâlnite pompe de căldură funcţionează prin exploatarea proprietăţilor fizice ale unui fluid cunoscut sub denumirea de "agent frigorific" atunci când acesta trece prin procese de evaporare şi de condensare. Fluidul de lucru, în stare gazoasă, este sub presiune şi circulat prin sistem prin intermediul unui compresor. La ieşirea din compresor, gazul acum fierbinte şi sub presiune mare este răcit într-un schimbător de căldură numit "condensator", până când condensează într-un lichid aflat la o presiune mare şi o temperatură moderată. Agentul frigorific condensat trece apoi printr-un dispozitiv de scădere a presiunii ca o supapă de expansiune, un tub capilar, sau eventual un dispozitiv extractor de lucru mecanic, cum ar fi o turbină. După acest dispozitiv, lichidul refrigerant aflat acum într-o stare quasi-lichidă trece printr-un alt schimbător de căldură numit "evaporator" în care agentul refrigerant se evaporă prin absorbţie de căldură. Fluidul revine astfel la compresor şi ciclul se repetă.

Până în anii 1990, agenţii frigorifici folosiţi cu preponderenţă erau clorofluorocarburi, cum ar fi R-12, parte din clasa florurilor clasice. Producţia acestor agenţi a fost oprită in 1995 datorită impactului negativ pe care aceştia îl aveau asupra stratului de ozon. Au fost inlocuiţi cu hidroclorofluorocarburi, mai cunoscute ca R-134a. Aceşti agenţi au înlăturat problemele legate de instabilitatea clorului la expunerea la ultraviolete, dar aveau eficienţă mai scăzută comparativ cu R-12, necesitând un aport mai mare de energie mecanică. În aceeaşi perioadă s-au mai introdus amoniacul (NH3) şi propanul sau butanul, mai puţin corozivi, dar inflamabili. Cele două tipuri principale de pompe de căldură sunt pompe de căldură cu compresie şi pompe de căldură cu absorbţie. Pompe de căldură cu compresie întotdeauna funcţionează pe energie mecanică (prin energie electrică), în timp ce pompele de căldură cu absorbţie pot rula şi pe căldură ca sursă de energie.Comparaţie între instalaţiile frigorifice şi pompele de căldură: din punct de vedere principial ciclul termodinamic inversat după care funcţionează cele două tipuri de instalaţii este identic, ceea ce diferă este numai nivelul de temperatură la care se găsesc sursele de căldură faţă de temperatura mediului ambiant notată cu Ta [K].

SARCINA LUCRARII

Fiind dată o incintă cu dimensiunile 10 x 10 x 6,5, se cere de determinat fluxurile de căldură dacă temperatura interioară trebuie menţinută la , iar cea a mediului exterior , iar umeditatea relativă a aerului în incintă , şi exterioară , multiplul de circulaţie al aerului

Tabelul 1 – Date iniţiale

material Grosime, m Conductivitatea termică, W/(m•K)

Pereţi Tencuială pe ciment-nisip 0,02 0,58

Cărămizi din silicon 0,25 0,70

Tencuială pe ciment p-pe 0,02 0,35

Podea Beton-armat 0,02 1,69

D.S.P 0,02 0,128

Lindiu 0,01 0,31

Tavan Tencuială din interior pe ciment nisip 0,02 0,58

Beton-armat 0,3 1,69

Strat izolant din vată minerală 0,2 0,049

Ciment din azbest 0,03 0,41

Pentru transferul de căldură prin podea se adoptă un coeficient de corecţie (pentru construcţii ce se află la nivelul solului si fără de ferestre) ;

Cunoscînd fluxurile de căldură dimensionăm pompa termică cu compresie de vapori şi alegem numărul necesar de compresoare de tip ”Полу герметичные винтовые”şi condensatoare pentru satisfacerea sarcinii frigorifice a incintei;