Instalația de încălzire și de preparare a apei calde menajere cu ajutorul unei pompe de căldură pentru un imobil

Rezumat

Această lucrare prezintă instalaţia pentru încălzirea unui imobil cu birouri folosind o pompă de căldură. Pompa de căldură este un sistem de încălzire care utilizează surse regenerabile de căldură.

Sistemele de încălzire care utilizează energie regenerabilă, însoţite de eficienţa termică ridicată a clădirilor, sunt foarte importante pentru reducerea emisiilor de CO2 şi a consumului de combustibil, subiecte de larg interes în Uniunea Europeană.

Nici una dintre soluţiile de încălzire, care folosesc surse regenerabile de energie nu sunt nici pe departe mai puţin convenabile, sau mai dificil de utilizat decât soluţiile moderne care utilizează combustibili lichizi sau gazoşi, datorită posibilităţii de reglare a puterii şi a controlului automatizat.

Prima parte a lucrării conţine un scurt memoriu tehnic în care se prezintă rolul şi funcţionarea sistemelor de încălzire imobilelor, importanţa utilizării surselor regenerabile de energie, modul în care este amplasat imobilul cu birouri considerat, dimensiunile acestuia, precum şi temperaturile care intervin în efectuarea calculelor pentru determinarea necesarului de căldură specific acestui imobil.

A doua parte a lucrării conţine memoriul justificativ, de calcul, care este structurat în zece capitole. În primul capitol s-a calculat influenţa unui strat de izolaţie termică asupra necesarului de căldură. Al doilea capitol prezintă calculul necesarului de căldura pentru imobilul cu birouri considerat În cel de-al treilea capitol s-au prezentat soluţiile tehnice de încălzire care utilizează pompe de căldură În capitolul al patrulea s-a efectuat o analiză pentru alegerea ciclului si agentului pentru pompa de căldură utilizată. În capitolul cinci s-a efectuat calculul termic al sistemului de încălzire utilizând diferite pompe de căldură. Capitolul şase prezintă analiza tehnico-economică şi alegerea soluţiei optime a pompei de căldură. În capitolul şapte este prezentat calculul de dimensionare şi alegere a aparatelor componente. Capitolul opt cuprinde schema de automatizare a instalaţiei termice cu pompă de căldură. Capitolul al nouălea conţine o temă tehnologică, mai precis un itinerar tehnologic efectuat în scopul realizării unui reper aflat în componenţa instalaţiei termice proiectate. În capitolul zece este prezentată tema economică.

La finalul lucrării a fost ataşată lista bibliografică. Desenele realizate, sunt ataşate de asemenea, la finalul proiectului, împreună cu restul datelor, fiind stocate pe CD.

I.Memoriu tehnic

1. Descrierea rolului şi funcţionării sistemelor de încălzire a imobilelor

Pentru a asigura confortul termic necesar desfăşurării, în bune condiţii, a activităţilor, orice imobil trebuie prevăzut cu o instalaţie pentru încălzire, care să poată acoperi necesarul de căldură şi debitul necesar de apă caldă menajeră.

Instalaţia termică transformă energia calorică a combustibililor în energie termică. Dintre combustibilii utilizaţi în instalaţiile termice cea mai mare pondere o au combustibili fosili cum ar fi gazul metan, lemnul , cărbunele

Unul din principalele obiective ale politicilor energetice mondiale este reducerea consumurilor de combustibil fosil. În această ordine de idei, folosirea surselor regenerabile de energie, pentru încălzirea locuinţelor, este un obiectiv interesant care are ca scop, în contextul dezvoltării durabile, creşterea siguranţei în alimentarea cu energie, protejarea mediului înconjurător şi dezvoltarea la scară comercială a tehnologiilor energetice viabile.

Instalaţiile termice care folosesc surse de energie regenerabile sunt, în prezent, o soluţie bună pentru o energie ieftină şi relativ curată. Deoarece energiile regenerabile nu produc emisii poluante prezintă reale avantaje pentru mediul mondial şi pentru combaterea poluării locale. Obiectivul principal al folosirii energiilor regenerabile îl reprezintă reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Studiile oamenilor de ştiinţă au devenit în ultimii ani din ce în ce mai unanime în a aprecia că o creştere puternică a emisiilor mondiale de gaze cu efect de seră va conduce la o încălzire globală a atmosferei terestre de 2 - 6 oC, până la sfârşitul acestui secol, cu efecte dezastroase asupra mediului înconjurător.

Ţinând seama de timpul de implementare a unor noi tehnologii şi de înlocuire a instalaţiilor existente, este necesar să se accelereze ritmul de dezvoltare a noilor tehnologii curate şi a celor care presupun consumuri energetice reduse.

Pentru utilizarea practică a surselor de energie pe lângă o temperatură cât mai constantă pe parcursul întregului an mai trebuie respectate următoarele criterii:

- disponibilitate suficientă

- capacitate cât mai mare de acumulare

- nivel cât mai ridicat de temperatură

- regenerare suficientă

- captare economică

- timp redus de aşteptare

- să nu fie corozivă

Utilizarea aerului drept sursă de căldură se recomandă în special în cazul clădirilor existente, unde pompele de căldură aer-apă sau aer-aer îşi pot aduce contribuţia la încălzire prin funcţionarea în sistem bivalent, completând deci încălzirea clasică bazată pe arderea unui combustibil.

Puterea termică a agregatelor de pompa de căldură funcţionând cu aer ca sursă de căldură este stabilită de către constructorul acestora încă din fabrică.

Pompele de căldură aer-apă pot funcţiona pe perioada întregului an, întocmai ca şi pompele de căldură ce extrag căldura din sol sau din apa freatică.

Trebuie însă observat faptul că puterea termică de încălzire a unei astfel de pompe de căldură variază foarte mult în funcţie de temperatura aerului sursă de căldură. Astfel, la începutul şi sfârşitul perioadei de încălzire (toamna şi primăvara), puterea termică de încălzire este mult mai mare decât în cea mai rece zi a anului şi simţitor mai mare decât necesarul de căldură al clădirii(dacă pompa de căldură a fost gândită să funcţioneze în regim monovalent).

Din acest motiv , un astfel tip de pompă de căldură trebuie dotată cu un sistem de reglare a puterii termice livrate consumatorului de căldură.

Aerul evacuat din sistemele de climatizare reprezintă o sursă de căldură obişnuită pentru pompele de căldură din clădirile comerciale şi rezidenţiale. Prin recuperarea căldurii din aerul evacuat, pompele de căldură realizează încălzirea apei şi/sau a spaţiilor. În timpul perioadei de încălzire sau chiar în decursul întregului an este necesară funcţionarea continuă a sistemului de climatizare-ventilare. Unele tipuri de pompe de căldură sunt astfel proiectate încât să utilizeze atât aer ambiant cât şi aer evacuat.

În cazul clădirilor mari, pompele de căldură având ca sursă de căldură aerul evacuat sunt

de multe ori cuplate cu sisteme de recuperare a căldurii de tipul aer-aer.