Pompe de caldura

Pompe de caldura

Introducerea pe scara din ce in ce mai larga a pompelor de caldura cu comprimare mecanica de vapori in schemele de alimentare cu caldura a cladirilor este determinata de mai multe considerente:

• existenta unor surse gratuite de caldura de tipul: aer (aerul exterior sau aerul evacuat prin instalatiile de ventilare), apa (apa de suprafata, apa freatica, apa calda uzata evacuata prin instalatiile de canalizare, ape geotermale) si sol;
• superioritatea sistemelor care utilizeaza pompe de caldura, atat din punct de vedere economic, cat si din punct de vedere al protectiei mediului inconjurator prin reducerea semnificativa a emisiilor de CO2;
• inlaturarea inconvenientelor provocate de utilizarea combustibililor clasici (transport, stocare, poluare);
• posibilitatea utilizarii aceleiasi instalatii, printr-o simpla inversare a ciclului, pentru racire in anotimpul calduros.

Prin realizarea unor cladiri cu necesar de caldura redus, impuse de preturile in crestere ale energiei termice, suportate din ce in ce mai greu de consumatori, creste si eficienta sistemelor de incalzire ce utilizeaza surse de energie neconventionala.
Implementarea pompei de caldura intr-un sistem existent, conduce in mod firesc la interactiuni cu sursa (sursele) de caldura din componenta acestuia. De la caz la caz, pompa de caldura poate coopera cu sursele clasice existente sau le poate inlocui total daca efectul util (cantitatea si calitatea caldurii produse), precum si eficienta economica a solutiei sunt acceptabile. In cazul realizarii unui sistem nou de alimentare cu caldura avand in componenta si pompa de caldura, pot fi realizate inca din faza de conceptie a solutiei toate conditiile necesare unei perfecte integrari a pompei de caldura in ansamblul sistemului, astfel incat in toate situatiile functionale sa se obtina eficienta maxima.
Pompa de caldura obtine aproximativ trei sferturi din energia necesara pentru incalzire din mediul inconjurator, iar pentru restul pompa de caldura utilizeaza ca energie de actionare curent electric. Pompa de caldura ofera posibilitatea utilizarii caldurii ecologice (energie solara acumulata in sol, apa si aer) pentru o incalzire economica si ecologica. Pentru utilizarea practica a acestor surse de energie trebuie respectate urmatoarele criterii: disponibilitate suficienta, capacitate cat mai mare de acumulare, nivel cat mai ridicat de temperatura, regenerare suficienta, captare economica, timp redus de asteptare.

Regimuri de functionare a pompelor de caldura

Regimul de functionare a pompelor de caldura se adapteaza sistemului de distributie a energiei termice existent in cladiri. In cazul in care este necesara o temperatura pe conducta de ducere superioara temperaturii maxime pe ducere a pompei de caldura (55°C), atunci pompa de caldura va functiona numai in completarea unei surse de caldura clasice. In cladirile noi se va alege un sistem de distributie cu o temperatura maxima pe conducta de ducere de 35°C.

Din punct de vedere tehnic se pot diferentia urmatoarele regimuri de functionare:

• Regimul de functionare monovalent. In cazul regimului monovalent instalatia cu pompa de caldura acopera intregul necesar de caldura al cladirii. Sistemul de distributie trebuie dimensionat pentru o temperatura pe ducere inferioara temperaturii maxime pe ducere a pompei de caldura.
• Regimul de functionare bivalent. O instalatie de incalzire bivalenta are doua surse de caldura. Pompa de caldura cu actionare electrica este combinata cu cel putin o sursa de caldura pentru combustibili solizi, lichizi sau gazosi.
• Regimul de functionare monoenergetic este un regim de functionare bivalent la care cea de-a doua sursa de caldura (sursa auxiliara) functioneaza cu acelasi tip de energie (curent electric) ca si pompa de caldura.
• Caracteristici tarifare referitoare la regimurile de functionare. Pentru a face posibila functionarea economica a instalatiei de incalzire cu pompe de caldura, in unele tari, furnizorul de energie electrica ofera tarife speciale pentru pompe de caldura. Aceste tarife presupun de regula, ca alimentarea cu energie electrica a pompelor de caldura sa poata fi intrerupta in timpul in care reteaua este suprasolicitata.

De exemplu, alimentarea cu energie electrica a instalatiilor cu pompe de caldura cu regim de functionare monovalent, poate fi intrerupta in 24 de ore de trei ori pentru maximum doua ore. Timpii de functionare dintre doua intreruperi nu trebuie sa fie mai mici decat perioada de intrerupere anterioara.

In cazul instalatiilor cu pompe de caldura cu functionare bivalenta, alimentarea cu energie electrica se poate intrerupe in timpul perioadei de incalzire pentru maximum 960 ore. Pentru cladirile existente se recomanda regimul de functionare bivalent, deoarece exista o sursa de caldura, care de obicei se poate utiliza in continuare, pentru a putea acoperi sarcinile de varf din zilele reci de iarna cu temperaturi necesare pe ducere de peste 55°C. Pentru cladirile noi s-a dovedit util regimul de functionare monovalent, care se poate intrerupe. Pompa de caldura poate acoperi necesarul de caldura anual, iar perioadele de intrerupere nu conduc la perturbatii in functionare, deoarece, de exemplu, incalzirea prin pardoseala datorita capacitatii de acumulare, poate depasi perioadele de intrerupere fara a se constata modificari ale temperaturii de confort.

Functionarea pompelor de caldura

Functionarea pompelor de caldura are la baza principiul al doilea al termodinamicii care afirma ca, caldura nu trece, de la sine, de la un mediu cu o temperatura mai scazuta la un mediu cu o temperatura mai ridicata. Pentru a face posibila trecerea caldurii de la un mediu cu o temperatura mai scazuta la un mediu cu o temperatura mai ridicata este nevoie de un consum de lucru mecanic.

Prin utilizarea unei instalatii termice sub forma unei pompe de caldura se face posibila preluarea energiei termice solare, inmagazinata sub forma de caldura, din apa sol sau aer si folosirea ei pentru incalzirea locuintelor. Toate aceste surse de caldura, mai sus mentionate, reprezinta un acumulator al energiei solare, astfel incat utilizand aceste surse se utilizeaza, de fapt, indirect, energia solara. Pentru mediul din care se extrage caldura, apa, solul sau aerul, se foloseste denumirea de mediu racit, sau sursa calda. Mediul in care se valorifica caldura este denumit mediu incalzit sau sursa rece. In componenta unei pompe de caldura se regasesc in mod obligatoriu urmatoarele aparate: un compresor, un vaporizator, un condensator si un ventil de laminare, fara aceastea instalatia nu ar putea functiona.

Pe langa aceste aparate mai pot exista si altele in functie de specificul instalatiei, dar acestea vor fi regasite in orice instalatie termica sub forma de pompa de caldura.

Alte componente care mai pot fi regasite intr-o pompa de caldura sunt schimbatoarele de caldura intermediare a caror importanta le face sa fie folosite frecvent, precum si elementele de automatizare care realizeaza o crestere a randamentului instalatiei precum si o usurinta mare in utilizare.

Elementul esential in procesul de captare si cedare a energiei este agentul termic din circuitul interior al pompei de caldura. Acesta are proprietatea de a trece din stare lichida in stare de vapori reci la temperaturi scazute.

In interiorul unei pompe de caldura agentul termic sufera patru transformari ale starii termodinamice. Cele patru faze ale procesului de transfer termic care are loc in interiorul pompei de caldura se desfasoara astfel. Agentul termic lichid la aflat la o temperatura mai scazuta decat cea a mediului racit intra in vaporizator unde se produce transferul de caldura de la sursa calda la agentul termic. La iesirea din vaporizator agentul termic este in stare de vapori reci. Vaporii reci de agent termic intra in compresor unde, cu ajutorul energiei electrice, se produce cresterea de presiune si temperatura a acestora.

La iesirea din compresor vaporii calzi de agent termic vor avea o tempeatura mai mare decat cea a mediului incalzit. Vaporii calzi de agent termic intra in condensator unde se produce transferul de caldura de la vaporii calzi la apa din circuitul inchis al sistemului de incalzire al casei. La iesirea din condensator, in urma cedarii caldurii, agentul termic este in stare lichida cu o temperatura si o presiune mai mare decat cae a mediului racit. Agentul termic, lichid intra in ventilul de laminare, unde temperatura si presiunea acestuia scade pana la o valoare inferioara celei din mediul racit. Din acest moment ciclul se reia.

Raportul dintre puterea de incalzire a unei pompe de caldura si puterea electrica absorbita de la retea reprezinta coeficientul de performanta al acesteia, respectiv COP. In cazul pompelor de caldura de tip aer - apa, sol - apa sau apa - apa, coeficientul de performanta este cuprins intre 5,4 si 5,5. Aceasta inseamna ca 1 kWh de energie electrica absorbita produce, prin intermediul pompei de caldura, 5,4 pana la 5,5 kWh energie termica.

In figura 4.17. este prezentat circuitul pompelor de caldura

Fig. 4.17 Circuitul pompelor de caldura

Figura 4.18. prezinta principiul de functionare al pompelor de caldura:

Fig. 4.18 Principiul de functionare al pompelor de caldura

Toate pompele de caldura au la baza aceleasi principii de functionare, de fapt ele sunt identice, din punct de vedere constructiv si functional, chiar si cu instalatile frigorifice, diferenta dintre ele constand doar in intervalul de temperatura in care functioneaza si pentru care au fost construite. Natura sursei calde influeteaza, de exemplu, in mod direct pompa de caldura determinandu-i tipul vaporizatorului iar temperatura sursei calde determina temperatura de vaporizare.

Schema simplificata dupa care functioneaza instalatiile cu pompa de caldura in toate cele trei variante este prezentata in figura 4.19

Fig.4.19 Schema simplificata a instalatiei cu pompa de caldura

Ciclul Carnot inversat este ciclul dupa care functioneaza o pompa de caldura cu comprimare de vapori actionata electric (prescurtat PDC). Diagrama T-S a Ciclului Carnot inversat si ideal:

Fig.4.20. Ciclul Carnot de functionare a pompelor de caldura

4 -1 > vaporizare

2 - 3 > condensare

3 - 4 > expansiune

T=temperatura corpului care primeste caldura (agentul termic);

Tu= temperatura corpului din care se extrage caldura (sursa rece);

e=coeficient de eficienta dupa Carnot;

T-Tu = diferenta de temperatura intre corpul cald si corpul rece (temperatura exprimata in grade absolute Kelvin);

e = T/T-Tu

Suprafata a = energia preluata din mediul inconjurator ;

Suprafata b = energia consumata de compreseor ;

a+ b = energia totala cedata agentului termic;

s = entropia (continutul de energie la o stare data);

Dimensionarea pompelor de caldura

In cazul instalatiilor cu pompe de caldura este foarte importanta dimensionarea corecta a pompei de caldura, deoarece daca se aleg aparate prea mari atunci si costurile vor fi ridicate.

Se va stabili necesarul de caldura pentru cladire Qnec, conform metodologiei standardelor in vigoare. Pentru efectuarea ofertei de pompa de caldura este suficient sa se stabileasca necesarul estimativ de caldura prin inmultirea suprafetei incalzite cu un necesar de caldura specifica.

In cazul regimului de functionare monovalent, pentru a putea determina puterea termica necesara a pompei de caldura trebuie sa se ia in considerare suplimentele pentru eventualele perioade de intrerupere ale unitatii de alimentare cu energie electrica.
Pentru a acoperi necesarul de caldura maxim pe timpul zilei (24 h), datorita perioadelor de intrerupere de 3×2 ore sunt disponibile numai 18h/zi. Datorita inertiei cladirii nu se va tine seama de 2h, astfel incat puterea termica necesara a pompei de caldura, in kW, va fi:

Q_c=18kW

Perioadele de intrerupere apar numai in caz de nevoie.

Pompe de caldura aer-apa

Prima varianta analizata este pompa de caldura in varianta aer-apa care extrage energia solara, inmagazinata sub forma de caldura, din aerul exterior pe care o introduce in circutul pentru incalzirea locuintei. In prezent aceasta pompa de caldura poate fi utilizata pe durata intregului an, in cladiri construite conform standaredelor in vigoare, in regim monovalent sau monoenergetic, in combinatie cu o rezistenta elecrica.

Sursa de caldura aer, este foarte usor de obtinut si este disponibila peste tot, in cantitati nelimitate. Prin aer se intelege in acest context utilizarea aerului din exterior. Nu se accepta utilizarea ca sursa de caldura, in cladiri de locuit, a aerului interior pentru incalzirea locuintelor. Aceasta se poate realiza numai in cazuri speciale ca de exemplu in cazul utilizarii de caldura recuperata, in firme de productie si in industrie. In cazul pompelor de caldura pentru aer dimensionarea sursei de caldura se stabileste in functie de tipul constructiv si de dimensiunea aparatului. Cantitatea necesara de aer este dirijata de catre un ventilator incorporat in aparat, prin canale de aer, catre vaporizaor, care extrage caldura din el.

In figura 4.21. este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip aer-aer

Fig.4.20. Principiul de functionare al pompei de caldura de tip aer-aer

Fig.4.21. Instalatie termica cu pompa de caldura de tip aer-aer

Calculele variantelor de incalzire s-a efectuat pentru freonul, R134A, freon care este frecvent utilizat in aceste instalatii. Inainte de efectuarea calculelor parametrii starilor caracteristice au fost determinati cu ajutorul programului CoolPack. Calculele au fost efectuate pentru doua cazuri in primul caz s-a analizat situatia in care instalatia cu pompa de caldura functioneaza in regim monovalent iar in cel de-al doilea caz s-a analizat situatia in care instalatia functioneaza in regim monoenergetic.

Fig.4.22. Regimurile de functionare

Tabelul: Valorile temperaturilor care determina sarcina termica a condensatorului

 

Tabelul: 4.3. Valorile temperatzurilor care determina sarcina termica a vaporizatorului

In figurile 4.23. si 4.24. sunt prezentate diagramele functionalele ale instalatiilor cu pompa de caldura varianta aer-apa

Fig. 4.23. Diagramele functionale in cazul I, pentru freonul R134A

Fig. 4.24. Diagrama functionala in cazul II, pentru freonul R134A

Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice, care caracterizeaza functionarea instalatiei cu pompa de caldura, in varianta aer-apa, in cazul I, pentru freonul R134A sunt calculate in tabelul 4.4:

Tabelul: 4.4. Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice

Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice, care caracterizeaza functionarea instalatiei cu pompa de caldura, in varianta aer-apa, in cazul II, pentru freonul R134A sunt calculate in tabelul 4.5:

Tabelul: 4.5. Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice

Pompe de caldura sol-apa

Pompa de caldura in varianta sol apa utilizeaza energia solara , stocata in sol. Solul capteaza energia solara, fie direct prin radiatie, fie sub forma de caldura provenira de la ploi si din aer. Solul inmagazineaza si mentine caldura pe o perioada mai lunga de timp ceea ce conduce la un nivel de temperatura al sursei de caldura aproximativ constant de-a lungul unui an ceea ce faciliteaza functionarea pompelor de caldura cu un randament ridicat.

Temperatura solului a fost determinata cu ajutorul diagramei din figura

Fig. 4.25. Variatia temperaturii solului in functie de adancime si perioada anului

Fig. 4.26. Structura temperaturilor in profunzime spre Centrul Pamantului

Caldura acumulata in sol se preia prin schimbatoare de caldura montate orizontal, numite si colectori pentru sol, sau prin schimbatoare de caldura montate vertical asa numite sonde pentru sol. Aceste instalatii functioneaza de regula in regim monovalent si se utilizeaza aproximativ la fel cu cele care extrag caldura din apa freatica deoarece sondele si schimbatoarele de caldura se vor monta cat mai aproape de suprafata panzei freatice. Montarea sondelor si a schimbatoarelor de caldura la un nivel inferior panzei freatice nu se aproba de obicei, deoarece nu se poate preveni avarierea orizontului apei freatice. Astfel se va proteja apa potabila aflata la un nivel inferior.

Pompe de caldura utilizand solul ca sursa de caldura

Solul are proprietatea ca poate acumula si mentine energia solara pe o perioada mai lunga de timp, ceea ce conduce la un nivel de temperatura al sursei de caldura aproximativ constant de-a lungul intregului an si astfel la o functionare a pompelor de caldura cu eficienta ridicata.

Energia este captata de sol, fie direct sub forma de radiatii, fie indirect sub forma de caldura provenita de la ploi si din aer. Caldura acumulata in sol se preia prin schimbatoare de caldura montate orizontal (serpentine) sau vertical (sonde pentru sol).

Temperatura solului variaza in stratul superior in functie de anotimp (fig. 1). Imediat ce se coboara sub nivelul de inghet, aceste variatii sunt mult mai reduse.

Sistemul de utilizare a caldurii recuperate din sol este compus din:

• instalatia de captare a caldurii din sol;
• o instalatia de preparare a agentului termic folosind o pompa de caldura cu compresie.

Instalatiile vor functiona de regula in regim monovalent. Pompa termica preia caldura prin intermediul unei serpentine, ingropata in sol la adancimi cuprinse intre 0,5 si 2 m. La nivelul condensatorului, caldura extrasa din sol este transmisa intr-un circuit de incalzire si/sau preparare a apei calde de consum.

Preluarea caldurii din sol se poate face in sistem direct, cand serpentina ingropata in sol, parcursa de agentul frigorific, are rol de vaporizator sau in sistem indirect prin utilizarea unui sistem de apa glicolata (sarata), care transmite caldura extrasa din sol agentului de lucru la nivelul vaporizatorului de caldura. Serpentina poate fi confectionata din cupru, in cazul sistemelor directe, respectiv din tuburi din materiale plastice in cazul sistemelor indirecte.

Tuburile din material plastic (PE) se amplaseaza paralel, in sol, la o adancime de 1,2 pana la 1,5 m si in functie de diametrul ales al tubului, la o distanta de cca. 0,5.0,7 m, astfel incat pe fiecare m2 de suprafata de absorbtie sa fie montat cca. 1,43.2,00 m de tub. Lungimea tuburilor nu trebuie sa depaseasca 100 m, deoarece, in caz contrar, pierderile de presiune si astfel puterea pompei ar fi prea ridicate. U un sistem de incalzire echipat cu pompa de caldura monovalenta prevazuta cu schimbator de caldura tip serpentina, care alimenteaza cu energie termica o instalatie de incalzire de joasa temperatura. Caldura care se transfera din straturile inferioare ale solului spre suprafata este de numai 0,063.0,1 W/m2 si nu poate fi considerata o sursa de caldura utilizabila. De aceea marimea suprafetei necesare de sol depinde foarte mult de proprietatile termofizice ale solului si de energia radianta, adica de conditiile climatice. Capacitatea de acumulare si conductivitatea termica sunt cu atat mai mari cu cat solul este umectat suficient cu apa, cu cat cantitatea de componente minerale este mai ridicata si cu cat cantitatea de pori este mai redusa. Valorile puterii specifice de extractie qE pentru sol, sunt prezentate in tabelul 3. Suprafata necesara de sol se determina in functie de puterea de racire Qo a pompei de caldura. Puterea de racire a pompei de caldura se calculeaza ca diferenta intre puterea termica Qc a pompei de caldura si puterea electrica absorbita Pt:

La o putere specifica de extractie qE, rezulta suprafata necesara de sol data de relatia:

Datorita suprafetei mari necesare pentru montarea serpentinei este dificila realizarea chiar si in cazul cladirilor noi, din motive de spatiu. In special in salile aglomerate, cu suprafete foarte mici, spatiul este limitat. Din acest motiv se monteaza sonde verticale pentru sol, care se pot introduce la adancimi de 50.150 m. Sondele sunt fabricate de obicei din tuburi de polietilena. De regula se monteaza patru tuburi paralele (sonda cu tub dublu cu profil U). Apa sarata curge in jos din distribuitor in doua tuburi si este recirculata in sus prin celelalte doua tuburi spre colector. In tabelul 4 se prezinta puterea specifica de extractie qE, pentru sonde de sol. Distanta dintre doua sonde pentru sol trebuie sa fie de 5.6 m. Sondele pentru sol se monteaza, in functie de model, cu utilaje de foraj sau cu utilaje de infigere prin batere. Volumul nominal VN al vasului de expansiune cu membrana, in litri, pentru circuitul de apa sarata este data de relatia: unde:

in care: VA este volumul total al instalatiei (schimbator de caldura, conducta de alimentare, pompa de caldura), in litri; V - coeficient de siguranta (minimum 3 l), in litri; β - coeficient de dilatare (pentru Tyfocor = 0,01); pe - suprapresiunea finala admisa, in bar; psi - presiunea de purjare a supapei de siguranta, egala cu 3 bar; p_st - presiunea preliminara a azotului (0,5 bar).

In figura 4.27. sunt reprentate doua instalatii cu pompe de caldura de tip sol-apa:

a)

 

b)

Fig. 4.27. Instalatia cu pompa de caldura de tip sol-apa

a)-colectori pentru sol, b)-sonde

Captatorul plan Captarea caldurii din sol se realizeaza printr-un captator plan dispus sub forma unei serpentine amplasate in sol la adancimea cuprinsa intre 1,2 si 1,4 m. Distanta intre ramurile paralele ale serpentinei va fi de minim 80 cm.
Captatorul plan este realizat din mai multe serpentine cu lungimea de cca 100 m, realizate din tub polietilena PEHD 32x3 mm. Capetele serpentinelor sunt aduse intr-un camin colector la care este racordata pompa termica.

Acest model de captator presupune realizarea unui volum mare de sapatura, pe un teren intins ca suprafata: pentru un necesar de caldura de 15 kW, volumul sapaturii ajunge la 450 m3 pe o suprafata de 250 m2 (si este folosit cu precadere la constructii noi cu necesar de caldura mic).

Captatori spirala

Aceasta varianta de captare a caldurii din sol presupune amplasarea in santuri cu latimea de minim 80 cm si adancimea cuprinsa intre 1,6 si 2m a unor spirale realizate din teava de polietilena PEHD 32x3 mm, cu lungimea de 125m/spirala. Capetele spiralelor se vor monta intr-un camin colector, de unde este racordata pompa termica. Lungimea santurilor este intre 18 si 20 m, pentru a conferi o densitate corespunzatoare spiralei captatoare.   Cu acest tip de captator se pot extrage circa 100 - 125 W/m sant, dintr-un sol umed, coeziv.

 

Fig. 4.28. Instalatia relizata in localitatea Arad cu pompa de caldura de tip sol-apa

a)-sant colector, b)-camin colector

Pentru un necesar de caldura de 15 kW rezulta un volum de 210 m3 sapatura, pe o suprafata de 178 m2. Suprafata terenului trebuie sa fie suficient de mare pentru a asigura distanta minima dintre santurile in care se amplaseaza captatorii spirala. Aceasta forma de captare este folosita cu precadere pentru constructii existente (la care sistemul de incalzire este modernizat), iar terenul de deasupra captatorilor isi va pastra utilitatea.
Pentru montarea captatorilor au fost executate patru santuri cu lungimea de 18 m si adancimea de 1,8 m in care au fost dispuse cele patru spirale captatoare cu lungimea de 125 m fiecare. Capetele spiralelor au fost introduse in caminul colector si s-au racordat la distribuitorul si colectorul sistemului de captare al caldurii.

Captatori de adancime (sonde de adancime).

Utilizarea acestor tipuri de captatori de caldura presupune realizarea de foraje cu diametrul de 90 mm pana la adancimea de circa 100 m. In fiecare foraj sunt introdusi doi captatori care se racordeaza la capatul sondei.. Se pot extrage in felul acesta aproximativ 55W/m foraj, distanta minima dintre foraje fiind de 5 m.

Pentru un necesar de caldura de 15 kW este necesara realizarea a patru foraje la adancimea de 90m, care ocupa o suprafata mica de teren.

Tabelul:4 .6. Valorile temperaturilor care determina sarcina termica a condensatorului

 

Tabelul: 4.7. Valorile temperaturilor care determina sarcina termica a vaporizatorului

In figurile 4.29. si 4.30. sunt prezentate diagramele functionalele ale instalatiilor cu pompa de caldura varianta sol-apa

Fig. 4.29. Diagrama functionala in cazul I, pentru freonul R134A

Fig. 4.30. Diagrama functionala in cazul II, pentru freonul R134A

Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice, care caracterizeaza functionarea instalatiei cu pompa de caldura, in varianta sol-apa, in cazul I, pentru freonul R134A sunt calculate in tabelul 4.8:

Tabelul: 4.8. Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice

Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice, care caracterizeaza functionarea instalatiei cu pompa de caldura, in varianta sol-apa, in cazul II, pentru freonul R134A sunt calculate in tabelul 4.9:

Tabelul: 4.9. Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice

Pompe de caldura apa-apa

Utilizarea energiei solare acumulata in apa din panza freatica se face intr-un mod foarte asemanator cu cel descris mai sus in cazul utilizarii energiei solului. Apa freatica este un bun acumulator pentru caldura solara, care chiar si in zilele reci de iarna se mentine o temperatura constanta, de 7 pana la 12 °C, conform diagramei din fig. 4.25, fapt care reprezinta un avantaj. Datorita nivelului de temperatura constant al sursei de caldura, indicele de putere al pompei de caldura se mentine ridicat de-a lungul intregului an. In figura 4.31. este reprezentata o instalatie cu pompa de caldura de tip apa-apa:

 

Fig. 4.31. Instalatie termica cu pompa de caldura de tip apa-apa

1- pompa de caldura; 2-acumulator pentru instalatii de preparare apa calda menajera

Tabelul: 4.10. Valorile temperaturilor care determina sarcina termica a condensatorului

 

Tabelul: 4.11. Valorile temperaturilor care determina sarcina termica a vaporizatorului

In figurile 4.32. si 4.33. sunt prezentate diagramele functionalele ale instalatiilor cu pompa de caldura varianta apa-apa

Fig. 4.32. Diagrama functionala in cazul I, pentru freonul R134A

Fig. 4.33. Diagrama functionala in cazul II, pentru freonul R134A

Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice, care caracterizeaza functionarea instalatiei cu pompa de caldura, in varianta sol-apa, in cazul I, pentru freonul R134A sunt calculate in tabelul 4.12:

Tabelul: 4.12. Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice

Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice, care caracterizeaza functionarea instalatiei cu pompa de caldura, in varianta sol-apa, in cazul II, pentru freonul R134A sunt calculate in tabelul 4.13:

Tabelul: 4.13. Valorile parametrilor termofizici in punctele caracteristice

Valorile obtinute, in urma calculului efectuat cu ajutorul programului de calcul Microsoft Excel, pentru debitul masic de agent termic, sarcina termica a vaporizatorului, puterea termica a compresorului, coeficientul de performanta al instalatiei, in fiecere caz in parte sunt prezentate in tabelul 4.14:

Tabelul: 4.14. Valorile obtinute, in urma calculului

In urma variantelor analizate si a studiilor de piata prezentate in fig.4.34, pentru realizarea instalatiei e incalzire, am ales varianta cu pompe de caldura sol- apa

Fig. 4.34.Pompe de caldura- raspandire