Pompe de căldură

Ce sunt pompele de caldura?

Pompele de caldura sunt produse relativ noi pe piata romaneasca dar foarte cunoscute si folosite in tarile din vestul Europei mai ales in tarile Scandinave. Chiar si pe aceste piete produsul este relativ nou dar in ultimii ani pompele de caldura au devenit foarte populare. In Suedia, de exemplu, mai mult de 80% din imobile, avand cele mai diverse destinatii – vile, apartamente, scoli, gradinite, primarii, sedii de banci si in special hoteluri – sunt incalzite cu pompe de caldura. Cu toate ca investitiile de inceput sunt mari, comparativ cu o centrala pe gaze sau lemne, tot mai multi proprietari de case, vile sau cladiri opteaza pentru aceasta forma de incalzire si producere a apei calde menajere datorita in primul rand costurilor scazute de intretinere si functionare. De fapt pompele de caldura produc de 3-5 ori mai multa energie decat consuma. La prima vedere aceasta suna ca un hocus pocus dar adevarul este ca pompele de caldura preiau energia existenta in mediul inconjurator chiar si la temperaturi scazute. Aceasta energie este procesata de pompa termica si este livrata in instalatia de incalzire la o temperatura de 45-55 grade Celsius. In fapt, pentru fiecare kilowat de energie electrica absorbit de compresorul pompei de la reteaua electrica, pompa livreaza in medie intre 4 si 5,5 kilowati energie termica. Din acestia, energia pe care clientul o plateste este cea necesara functionarii compresorului din instalatia pompei de caldura, adica numai cca ¼ din energia termica livrata de pompa de caldura.Cum este posibil acet lucru ? Foarte simplu. Diferenta de ¾ din valoarea energiei termice livrata de pompa de caldura este absorbita de aceasta din mediu (aer, apa, sol, etc) si este gratis.

Partile componente principale ale unei pompe de caldura sunt urmatoarele: un condensator, un ventil de expasiune (laminare), un vaporizator, un compresor si tevi din cupru prin care curge agentul frigorific de transport al caldurii. Acest agent frigorific actioneaza intr-un sistem inchis de conducte, ceea ce inseamna ca agentul nu are nici un fel de contact cu mediul inconjurator. Agentii frigorifici cei mai folositi de producatorii suedezi sunt agenti frigorifici fara clor (dupa noile reguli UE) care au o influenta negativa scazuta asupra mediului. Cel mai utilizat este R134a, un agent stabil care nu uzeaza foarte mult compresorul dar care fiind compus din molecule mici necesita un compresor cu capacitate mai mare (deci costuri ceva mai mari). Se mai utilizeaza agentii din grupa glimer (un amestec de mai multe gaze care au temperaturi diferite de vaporizare) R 407C si R 410 A care lucreaza la presiuni si temperaturi mai ridicate decat R134a dar nu au nevoie de un compresor de capacitate mare. Incepand din anul 2002 in Suedia (si implicit in intreaga Europa inclusiv in Romania) este interzisa folosirea agentilor frigorifici care contin clor (tip R12, sau R502) si este interzisa completarea instalatiilor cu agent frigorific R22. Agentii folositi in pompele de caldura au proprietatea ca se vaporizeaza (fierb) la temperaturi foarte scazute (ex: R134a la fierbe la temperatura de -26°C iar R410A fierbe la temperatura de –40°C).

Principiul de functionare

Principiul de functionare al pompelor de caldura este acelasi cu al oricarei masini frigorifice dar inversat, in sensul ca daca in cazul frigiderului vaporizatorul se afla in frigider si condensatorul in spatele frigiderului, in cazul pompelor termice, caldura condensatorului este transferata sistemului de incalzire in timp ce temperatura scazuta a vaporizatorului nu este folosita pe timp de iarna. In schimb, temperatura scazuta obtinuta in vaporizator poate fi folosita pe timp de vara pentru climatizarea cladirilor, in felul acesta pompa de caldura poate fi folosita atat pentru caldura cat si pentru climatizare. Producatorii de pompe de caldura chiar indica folosirea climatizarii pe timp de vara pentru ca prin climatizare se introduce in pamant caldura preluata de pompa din cladiri, aceasta inmagazinandu-se pentru iarna cu consecinta cresterii eficientei pompei de caldura.

Comparativ, daca se calculeaza costurile de instalare necesare unei pompe de caldura care functioneaza atat pe incalzire cat si pe climatizare atunci aceste costuri sunt comparabile cu cele necesare pentru instalarea unei centrale termice performante si a unui chiller pentru incalzirea apei calde menajere plus o instalatie de conditionare pentru perioada de vara (cu mentiunea ca instalatiile de aer conditionat clasice nu se pot considera instalatii de climatizare deoarece acestea nu pot mentine o temperatura constanta in cladiri ci numai racesc aerul instantaneu). In alta ordine de idei pompele de caldura economisesc intre 50-80% din costurile de incalzire.

Pentru functionare, pompa de caldura are nevoie de o sursa de caldura de la care vaporizatorul sa preia energia termica pentru procesat.In cazul nostru sursa de caldura poate fi un put forat in pamant la adancimi de 40 –150 de m , un sant sapat la o adancime de peste 1,2 m , apa de pe fundul unui lac sau rau,caldura de pe returul unui proces tehnologic sau sistem de incalzire (instalatii mai mari), apa din panza freatica sau caldura latenta de condensatie a vaporilor de apa din mediul inconjurator. Avand in vedere temperatura scazuta de vaporizare a agentului frigorific mentionat mai sus (-40°C) pentru o functionare optima a compresorului, temperatura sursei de caldura poate fi cuprinsa intre 0 si 10 °C. Pentru a asigura necesarul de caldura pentru o casa si pentru a achizitiona exact pompa de care este nevoie, trebuie ca acest necesar de caldura sa fie calculat in mod riguros.

Pompa de caldura aer/apa – Energie din aer-niciodata fara suflu!

Potentialul in ceea ce priveste rentabilitatea sursei primare pentru incalzire aer exterior este subapreciat. Pompele aer/apa au cele mai reduse costuri de investitie, deoarece costurile pentru accesul la sursa primara pentru incalzire sunt aproape nule. An de an instalatiile realizate dovedesc chiar si in cele mai reci regiuni faptul ca aerul exterior este o sursa primara atractiva pentru incalzire, a carei utilizare se amortizeaza repede.

Pompa de caldura sol/apa – Energie la doi pasi!

Solul, care este un rezervor de energie enorm incalzit prin precipitatii si soare, este sursa primara pentru incalzire a pompelor de caldura sol/apa. Pentru a putea capta energie pe termen lung din sol, sunt posibile doua sisteme: colectorul de suprafata pozat aproape de suprafata sau sondele geotermice ce coboara adanc in pamant. In ambele cazuri mediul circulant de agent termic (sol) , preia transportul de energie.

Pompa de caldura apa/apa – Energie din apa freatica!

Pompa de caldura apa/apa functioneaza foarte eficient, deoarece raportul dintr-e energia gratuita obtinuta din mediul inconjurator si energia electrica utilizata este foarte avantajos. Baza pentru aceasta o constituie apa freatica cu temperature constanta pe tot parcursul anului.