Pompa de căldură reprezintă o sursă modernă de energie, de la care funcţionează sistemele de clinatizare si sistemele de incalzire a aerului si a apei. Spre deosebire de cazanele termice obişnuite, precum cele pe bază de gaz, sau electrice, pompa de căldură funcţionează după principiul de «pompare» a energiei acumulate în obiectele din mediul ambiant: în perioada caldă a anului ea se acumulează în sol, în rocile stîncoase şi în apă.
Utilizarea pompei de căldură ofera mai multe avantaje, principalul dintre care este comfortul. Pompa de căldură nu funcţionează pe bază de gaze sau combustibil solid, precum are loc în cazul altor sisteme, de aceea nu veţi avea nevoie de coş de fum, nu veţi fi nevoiţi să vă resemnaţi cu mirosul de combustibil, sa fiti stresati de cresterea continua a preturilor la gaze sau de suplinirea rezervelor de combustibil si, totodata, sa va nelinistiti de pericolul privind posibilitatea incendierii accidentale ce poate surveni in cazul altor sisteme.
Pompele de căldură reprezintă o posibilitate excelentă de a-şi asigura casa cu căldură pentru cei care se gîndeau la instalarea unui cazan electric, dar au fost nevoiţi să renunţe la această ideie din cauza capacităţii electrice insuficiente a casei: necesităţile funcţionale ale pompei vor fi satisfăcute de o pătrime din cele necesare pentru funcţionarea unui sistem de încălzire pe electricitate.
Astfel, utilizarea pompei de căldură constituie şi o economie de energie şi bani. Actualmente, în Republica Moldova, costurile de producere a energiei termice într-o mare măsură depind de tipul combustibilului: cea mai scumpă este energia electrică, aceasta fiind urmată de motorină şi gazele naturale. Dar preţurile la combustibili si energia electrica sînt într-o continuă modificare, iar diferenţa între ele se reduce. Totodată, diferenţa între costul de instalare a unei pompe de căldură cu schimbător de căldură de sol şi a unei cazangerii pe bază de combustibil cu ansamblu de dispozitive pentru combustibil, coş de fum, sistem de comandă de la distanţă, s.a.– se va recupera în decurs de 3 ani.
Cum funcţionează o pompă de căldură
Sursa de încălzire poate fi solul, roca stîncoasă, apa şi aerul. Agentul termic parcurge conturul exterior, amplasat în sol sau bazinul acvatic, încălzindu-se cu cîteva grade. Mai apoi, în interiorul pompei de căldură, la trecerea prin schimbătorul de căldură, agentul termic cedează căldura acumulată conturului interior al pompei. Conturul interior este umplut cu agent frigorigen, care are o temperatură de fierbere joasă. La trecerea sa prin evaporator, la o presiune joasă şi la temperatura de -5°С, el trece din stare lichidă în stare gazoasă. Din evaporator, agentul frigorigen intră în compresor, unde este comprimat pînă la o temperatură înaltă şi presiune înaltă, de unde gazele fierbinţi intră în cel de-al doilea schimbător de căldură-condensator, unde are loc schimbul de căldură între gaze şi agentul termic din conducta inversă a sistemului de încălzire. Agentul frigorigen gazos şi fierbinte cedează căldura sistemului de încălzire, totodată răcindu-se şi transformîndu-se în lichid, iar agentul termic al sistemului de încălzire intră în dispozitivele de încălzire. După trecere prin condensator el se mai răceşte suplimentar, pe cînd temperatura apei din sistemul de încălzire creşte prin intermediul unui subcooler, instalat suplimentar, totodată presiunea agentului frigorigen rămîne înaltă. Cînd agentul frigorigen trece prin supapa de reducere, presiunea scade, agentul frigorigen este debitat spre evaporator, ciclul fiind reluat.
Cerinţe necesare faţă de sursa de energie
Rolul de sursă de energie poate reveni solului, rocii stîncoase, apei şi altor surse naturale de căldură cu temperatura de cel puţin -1°С, aceasta din urmă fiind accesibilă pe timp de iarnă. În calitate de asemenea sursă de căldură se mai pot produce atît obiectele naturii la propriu, cît şi obiecte naturale, cum ar fi careva utilaje emanatoare de căldură.
Conturul exterior pentru colectarea căldurii din obiectele din mediul ambiant reprezintă o conductă de ţevi, confecţionată din polietilenă şi plasata în pămînt sau în apă. Rolul agentului termic este asigurat de soluţia de etilenglocol de 30 % sau de alcool etilic.
Sonda
În cazul în care, în calitate de sursă de căldură, este folosită roca stîncoasă, conducta se va introduce într-o sondă. Forarea unei sonde adînci este, de regulă, mai scumpă decît a cîtorva mai aproape de suprafaţă, oricum, principalul este obţinerea adîncimii calculate.
Calculele preliminare se vor efectua reieşindu-se din raportul de 40-50 W de energie termică la 1 metru de sondă – de exemplu, pentru instalarea unei pompe de căldură cu randamentul de 10 kW va fi necesară o sondă avînd adîncimea de 250 metri.
Conturul de sol
Atunci cînd conturul este plasat în pămînt, este de preferat roca umedă, cu ape subterane în apropiere. Solul uscat nu exclude plasarea în el a conturului, totuşi, în acest caz, va creşte lungimea acestuia. Conducta de ţevi urmează să fie plasat la o adîncime de aproximativ 1 metru, în acest caz distanţa între conductele vecine va constitui circa 0.8-1 metru.
Capacitatea termică specifică a conductei plasat în sol constituie 20-30 W/m: de exemplu, pentru instalarea unei pompe de căldură avînd capacitatea de 10 kW, sînt necesare 350-450 m de contur termic şi un lot de pămînt cu suprafaţa de aproximativ 20х20 m2.
Pentru plasarea conductei solul nu are nevoie de o pregatire specială şi, ulterior, aflarea conturului termic în sol nu va influenţa în nici un mod viioarei vegetatii de pe terenul dat.
Bazin acvatic
Una dintre cele mai bune surse de căldură pentru pompele de căldură o reprezenta bazinul acvatic,( amplasat în preajmă). În acest caz, conturul termic va fi plasat pe fundul acestuia. Bazinul acvatic va fi de preferat pentru plasarea conturului, deoarece în el, chiar şi pe timp de iarnă, temperatura se menţine mai sus de zero grade, alt avantaj este conturul exterior scurt, si coeficientul de transformare a energiei de către pompa de caldura -înalt.
Orientativ, unui m de conducta ii revin 30 W de capacitate termică: astfel, pentru o pompă de căldură cu capacitatea de 10 kW este necesara plasarea, în bazinul acvatic, a unui contur cu lungimea de 300 metri. De asemenea, va fi nevoie de o greutate, necesară pentru ca conducta să nu iasă la suprafaţă – circa 5 kg. pentru 1 metru liniar.
Aerul cald
Pentru obţinerea energiei termice din aer există un model special de pompă de căldură dotată cu schimbător de căldură de aer. Probabil, anume în cazul Dvs. va fi oportună obţinerea energiei din tirajul sistemului de ventilare al unei oarecare întreprinderi, care emană cantităţi mari de aer cald – brutărie, producere de obiecte ceramice etc. Acest model de pompă de căldură va fi util şi pentru o casă în suburbie, unde va contribui la punerea la punct a sistemului de aprovizionare cu apă caldă în perioada de vară a anului.
La ce serveşte încălzirea electrică suplimentară de vîrf
Practic, în toate modelele de pompe de căldură sînt instalate încălzitoare electrice, deoarece calculul capacităţii nominale, la alegerea utilajului pentru încălzire, se va efectua ţinînd cont de acoperirea sarcinii termice în zilele cele mai reci. Spre exemplu, pentru oraşul Sankt-Petersburg, temperatura minimă de calcul constituie -26°С.
Este clar că temperatura minimă de calcul durează doar cîteva zile pe an, deci anume atîtea zile pompa de căldură va fi folosita la capacitatea sa maximă. Din punct de vedere economic, este mult mai avantajoasă procurarea unei pompe cu o capacitate mai mică, iar în caz de necesitate, de a asigura încălzirea suplimentară cu ajutorul încălzitorilor electrici.
Două surse de căldură, una dintre care produce energie ieftină, fiind ea însăşi scumpă- precum este pompa de căldură, iar cealaltă produce energie scumpă, ea însăşi fiind ieftină- precum este încălzitorul electric, va contribui la reducerea costului cheltuielilor capitale necesare pentru instalarea cu pompei de căldură şi va reduce termenul de recuperare a acesteia. Pentru a alege raportul optimal între capacitatea pompei de căldură şi capacitatea încălzitorului electric, se va folosi un grafic integral special
Principiul de climatizare (activă şi pasivă).
În perioada de iarnă, pompa de căldură transportă din mediul ambiant căldura care, mai apoi, este folosită în sistemul de încălzire. Vara, dimpotrivă, «frigul» din sondă (7-90C) este transportat în încăperile casei. Principiul de funcţionare al sistemului este aproape acelaşi, atîta doar că în loc de calorifere sînt folosite fan-coil-urile. La răcirea pasivă, agentul termic doar circulă între fan-coil-uri şi sondă, adică frigul din sondă nimereşte direct în sistemul de climatizare – compresorul nu funcţionează. În caz de insuficienţă a răcirii pasive, se va include compresorul pompei de căldură, care va asigura o răcire suplimentară a agentului termic.
«Podeaua caldă» de apă şi pompa de căldură
Prezenţa, în casa Dvs., a pompei de căldură va însemna realizarea unui vis precum este „podeaua calda”. Datorită particularităţilor caracteristicilor tehnice ale pompei de căldură, temperatura ce este menţinută în sistemul de încălzire, nu va depăşi 55°С, iar temperatura «apei inverse» nu va depăşi 50°С. Utilizarea, pentru aceste scopuri, a caloriferelor tradiţionale presupune un calcul şi o ajustare minuţioasă a utilajului termic, iar pentru încălzirea podelei această temperatură este mai mult ca suficientă.
La instalarea pompei de căldură si a sistemului pentru „podeaua calda”, are loc nu doar producerea eficienta a energiei, ci şi distribuirea corecta a acesteia. Comparativ cu sistemele traditionale, incalzirea cu ajutorul pompei de caldura va genera o economie de 75 % a resurselor energetice, iar sistemele pentru „podeaua calda” vor fi cu 10-15 % mai ecomome in exploatare decit sistemele clasice cu calorifere.