Mod de functionare al pompelor de caldura

Pompa de caldura transforma caldura cu temperatura joasa in caldura cu temperatura mai inalta - chiar si iarna la temperaturi cu mult sub 0°C.

Acest fenomen are loc intr-un circuit inchis prin transformarea continua a starii de agregare a unui agent frigorific (vaporizare, comprimare, lichefiere si expansiune). Dupa acelasi principiu extrage frigiderul caldura din interior si o transfera in afara acestuia.

Spre deosebire de frigider, pompa de caldura extrage caldura solara acumulata in mediul inconjurator cladirii - in sol, apa sau aer - si o cedeaza impreuna cu energia electrica necesara functionarii motorului compresorului sub forma de energie termica circuitului de incalzire si a celui pentru apa calda menajera.

Circuitul din pompa de caldura

Procesul esential care are loc in pompa de caldura consta in modificarea permanenta a starii de agregare (lichida, respectiv gazoasa) a unui Agent de lucru (agent frigorific) prin preluare sau cedare de temperatura.

Circuitul si fazele procesului din pompa de caldura urmeaza in esenta Ciclul Carnot. (Schema circuitului frigorific din pompa de caldura)

Imaginea prezinta procesul intr-o pompa de caldura.

1. Vaporizare
Agentul frigorific lichid preia in interiorul unui schimbator de caldura energie (grade temperatura/caldura) de la sursa – apa, sol sau aer – si se transforma in vapori pe masura ce ii creste temperatura.

2. Comprimare
In interiorul unui compresor actionat cu energie electrica vaporii reci vor fi comprimati si astfel incalziti. Agentul frigorific paraseste compresorul sub forma asa-numitului „gaz fierbinte“.

3. Lichefiere / condensare
Gazul fierbinte ajunge in condensator (schimbator de caldura), cedeaza energie sistemului de incalzire, condenseaza si paraseste schimbatorul de caldura cald, sub forma lichida. In acest mod ajunge agentul termic si apa calda la temperatura dorita.

4. Expansiune
Agentul frigorific cald, sub forma lichida este transportat la ventilul de expansiune. Aici se reduce brusc presiunea concomitent cu scaderea brusca a temperaturii, care are loc fara cedare de energie/caldura. Agentul frigorific rece este transportat din nou la vaporizator si ciclul cu cele patru faze este reluat.

Sistemul de incalzire cu pompa de caldura

Imagine: Sistem incalzire cu pompa de caldura

SdeC = sistem de captare energie primara
PdC = pompa de caldura
SDI = sistem distributie incalzire

Toate partile componente ale sistemului trebuie optim coordonate intre ele pentru a putea fi garantata o functionare perfecta si pentru a putea fi asigurat un coeficient maxim de performanta (cifra anuala de lucru).

Sunt posibile urmatoarele moduri de functionare:

• Monovalent
  Pompa de caldura este singurul generator de energie. Pompa de caldura asigura tot timpul si oricand 100% din necesarul de caldura. Recomandat pentru temperaturi de tur de max. 55 °C respectiv 65 °C la seria »plus«.
  Sistemele cu sursa de caldura solul sau apa sunt folosite monovalent.
• Bivalent-Paralel (Pompa de caldura + Incalzire suplimentara)
  [Daca incalzirea suplimentara se realizeaza prin intermediul unei rezistente electrice, vorbim despre o functionare monoenergetica.]
  Pompa de caldura incalzeste independent pana la un punct de cuplare. Dupa acest punct incalzeste impreuna cu o centrala conventionala sau cu o rezistenta electrica. Temperatura max. de tur: 65 °C.
  Solutie folosita in general cu pompe de caldura tip aer-apa la cladiri noi sau la cladiri vechi renovate.
• Bivalent-Alternativ (Pompa de caldura sau o incalzire conventionala)
  Pompa de caldura incalzeste independent pana la punctul de decuplare. Dupa acest punct incalzeste doar centrala conventionala, independent. Pentru temperaturi de tur de pana 90°C. Solutie folosita in special la redotarea unui sistem existent de incalzire cu centrala conventionala cu foc deschis si sistem de distributie a energiei termice dimensionat pentru aceasta temperatura inalta de tur.

Exemplu: La un punct de cuplare de 0 ºC pompa de caldura tip aer-apa ofera inca si la temperaturi exterioare minime de pana la - 16 ºC inca 88 % din energia anuala necesara pentru incalzire.
Cu cat este mai jos punctul de cuplare al celei de a doua furnizoare de energie termica (centrala conventionala sau rezistenta electrica), cu atat este mai mare partea pe care o asigura pompa de caldura din energia anuala necesara pentru incalzire. Aceasta energie anuala necesara pentru incalzire depinde si de zona climaterica cat si de modul de functionare.

Coeficient de performanta

e = Putere termica / Putere electrica = (Energie din mediul inconjurator + Putere electrica) / putere electrica

Coeficientul de performanta “e“ reprezinta puterea termica cedata in comparatie cu puterea electrica consumata. Prescurtarea des folosita, COP, vine din limba engleza "COP - coefficient of performance". Un COP de 4 inseamna in consecinta, ca energia electrica folosita se transforma in energie termica de patru ori mai mare. Coeficientul de performanta este o valoare momentana.

Raportul dintre energia termica furnizata intr-o perioada determinata de incalzire fata de energia electrica consumata in aceasta perioada se numeste cifra anuala de lucru. De mentionat: trebuie facuta deosebirea intre cifra anuala de lucru strict a pompei de caldura si cifra de lucru a intregului sistem (incl. pompe de circulare, submersibila, ventilatoare – functie de tipul de pompa de caldura).

Ecartul de temperatura stabileste coeficientul de performanta

De retinut, COP-ul depinde de diferenta de temperatura intre sursa de caldura si cea a agentului termic din sistemul de incalzire: cu cat este mai mica diferenta de temperatura (ecartul) cu atat lucreaza mai eficient pompa de caldura. Astfel, o dimensionare optima a intregului sistem este pe acest considerent estentiala.

Agent de lucru (frigorific)

Se folosesc ca agenti de lucru (frigorifici) materiale care vaporizeaza la temperaturi joase si detin totodata un potential energetic. Se folosesc doar agenti frigorifici fara clor. Acestia nu afecteaza in nici un fel stratul de ozon (ODP = 0). R 134 a, R 407 C si propanul inpdelinesc aceste cerinte.

OCHSNER foloseste standard R 134 a si R 407 C. Acesti agenti frigorifici de siguranta sunt neinflamabili si netoxici. Uleiul esteric folosit impreuna cu agentul frigorific este biodegradabil. In consecinta, pompa de caldura poate fi pozata fara probleme in orice incapere. In cazul folosirii propanului insa (inflamabil) trebuie respectate normele in vigoare.

Mai multe despre pompele de caldura

Energii regenerabile
Pompele de caldura folosesc caldura mediului inconjurator acumulata in apa, sol sau aer. Aceasta caldura nu este altceva decat energia solara absorbita de aceste medii, respectiv caldura existenta in scoarta terestra. Acesta este motivul pentru care energia din mediul inconjurator este energie regenerabila si sta in cantitati nelimitate la dispozitie. Fata de sursele de energie fosile, cele alterntive au avantajul capacitatii permanentei regenerari. mai multe...

Surse de caldura
Modul de functionare a unei pompe de caldura se bazeaza pe principiul captarii de energie termica regenerabila din mediul inconjurator, din mediile aer, apa freatica si sol, pentru a fi cedata circuitului de incalzire din interiorul unei cladiri. mai multe...

Domenii de aplicare
Pompa de caldura OCHSNER este cel mai modern furnizor de caldura astazi si in viitorul apropiat. Pompa de caldura va incalzeste confortabil caminul in cele mai reci zile ale iernii. mai multe...

Proiectarea sursei de caldura
Pompele de caldura pot folosi diferite surse de caldura pentru a prelua caldura din mediul inconjurator si a o ridica la o temperatura mai inalta pentru incalzire sau pentru prepararea apei calde menajere. mai multe...