Cum functioneaza pompa de caldura

Frigiderul functioneaza ca o pompa de caldura in regim de racire, extrage caldura din interiorul frigiderului si o transfera aerului din incaperea in care este instalat.

Cand functioneaza pe incalzire, pompa de caldura se comporta exact invers, extrage caldura din sursa de caldura ( pamant, apa sau aer ) si o transfera in interiorul casei.

Instalatia de incalzire cu pompa de caldura este alcatuita din 3 circuite distincte:

• circuitul primar sau circuitul sursei de caldura prin intermediul caruia se extrage caldura din pamant, apa sau aer
• circuitul frigorific al pompei de caldura
• circuitul secundar - instalatia interioara de incalzire din casa care poate fi incalzire in pardoseala, incalzire in pereti, ventiloconvectoare si in cel mai defavorabil caz calorifere.

Cele 3 circuite sunt separate total intre ele prin intermediul a 2 schimbatoare de caldura denumite vaporizator si condensator. Pompa de caldura preia caldura de la sursa de caldura, o amplifica si o transfera instalatiei de incalzire a casei.

Principalele componente ale pompei de caldura sunt:

• vaporizatorul
• compresorul
• condensatorul
• ventilul de expansiune

Cele 4 componente sunt integrate intr-un circuit inchis in care circula agent frigorific

• Vaporizatorul este un schimbator de caldura pentru sursa primara. Vaporizatorul preia caldura din mediul inconjurator. Agentul frigorific aflat in stare lichida la temperatura scazuta, preia caldura de la sursa de caldura care este mai calda ( pamant, apa, aer ) si se transforma in vapori. In natura, corpul cald transfera caldura corpului rece .
• Compresorul, este un agregat care realizeaza cresterea temperaturii, fiind actionat de energia electrica, aspira agentul frigorific in stare de vapori din vaporizator, il comprima si il transfera in condensator. Prin comprimare creste presiunea si implicit creste si temperatura vaporilor de agent frigorific. Cu aceasta temperatura se poate asigura incalzirea si prepararea apei calde menajere.
• Condensatorul este un schimbator de caldura pentru circuitul secundar prin intermediul caruia se transfera caldura catre instalatia de incalzire. Vaporii de agent frigorific aflati la temperatura mare, la trecerea prin condensator, cedeaza caldura sistemului de incalzire al cladirii care are o temperatura mai mica ( incalzire in pardoseala, pereti, calorifere, ventiloconvectoare ) si se transforma in agent frigorific in stare lichida.
• Vana de destindere reduce presiunea agentului frigorific si implicit se reduce si temperatura sub nivelul de temperatura a sursei de caldura ( pamant, apa, aer ) si ciclul se reia pana cand cladirea ajunge la temperatura dorita de utilizator.

Regimuri de functionare a pompelor de caldura

• regim de functionare monovalent - pompa de caldura asigura integral necesarul de caldura al cladirii, fara a mai fi necesara o sursa suplimentara de caldura ( centrala termica pe combustibil solid, gazos, motorina GPL, etc. ). Acest regim de functionare se recomanda pentru cladirile noi, cu o izolatie buna, in care a fost montata incalzire in pardoseala sau in pereti si la care 90% din timpul aferent pentru incalzire temperatura pe tur nu depaseste 35 de grade
• regim de functionare monoenergetic - pompa de caldura va functiona in combinatie cu un echipament de incalzire suplimentar care utilizeaza tot energie electrica de exemplu rezistenta electrica, cazan electric. Acest regim de functionare se foloseste de exemplu la pompele de caldura aer-apa in cazul in care scade temperatura exterioara si pompa de caldura nu mai poate sa asigure singura incalzirea cladirii, la pompele de caldura sol-apa sau apa-apa in cazul in care se foloseste un boiler cu acumulare pentru prepararea apei calde si trebuie activata functia de protectie antilegionella prin incalzirea apei la 60 grade in cazul in care temperatura maxima pe care o poate genera pompa de caldura este de 55 grade, sau in cazul in care pompa de caldura se monteaza pe o instalatie existenta cu calorifere si ocazional in anumite perioade ale anului avem nevoie de temperaturi pe tur mai mari de 55 grade in cazul in care temperatura maxima pe care o poate genera pompa de caldura este de 55 grade si nu avem o alta sursa de energie in afara energiei electrice. Majoritatea pompelor de caldura vin echipate in varianta standard cu rezistenta electrica. Rezistenta electrica ne garanteaza ca indiferent de temperaturile exterioare avem permanent disponibil un supliment de putere pentru incalzire.
• regim de functionare bivalent - vom avea cel putin doua surse de caldura, o pompa de caldura si un cazan cu lemn, pelleti, gaz, GPL, etc. Acest regim de functionare se recomanda de exemplu pentru cladirile vechi reabilitate termic dar care functioneaza cu calorifere dimensionate pentru o temperatura pe tur de peste 60 grade; in acest caz pompa de caldura va fi sursa principala pentru incalzire si a doua sursa de caldura va porni cand pompa de caldura nu mai este eficienta sau nu mai face fata sa incalzeasca singura cladirea

Clasificarea pompelor de caldura

• pompe de caldura sol-apa, cu colector orizontal, sonda verticala, sonda Helix, pilon energetic, sau vaporizare directa, la care sursa de caldura este pamantul si in sistemul de incalzire se utilizeaza apa

• pompe de caldura apa-apa, sursa de caldura este apa din panza de apa freatica, din lacuri, rauri sau apa de mare si in sistemul de incalzire se utilizeaza apa

• pompe de caldura aer-apa, sursa de caldura este aerul exterior sau aerul rezidual si in sistemul de incalzire se utilizeaza apa

• pompe de caldura de tipul sol-aer, apa-aer si aer-aer dar acest tip de pompe de caldura sunt utilizate frecvent in Japonia si pe o parte din continentul Nord American.

Aplicatii cu pompe de caldura

Pompele de caldura au aplicatii nelimitate atat in domeniul rezidential cat si in domeniul industrial putand sa deserveasca de la o locuinta unifamiliala, o scoala, o hala, o fabrica, un spital pana la un cartier sau o localitate.

Cu o pompa de caldura se pot asigura urmatoarele:

• incalzirea cladirilor prin intermediul radiatoarelor, ventiloconvectoarelor, incalzire in pardoseala si in pereti, temperarea miezului de beton
• preparare apa calda menajera
• incalzirea apei din piscina
• ventilatie, dezumidificare si aport de aer proaspat cu recuperarea caldurii din aerul viciat evacuat
• racirea cladirilor prin intermediul ventiloconvectoarelor, racire in pardoseala, in pereti si in tavan, racire prin temperarea miezului de beton.

Racirea se poate realiza in doua moduri:

• racirea activa (Active Cooling ) se realizeaza cu functionarea compresorului si prin inversarea modului de functionare a pompei de caldura, condensatorul devine vaporizator si vaporizatorul devine condensator, caldura este extrasa din cladire si este transferata sursei de caldura ( pamant, apa, aer ) sau este utilizata pentru preparare apa calda sau pentru incalzirea apei din piscina. Racirea activa este recomandata in instalatii care folosesc de exemplu ventiloconvectoare deoarece putem sa obtinem temperaturi pe tur si de pana la +7 oC. Daca dorim sa facem si racire activa, trebuie sa montam o pompa de caldura cu ciclu reversibil special fabricata pentru racire activa, diferita fata de o pompa de caldura care face doar incalzire si dupa caz sa comandam si sa montam accesoriile necesare pentru racire activa.
• racirea pasiva (Natural or Passive Cooling ) se realizeaza fara functionarea compresorului, transferand caldura din cladire direct catre sursa de caldura ( pamant, apa, aer ) folosind doar energia consumata de o pompa de circulatie. Capacitatea de racire pasiva depinde foarte mult de nivelul de temperatura al sursei de caldura. Racirea pasiva este recomandata pentru instalatii care folosesc de exemplu racirea prin suprafete radiante ( pardoseala, pereti, tavan ) deoarece putem sa obtinem temperaturi pe tur in jur de +17 oC, suficient pentru acest tip de instalatie. Daca dorim sa facem si racire pasiva, trebuie sa montam o pompa de caldura care are automatizarea si functiile necesare pentru racire pasiva, diferita fata de o pompa de caldura care face doar incalzire si dupa caz sa comandam si sa montam accesoriile necesare pentru racire pasiva.

Indiferent de varianta de racire, trebuie montata o automatizare suplimentara care tinand cont de temperatura si umiditatea ambientului, previne formarea condensului pe tevile instalatiei.