ÎNAPOI / BACK

Cap 09-2005   POMPA TERMICĂ NE POATE …ÎNCĂLZI

 

Teodor TERETEAN

 

In cele ce urmează vom încerca sa lămurim felul în care se poate utiliza o pompă termică pentru …încălzirea unei încăperi. 

Pare paradoxal deoarece la magazin vânzătorul nu încetează să vă spună că vă vinde un echipament de aer condiţionat în pompa termică, adică un echipament care, vara vă va răcori încăperea şi iarna o s-o încălzească.

Lucru foarte adevărat …doar până la un anumit punct.

Este o propoziţie adevărată, dar nu în orice condiţii.

 

Pompa termică …încălzeşte aerul

Pompa termică de care ne ocupam în cele de faţă este un echipament de tipul aer-aer, adică: iarna, unitatea interioară (cea montată în încăpere) încălzeşte aerul incintei, iar cea exterioară (cea montată, uzual, pe un perete exterior al clădirii) utilizează aerul ca sursă de energie termică.

Între cele doua unităţi circulă agentul frigorific (vara) / termic (iarna), care este un acelaşi freon, normal (de ex. R22) sau ecologic (de ex. R410a).

Dacă am detalia procesul care se produce, iarna, într-un echipament de tip pompă termică am reţine, în esenţă, următoarele:

-        în unitatea exterioară, compresorul ridică presiunea freonului, încălzindu-l substanţial, după care acesta „curge cald” prin ţevile de cupru, bine izolate, către bateria unităţii interioare, care are rolul de condensator;

-        în bateria condensatorului freonul cald se răceşte cu ajutorul aerului luat şi filtrat, de către ventilatorul unităţii interioare, din încăperea care trebuie încălzită;

-        aerul astfel încălzit, este insuflat în încăpere (în acelaşi fel în care vara este insuflat aerul rece);

-        în continuare, freonul proaspăt răcit (sub formă de lichid condensat, dar rămas la presiune mare) este pompat prin ţevile de cupru până la unitatea exterioara, unde va fi trecut forţat printr-un aşa-numit „ventil de laminare”, care îl va transforma în vapori de freon;

-        vaporii de freon, astfel obţinuţi, vor parcurge interiorul bateriei unităţii exterioare (având iarna rolul de evaporator) unde se vor încălzi, extrăgând căldura din aerul …exterior (cu temperaturi acceptabile între +15 oC şi –5oC; vom reveni!), care este vehiculat de către ventilatorul montat în exteriorul bateriei menţionate;

-        este evident că aerul exterior, trecând prin această baterie se răceşte şi este trimis în …văzduh;

-        dacă temperatura aerului, care iese din baterie, este sub 0oC, apare un fenomen nedorit şi anume formarea unei pojghiţe de gheaţă care va astupa, treptat, această baterie, împiedicându-i funcţionarea (bateria va îngheţa la exterior, adică se …givrează);

-        revenind la circuitul frigorific, menţionăm că vaporii de freon, „încălziţi”, dar încă la presiune joasă, vor …părăsi bateria evaporatorului, fiind aspiraţi de compresor, închizându-se în acest fel ciclul frigorific de …iarnă.

 

Câte ceva despre încăperile noastre

Este limpede, pentru oricare dintre noi, că după trecerea căldurilor de vară, toamna, o dată cu scăderea căldurii oferite gratuit de către astrul zilei, atmosfera exterioară se răceşte, iar încăperile noastre vor traversa un interval de timp în care temperaturile interioare vor scădea treptat.

 Deşi până la frigul iernii mai este ceva timp, senzaţia dată de pereţii aflat în proces de răcire este una de disconfort care se accentuează în timp.

Apare ceea ce numim noi disconfortul dat de radiaţia rece a suprafeţelor înconjurătoare nouă, deci a pereţilor, a ferestrelor, a tavanului şi, mai puţin evident, a pardoselii.

Când se va pune în funcţiune instalaţia de încălzire (centralizată sau nu), aceasta senzaţie se va  estompa proporţional cu eficienţa sistemului de încălzire, cu gradul de izolare a pereţilor, a calităţii ferestrelor etc.

Perioada în care putem folosi cu succes echipamentul de aer condiţionat, tip pompă termică, pentru încălzire este tocmai perioada de timp în care, apare răcirea încăperilor, dar încă nu suficient de mult pentru ca să fie pus în funcţiune, un sistem centralizat de încălzire.

Este, de regulă, cazul apartamentelor de bloc din marile cvartale orăşeneşti de locuinţe.

Tot aici intră şi cazul blocurilor, mai vechi sau mai noi, care au un sistem propriu de încălzire centrală, la nivelul întregului bloc, în care nu toţi locatarii sunt de acord cu punerea în funcţiune mai devreme a instalaţiei de încălzire, din varii motive.

Luând cazul unei încăperi dintr-un astfel de bloc vom constata că necesarul sau de căldură, pentru compensarea disconfortului, este variabil şi, în mare măsură, direct proporţional cu diferenţa de temperatură dintre interior şi exterior.

Exemplu. Să luăm o încăpere care, iarna la –15oC, are nevoie de 5,2 kW de căldură pentru a avea o temperatura interioară de +20oC.

Pe măsură ce temperatura exterioară creşte, necesarul de căldură (pentru a avea în interior tot +20oC) scade astfel: 4,5 kW (la –10oC), 3,7 kW (la –5oC), 3,0 kW (la 0oC), 2,2 kW (la +5oC), 1,5 kW (la +10oC) 0,7 kW (la +15oC)  şi 0 kW (la +20oC).

Să ne reamintim că termoficarea, de exemplu, începe să livreze căldură cvartalelor de locuinţe numai după ce temperatura exterioară scade 3 zile consecutive sub +10oC.

Dar sunt situaţii în care, fără a se ajunge la 3 zile consecutive menţionate, au existat variaţii importante de temperatură exterioară care sa conducă la disconfort generat de răcirea pereţilor.

Tot astfel în ultimii ani, au existat şi cazuri în care, din motive economice, o anume parte, majoritară, de locatari de apartamentele bloc au solicitat amânarea livrării de căldura şi după ce afară s-au înregistrat cele 3 zile sub +10oC.

În cazul în care, în unele apartamente (de ex. cele cu copii mici, cu bătrâni, cu bolnavi sau, pur şi simplu, cu persoane friguroase), s-ar dori totuşi începerea încălzirii, cea mai economică soluţie apare a fi folosirea aparatelor de climatizare tip pompa termică.

 

Funcţionarea sistemului

Trebuie subliniat de la bun început ca, de regulă, o pompa termică are aşa numitul coeficient de performanţă (C.O.P.) în jur de 3, adică pentru 1000 W electrici (absorbiţi din reţeaua de curent electric) „livrează” 3000 W de căldură.

Prin comparaţie, un radiator electric, pentru 1000 W absorbiţi din reţeaua de curent electric „livrează” tot 1000 W de căldură (adică are C.O.P.=1).

Exprimată „băneşte”, încălzirea cu o pompa termică are un preţ de 3 ori mai mic decât cu un radiator electric.

Sa mai adăugăm câteva observaţii:

-        un echipament tip pompă termică, ales pentru a răci vara, un spaţiu, poate şi încălzi acest spaţiu în sezonul rece (evităm să spunem iarna; ar fi incorect!) dar numai în anumite limite; pentru ca acel spaţiu să fie încălzit până la temperatura exterioară de calcul (de ex. –15oC) cu sistemul "pompă termică" ar trebui mai multe echipamente (ceea ce nu ar fi economic);

-        pe măsură ce temperatura aerului exterior scade, puterea termică furnizată de o pompă termică se micşorează;

-        dacă, spre exemplu, se ia cazul unui echipament de climatizare care, vara, furnizează 18 000 BTU/h (adică 5.3 kW) de frig, se poate observa că iarna, acelaşi echipament, în condiţii standard (de cca. +7…10oC) „oferă” cca. 5.2 kW de căldură;

-        pe măsură ce temperatura exterioară scade, puterea termică furnizată de un asemenea echipament scade astfel: 4,4 kW (la +5oC), 3,9 kW (la 0oC), 3,4 kW (la -5oC), 2,7 kW (la -10oC), 2,1 kW (la -15oC);

-        se observă că, în jurul temperaturilor exterioare de 0…-5oC, aparatul se apropie de jumătatea puterii sale termice (fără diminuarea semnificativă a puterii electrice absorbite);

-        la aceste temperaturi începe să apară şi îngheţarea, mai mult sau mai puţin intensă, a unităţii exterioare;

-        odată aparatul îngheţat el nu poate fi repus în funcţionare normală decât după efectuarea unei operaţii (automate) de dezgheţare (degivrare), operaţie în timpul căreia nu se furnizează căldură în încăpere.

-        cu cât este mai rece afară, cu atât timpul de degivrare creşte.

 

Concluzii practice

în cazul încăperii prezentate anterior se constată ca aparatul de mai înainte, la o temperatură exterioară de –5oC, furnizează cca. 3,4 kW de căldură în timp ce încăperea, la aceeaşi temperatură, necesită cca. 3,7 kW de căldură, ceea ce, cu aproximaţie, poate fi satisfăcător pentru ocupanţi (rămân neacoperiţi cca. 300 W, care se pot compensa prin alte surse de căldură, ca de ex. lămpile de iluminat, aparatura casnică, ocupanţii înşişi  etc.).

Proiectate şi realizate profesional, sistemele de climatizare cu echipamente, tip pompă termică, sunt instrumente mai mult decât satisfăcătoare pentru apartamentele de locuit, în care se doreşte o încălzire economică în perioada de tranziţie de la iarnă la vară şi invers.

 

Articol publicat în Revista UTIL, Anul IV, nr. 9 / 2005

ÎNAPOI / BACK

* TEODOR TERETEAN este Doctor Inginer în Termo-Hidraulica Instalaţiilor, Fax: 021 232 5145. Tel: 0722 363 066.