Cum functioneaza o 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
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.
Sursa:
http://www.spatiulconstruit.ro/articol/cum-functioneaza-o-pompa-de-caldura-object_id=18500
In continuare vom prezenta, pas cu pas, executia unei instalatii de incalzire in pardoseala.
www.instalatii-pardoseala.ro
Beneficiile incalzirii in pardoseala :
- Caldura de la sistemul de incalzire se degaja uniform
- Estetica placuta (fara radiatoare )
- Consum cu 40 % mai mic decat o instalatie traditionala
- Un sistem mai natural, si deci mai sanatos, pentru incalzirea corpului uman, deoarece caldura tranziteaza corpul de la picioare in sus, obtinandu-se o distributie optima a temperaturii
- Nu ridica praful (praful se ridica doar la o temperatura pe tur mai mare de 45 °C )
- Pentru temperaturi ambientale de 22-24 °C la interior necesarul temperaturii apei pe tur este de doar 35 – 40 °C
1. Pentru orice locuinta (casa) noua sau veche este foarte important sa fie bine izolata. Atat peretii cat si geamurile (de calitate, cu caracteristici termoizolante ridicate) si acoperisul. Termoizolarea acoperisului trebuie tratata cu maxim importanta deoarece prin acesta se pierde cea mai mare cantitate de caldura.
2. Pentru o constructie noua este indicat sa stim ca dorim incalzire prin pardoseala de la inceput, pentru a putea calcula cotele corecte ale usilor, geamurilor si scarilor interioare.
3. Calculul acestor cote se face foarte simplu
- cota de inaltime a golurilor de usi, ferestre si scari ( la parter) se calculeaza adaugand 13 cm.
- cei 13 cm sunt compusi din folie pvc anti condens + un polistiren de 3 cm extrudat (sau mai gros depinde daca ati pus polistiren sub planseu ) + placa cu nuturi pentru pardoseala de regula 2.3 cm (se poate pune si fara aceasta placa pe folie trasata sau pe plasa de sarma ) + teava de incalzire in pardoseala 1.7 cm + peste teava 4.5 cm de sapa (nisip + ciment + apa + aditiv) + 1.5 cm finisajul final (gresie sau parchet). Grosimea sapei de 4.5 este optima pentru a imbraca teava sistemului de incalzire prin pardoseala.
- daca grosimea sapei depaseste 4.5 cm nu este o problema grava, in sensul ca pana la o sapa de 7 cm sistemul functioneaza dar se va incalzi mai greu la pornire, urmand ca apoi caldura sa se omogenizeze.
Deci inaltarea de la cota placii de beton este egala cu 3 cm polistiren + 2.3 cm placa + 1.7 cm teava + 4.5 cm sapa + 1.5 finisajul (gresie sau parchet), rezultand 13 cm.
La etaj, eliminand polistirenul de 3 cm, se ajunge la 10 cm.
4. Inainte de montajul incalzirii prin pardoseala trebuie finalizata distributia de apa rece si calda din instalatia sanitara. Trebuie sa avem in vedere cota incalzirii prin pardoseala discutata anterior.
- se calculeaza cota incalzirii prin pardoseala pentru obiectele sanitare
- se vor evita sifoanele din pardoseala, daca prin acestea nu trece un lavoar- altfel apa din garda hidraulica poate aduce la aparitia mirosurilor neplacute.
- pozarea tevilor de apa si scurgerilor trebuie facuta cat mai perimetral (pe marginile grupului sanitar) pentru a face cat mai mult loc pentru instalatia de incalzire in pardosela.
5. Trebuie stabilit locul distribuitorului / managerului de incalzire in pardoseala – de preferat intr-o zona centrala. Apoi se pozeaza coloanele pentru incalzirea in pardoseala. Inaltimea unui distribuitor este de 60 cm de la cota finala (a parchetului sau gresiei). Atentie la fusta din tabla a cutiei si la partea de jos a cutiei distribuitorului – calculati bine pentru a nu avea luft intre gresie, parchet si cutie – va arata urat.
6. Lungimea cutiei depinde de kitul de reglare al temperaturii, in sensul ca daca acesta este atasat la distribuitor sau nu. Cutiile cu montaj ingropate in zid sunt de urmatoarele lungimi : 555 mm, 785 mm, 950 mm, 1250 mm.
Mai jos se prezinta un tabel cu dimensiuni pe lungime, cu sau fara distribuitor.
7. Se pozeaza firele pentru automatizarea sistemului. Avem nevoie de o tensiune de 220 v si cabluri 3 x 1.5 mm in cutia distribuitorului .
8. Se stabilesc zonele unde dorim sa programam sau sa reglam temperatura (sau nu facem nimic daca dorim o singura temperatura ). De obicei holurile se cupleaza cu baile; dormitoarele impreuna cu baia si dressing-ul matrimonial; celelalte dormitoare impreuna; living-ul separat; bucataria se ia impreuna cu living- ul (daca se afla in spatiul comun). De retinut ca daca se intalnesc zone deschise se monteaza si un termostat . Acesta se pozitioneaza ferit de lumina soarelui sau de zonele umede, asadar intr-o zona neutra.
9. Se calculeaza nr. si grosimea firelor de care are nevoie termostatul afiliat cu unitatea de automatizare care comanda servomotorasele (actuatoarele).
10. Se pozeaza firele de la termostat la distribuitorul la care se conecteaza campurile de pardoseala aferente zonei pe care dorim sa o comandam / reglam . Pe scurt – un termostat per distribuitor per zona comandata (reglata).
11. Se noteaza pe firele ce ajung in distribuitor locul de unde am tras fiecare fir (astfel vom stii sa legam automatizarea ).
12. Se tencuieste casa.
13. Dupa tencuirea casei, se indeparteaza excesul de material de pe planseu si se curata praful.
14. Se pozeaza (intinde) folia pvc pe planseul de beton, petrecand marginile 5 cm pentru prevenirea condensului.
15. Se monteza banda perimetrala de la dreapta la stanga, cu partea taiata in sus (pentru orientare, cu scrisul in sus), cu folia spre interiorul incaperii. Se dezlipeste doar banda adeziva dinspre perete, nu si cea de la folie. Atentie! Nu petreceti capetele benzii perimetrale ci aplicati-le una in continuarea celeilalte.
16. Montati polistirenul (3 -5 cm ). Decupati locurile pe unde vor trece tevile / coloanele / curentul. Unde sunt multe treceri cu tevi nu taiati polistirenul in fasii mici ci mai degraba fixati-le cu sapa sau adeziv.
17. Montati placa cu nuturi (recomand placa Taker). Incercati sa respectati linile, sau pasii, ca acestea sa fie din 5 in 5 cm.
18. Calculati necesarul de caldura.
19. Necesarul de caldura (nr de wati necesari pe nivel) este egal mp x inaltimea nivelului x 35 wati/ mc (daca izolatia este realizata cu polistiren de 10 cm si geamurile sunt de buna calitate). Daca dorim sa aflam puterea centralei necesara pentru incalzire, impartim necesarul de caldura la 1000 wati. Nu uitati ca acesta este un calcul empiric, acoperitor, calculul propriu-zis este mult mai laborios si necesita luarea in calcul a mai multor aspecte.
20. Cata caldura putem produce cu sistemul de incalzire in pardoseala? Iata un calcul de buzunar (simplist:):
- Pentru gresie, marmura, travertin, etc., la pas de 20 cm intre tevi rezultatul este de 100 wati / mp. La pas de 15 cm intre tevi rezultatul este de 120 – 130 wati / mp, iar la pas de 5 cm intre tevi se obtin 150-160 wati /mp.
- Pentru parchet cu grosimea de pana la 14 mm (triplu stratificat ), la pas de 15 cm intre tevi obtinem 60-70 wati/ mp, la pas de 10 cm intre tevi obtinem 90 wati/ mp, iar la pas de 5 cm intre tevi rezultatul este de 100 – 110 wati / mp.
21. Se calculeaza necesarul de lungime de teava in functie de alegerea finisajului final sau a zonei (parchet sau gresie; garaj sau zona vitrata). Dupa calculul total al necesarului de tevi pentru nivelul respectiv se va putea cunoaste si tipul de distribuitor necesar.
22. Exista 4 tipuri de zone pentru care se calculeaza lungimea totala a tevii:
- Garaj – pas de 20 cm intre tevi adica 5 ml / mp. De ex: 23mp x 5 = 115 ml de teava.
- Zona vitrata – geamuri pana la nivelul pardoselii, cu HP=0. Daca usile au deschidere mare, ne intereseaza lungimea acestora. In acest caz se procedeaza astfel: lungimea zonei (din dreptul ferestrei) x 1m latime, la pas de 5 cm adica 20 ml / mp. De ex : daca un geam cu HP =0 are 3.3 m avem deci 3.3 mp x 20 ml = 66 ml. Astfel producem o bariera de aer cald (convectie naturala), deci geamul nu transpira si nu se produce condens. Atentie sa nu uitati sa scadeti aceste suprafete din suprafetele totale, astfel incat sa obtineti un rezultat precis.
- Zona cu gresie, marmura, sau materiale pe baza de calcar si alti derivati – la pas de 15 cm se obtin 7 ml/ mp. De obicei pentru grupurile sanitare se utilizeaza un pas de 10 cm, deoarece suprafetele sunt mici si astfel putem regla necesarul de caldura general.
Zona de parchet (cu grosime pana la 14 mm, triplu stratificat ) – la pas de 10 cm intre tevi se obtin 10 ml/ mp.
Cateva aspecte legate de montarea parchetului – Acesta trebuie sa fie agreat de producator pentru o astfel de lucrare, trebuie sa aiba o rezistenta termica buna (mentionata de producator) si de regula se foloseste cel dublu stratificat cu lamele, caz in care caldura tranziteaza doar 3- 4 mm de lemn nobil. Parchetul se lipeste de sapa cu un adeziv elastic special, sapa trebuind in prealabil sa fie uscata corespunzator, la temperatura mica, prin pornirea incalzirii. Sapa trebuie sa ajunga valorile optime de umiditate agreate de producatorul de parchet. Dupa ce sapa s-a uscat este indicat ca lamelele de parchet sa fie intinse pe aceasta si lasate sa se usuce pana la temperatura de 8 °C, evitand astfel ca parchetul sa lucreze foarte tare (sa nu se deformeze). Multi profesionisti in montarea parchetului aplica si o rasina epoxidica peste sapa pentru a preveni infiltrarea umezelii. Daca sapa este bine uscata nu este obligatoriu sa fie aplicata rasina.
23. Iata si un exemplu concret pentru calcularea necesarului de teava pentru un singur nivel: gresie 30 mp = 210 ml, parchet 60 mp = 600 ml teava, si 12 ml (12 mp de zona vitarata )= 240 ml. Pentru 23 mp de garaj = 115 ml. Rezulta astfel un total de 1165 ml de teava necesar pentru acest nivel (de exemplu, parterul).
24. Dupa calcularea lungimii totale a tevii se calculeaza nr. de circuite necesar pentru respectivul nivel. De exemplu; se impart cei 1165 ml de teava la 95 ml / circuit = 12.26 circuite, asadar se va monta un distribuitor de 12 circuite cu o cutie 1250 cm latime (in cazul existentei unui kit de reducere a temperaturii), sau o cutie cu 950 cm latime daca nu doriti un kit de reducere a temperaturii.
25. Este important sa fie verificate datele tehnice ale kitului de reducere a temperaturii pentru a afla daca se potriveste cu suprafata pe care va fi montat sistemul. Trebuie verificat si nr. de mp pe care ii suporta kitul. Daca informatile nu corespund se va monta un grup de pompare cu vana cu 3 cai cu o pompa mai puternica. Deci in acest caz este mai bine sa consultati un specialist. De retinut ca, de exemplu, o pompa de 25/ 6 nu duce mai mult de 80 mp. Urmatorul model este de 25/ 7 si duce intre 120 – 150 mp.
Atentie – daca kitul de reglaj al temperaturii se monteaza in camera tehnica la distanta de distribuitor este indicat sa mariti diametrul tevii la coloanele de incalzire. Pebtru un distribuitor de 12 circuite se utilizeaza o teava de cupru de 28 mm, sau echivalentul acesteia din alte matriale. Astfel debitul de apa calda este optim pentru toate circuitele.
26. Daca exista o centrala cu gaz se poate monta o butelie de egalizare pe centrala, corespunzatoare marimii centralei, si deci se poate pune o pompa ( cu specificatii reiesite din calcul), astfel eliminandu-se vana cu 3 cai. Daca se monteaza pompe de circulatie in camera tehnica este necesar sa se pozeze si un cablu 2 x 1.5 de la automatizarea distribuitorului la pompa. Altfel automatizarea va interfera cu faza pompei, iar aceasta va porni si se va opri la comanda automatizarii.
27. In concluzie, pentru un distribuitor de 12 circuite sunt necesare 24 de racorduri eurocon de 17 x 3/ 4, si 24 de curbe conductoare de 17 in cazul in care nivelul este perfect plan. Pentru suprafete mai mari este de preferat un kit de reglaj al temperaturii mai puternic, care nu va incapea in cutia distribuitorului si deci va fi montat in camera tehnica. In acest caz cutia va ramane la 950 cm latime.
28. Folia ramasa de la banda perimetrala se va lipi pe placa cu nuturi astfel incat sa nu fie prea intinsa sau sa traga/ dezlipeasca banda primetrala de peretele tencuit.
29. Dispunand de toate calculele pentru tevi si de nr necesar de circuite, se poate incepe pozarea tevii pe placa cu nuturi, tinand cont de calculele facute.
30. Este bine ca la fata locului sa existe un derulator de teva pentru a putea manevra colaci de 600 ml, astfel prevenindu-se pierderile mari de teava (capete). Astfel teava se va desfasura corect pe pardoseala si nu se va rasuci sau nu va iesi din cleme/ nuturi. Este indicat sa va calculati necesarul de teava pentru a stii cate circuite se vor face din colacul respectiv .
31. Pentru o casa se recomanda varianta de serpentina tip melc. Trebuie realizate masuratori pentru a va incadra in valorile calculate si este indicat sa nu depasiti 120 ml de teava/ pe circuit pentru a nu fi necesara o pompa de circulatie mai puternica (costuri suplimentare). Valoarea medie pentru un camp de circuit este 95 ml, de la plecarea din distribuitor si pana la intoarcerea la acesta. Este indicat circuitele sa fie calculate astfel incat sa fie cat mai egale, insa nu este neaparat o problema grava daca, in anumite situatii, un circuit are 115 ml si un altul 40 ml. In astfel de situatii se utilizeaza debitmetre pe tur, cu indicatori gradati, cu care putem regla debitul de apa pe ficare circuit. O valoare optima este in jur de 1.5- 2.5 l/ m.
32. Urmeaza proba de presiune – tineti circuitul timp de 17 – 30 minute la 9 bari, apoi coborati presiunea la 6 bari pe timpul turnarii sapei. Dupa turnarea si uscarea sapei (2 zile) presiunea poate fi coborata la 3 bari.
33. Pentru o sapa corecta se va efectua si un calcul de aditiv necesar. Acest aditiv trebuie introdus in compozitia sapei si el se livreaza in pachetul de incalzire in pardoseala. Calculul se face astfel: la o sapa de 6 cm (incluzand teava) sunt necesari 400 grame de aditiv per mp de sapa turnat. Este indicat sa cititi si instructiunile inscrise pe bidonul de aditiv.
34. Dupa fianlizarea sapei se poate incepe procesul de uscare. Nu montati nimic pe suprafata sapei pana cand aceasta nu este complet uscata. Se incepe cu o temperatura pe teava de 15 °C timp de 5 zile, iar apoi aceasta se poate ridica cu 5 °C saptamanal. Expertiza specialistului in parchet va poate spune cand s-a atins nivelul optim de umiditate si cand se poate incepe montajul parchetului.
35. Este indicat ca si pe cutia distribuitorului sa notati cati ml are ficare circuit si de unde provine acesta.
36. Se lega automatizarea conform schitelor primite. Retineti ca un termostat poate comanda unul sau mai multe servomotorase (actuatoare ), pentru circuitele afiliate zonei termostatului. Nu uitati sa treceti faza pompei (+) prin automatizare (deci faza se intrerupe). Nulul si impamintarea se lega direct de la circuitul de curent pe pompa.
Respectarea acestor indicatii va asigura o incalzire in pardoseala executata corect, care va functiona la randament maxim.