Pompele de caldura ASG își adaptează automat puterea termică furnizată

Pompele de caldura ASG dispun de cel mai nou sistem inteligent de adaptare automata a puterii termice furnizate la capacitatea imobilului de absorbtie a caldurii, cu consecinta reducerii cu pana la 45% a consumului de energie electrica si prelungirea duratei de functionare a compresorului.

Cea mai spinoasa problema privind functionarea pompelor de caldura este generata de dificultatea de a armoniza o sursa de energie termica constanta, respectiv pompa de caldura, cu un receptor de energie termica variabil, reprezentat de imobil.

Practic, daca luam cazul unei pompe de caldura cu puterea termica de 20 kw, care alimenteaza cu energie termica un imobil, in cazul in care presupunem ca dimensionarea puterii termice a pompei de caldura a fost corect evaluata, vom avea in permanenta situatii in care puterea termica furnizata de pompa de caldura este mai mare decat necesarul imobilului.
Pentru exemplificare sa presupunem ca avem urmatoarea situatie:

Se constata ca energia termica excedentara produsa de pompa de caldura este cu atat mai mare cu cat temperatura exterioara este mai ridicata, avand in vedere faptul ca pompa de caldura debiteaza o putere termica constanta. (s-a considerat cazul unei pompe de caldura apa-apa in circuit deschis, singura pompa de caldura care furnizeaza puterea termica maxima si constanta, adica s-a considerat cazul asa numit ideal de alegere a tipului de pompa de caldura).

Ce se intampla cu acesta putere termica excedentara?

Puterea termica excedentara, adica acea parte din puterea termica produsa de pompa de caldura care nu poate fi „absorbita” de instalatia de incalzire a imobilului, provoaca cresterea temperatrurii agentului de incalzire (a apei din instalatia de incalzire a imobilului).

In continuare se disting doua situatii distincte si anume:

A). Cazul in care imobilul dispune de instalatie de incalzire cu calorifere sau ventilo-convectoare:

In acest caz temperatura care trebuie furnizata de pompa de caldura agentului termic atinge limita de functionare a pompei de caldura, adica temperatura de 55⁰C.

Din acest motiv, setarile pompei de caldura vor face ca aceasta sa se opresca din functionare atunci cand temperatura agentului termic atinge valoarea de 55⁰C, urmand sa reporneasca in mod automat atunci cand temperatura agentului termic a scazut la cca 50⁰C (aceste valori ale temperaturilor sunt setate de operator conform prescriptilor tehnice ale pompei de caldura. Diferenta de 5⁰C dintre temperatura de oprire a pompei de caldura si temperatura de repornire automata a acesteia se numeste histerezis ).

B). Cazul in care imobilul dispune de instalatie de incalzire in pardoseala

Acesta poate fi considerat cazul ideal de functionare a pompei de caldura in sensul ca asigura cheltuielile minime privind incalzirea imobilului.

In situatia mentionata in care imobilul dispune de instalatie de incalzire in pardoseala, temperatura agentului termic trebuie sa fie mult mai redusa (cca 30-40⁰C) comparativ cu cazul precedent.din acest motiv, energia termica excedentara va avea valori mai scazute, dar mult mai important est efaptul ca puterea termica necesara, care determica dimensionarea pompei de caldura are valori mult mai mici.(mai concret, imobilul dotat cu sistem de incalzire in pardoseala, poate fi incalzit cu o pompa de caldura avand o putere termica mult mai mica decat in cazul in care acelasi imobilar fi incalzit cu calorifere sau ventilo-convectoare).

Totusi si in acest caz se poate vorbi de o energie termica excedentara, produsa de pompa de caldura, energie termica pe care imobilul nu o poate absorbi si care provoaca cresterea temperaturii agentului termic. Atunci cand temperatura agentulu termic atinge valoarea setata (in cazul sistemului de incalzire in pardoseala aceasta temperatura poate fi in jurul valorii de 35⁰C), pompa de caldura se opreste , urmand a reporni automat, dupa scaderea temperaturii de histerezis.

Observatie. Nu s-a luat in discutie situatia in care puterea termica produsa de pompa de caldura este mai mica decat necesarul pentru incalzirea imobilului, deoarece acest caz reprezinta o eroare de calcul care va face ca in perioadele foarte friguroase, pompa de caldura sa nu poata asigura temperatura interioara a imobilui respectiv.

CONCLUZII:

• In orice situatie de functionare (cu calorifere, ventilo-convectoare sau sistem de incalzire in pardoseala) pompa de caldura va produce o cantitate de energie termica mai mare decat poate absorbi imobilul, care va genera cresterea temperaturii agentului termic urmata de oprirea din functiune a pompei de caldura la atingerea temperaturii maxime setate, urmata de repornirea automata a acesteia dupa scaderea temperaturii cu valoarea setata ca histerezis.
• Opririle si repornirile sunt cu atat mai frecvente cu cat energia termica excedentara este mai mare;
• La fiecare pornire, compresorul absoarbe un curent de pana la 10 ori curentul nominal, fapt care genereaza un consum suplimentar de energie electrica cu consecinta unor cheltuieli semnificative suplimentare privind energia electrica.
• La fiecare repornire, are loc o supraincalzire a bobinajului (soc termic) si un soc mecanic asupra sistemului de lagare, bobinaj, protectie a bobinajului, etc.

Pentru a evita consecintele unor socuri termice repetate la intervale scurte de timp, unele pompe de caldura au sisteme de temporizare privind pornirile succesive.

In rezumat putem spune ca pornirile repetate pe durata functionarii pompei de caldura genereaza un consum suplimentar de energie electrica cu censecinta generarii unor cheltuieli semnificativ mai mari pentru functionarea pompei de caldura, dar si o uzura termica si mecanica a subansamblelor compresorului cauzata de socurile termice si mecanice de pornire, care conduc la o uzura in timp a subansamblelor compresorului si implicit la scurtarea duratei de functionare a compresorului.

CARE ESTE SOLUTIA INTELIGENTA CARE INLATURA ACESTE NEAJUNSURI?

Solutia care inlatura toate aceste neajunsuri are aspect de science fiction, in sensul ca realizeaza o calibrare a energiei termice produsa de pompa de caldura la capacitatea de absorbtie a fiecarui imobil, astfel incat in permanenta pompa de caldura sa produca exact cantitatea de caldura de care are nevoie imobilul pentru a putea mentine temperatura interioara setata, indiferent de temperatura exterioara.

Avand in vedere faptul ca imobilul necesita o cantitate permanent variabila de energie termica pentru a mentine temperatura interioara presetata, cu atat mai mare cu cat temperatura exterioara este mai scazuta, rezulta ca sistemul inteligent va trebui sa modifice in permanenta cantitatea de energie termica produsa de pompa de caldura astfel incat in permanenta energia termica produsa de pompa de caldura sa fie strict egala cu necesarul de energie termica de care are nevoie imobilul respectiv pentru a mentine temperatura interioara presetata.

Acest sistem inteligent utilizeaza un convertizor de frecventa care foloseste pentru controlul temperaturilor sistemul complex controller PID. (proportional–integral–derivative controller).
Acest sistem inteligent face ca temperatura agentului termic sa fie mentinuta in proxima vecinatate a temperaturii setate, prin variatia turatiei compresorului realizata prin variatia frecventei de alimentare cu energie electrica a acestuia. In acest mod, numarul de opriri este drastic redus, fapt care asigura o reducere a consumului de energie electica si implicit a cheltuielilor privind energia electrica cu pana la 45%.

Folosirea solutiei inteligente cu convertizor de frecventa asigura urmatoarele avantaje:
• Reducerea consumului de energie electrica si implicit a cheltuielilor privind energia electrica cu pana la 45%;
• Cresterea de mai multe ori a duratei de functionare a compresorului, datorita protectiei totale pe care convertizorul de frecventa o asigura acestuia prin:

Reducerea socului termic generat de porniri prin limitarea curentului de pornire la valorile normale de functionare si controlul permanent al cuplului.
Se mentioneaza pentru comparatie ca In lipsa convertizorului de frecventa, la pornire, compresorul absoarbe un curent de pana la 10 ori curentul nominal, fapt care provoaca un soc termic de incalzire a bobinajului si izolatiei, cu consecinte negative privind degradarea acestuia cu consecinta reducerii duratei de functionare a compresorului.

Reducerea socului mecanic la pornire, prin limitarea curentului de pornire la valoarea normala de functionare. Pornirea compresorului cu convertizor de frecventa are loc in mod lent astfel incat subansamblele compresorului sunt protejate de socurile mecanice care au loc la pornirea brusca in mod instant, care se produce daca nu se utilizeaza convertizorul de frecventa.