Cum poți obține independență energetică

Pompele de caldura, sistemele fotovoltaice si incalzirea in pardoseala reprezinta singurul drum de succes pentru independenta energetica

Sarabanda preturilor in domeniul energetic din ultima perioada, a bulversat toate calculele de eficienta energetica privind diversele surse de incalzire (electrica, gaze, peleti, lemne, gaze, etc) si a impus o singura solutie menita sa fereasca consumatorul de cresterile drastice de preturi venite peste noapte. Aceasta singura solutie capabila sa asigure inumitatea consumatorului fata de nebunia preturilor in domeniul energetic, o constituie independenta energetica.

PRIMUL PAS

Exista din fericire posibilitatea ca fiecare consumator sa isi produca gratis energia electrica necesara consumului rezidential, care poate acoperi integral sau cat mai aproape de consumul total, necesarul de energie electrica pentru iluminat, pentru aparatura casnica si pentru incalzire inclusiv prepararea apei calde destinate consumului menajer, cu ajutorul sistemelor fotovoltaice.

Modificarile relativ recente ale legii energiei, care au stabilit paritatea de 1/1 privind energia electrica injectata de prosumator in retea si energia electrica pe care acesta o poate consuma gratis in baza energiei electrice injectate in retea, a facut ca numarul prosumatorilor sa creasca iar folosirea acestor sisteme fotovoltaice sa devina extrem de rentabila.

Sunt si consumatori care au preferat sistemele off-grid, renuntand la conectarea la reteua de energie electrica, avand in vedere utilizarea noilor baterii extrem de performante litiu-fier-fosfat, care pot avea o durata de viata de pana la 25 de ani si pot oferi un curent de pana la 300 amperi.

In multe din tarile europene, guvernul a oferit finantari gratuite beneficiarilor rezidentiali pentru montarea de sisteme fotovoltaice. In Italia de exemplu, in numai 6 luni, la inceputul acestui an, toti proprietarii de imobile rezidentiale au primit oferte financiare gratuite, sub forma de grant, pe care multi le-au onorat, de montare a unor sisteme fotovoltaice sau de inlocuire a centralelor pe gaz pe care le detineau, cu centrale pe gaz in condensatie, de mare randament.

La noi exista cateva programe cu finantare europeana si un program guvernamental care ofera finantare pentru sistemele fotovoltaice, care insa se deruleaza cu viteza melcului.

Din fericire, cercetarile in domeniul sistemelor fotovoltaice sunt in plin avant iar viitorul ne va aduce foarte repede rezolvari mult mai avantajoase ale problemei energiei solare cu sisteme fotovoltaice. Pentru cine doreste sa afle mai mult in acest sens, anexez articolul intitulat: ”Inovația în tehnologia celulelor solare generează de 1.000 de ori mai multă putere”, pe care l-am tradus pentru dvs.

Mai multe detalii in acest sens, veti gasi urmand urmatoarele linkuri:

• https://www.mining.com/recent-discovery-may-give-solar-cells-a-thousand-times-more-power/
• biz.crast.net/solar-panel-innovation-generates-1000x-more-power/
• lab-worldwide.com/novel-solar-cells-generate-a-thousand-times-more-power-a- 1040443/?cflt=rel

AL DOILEA PAS

In momentul in care un consumator are sistemul fotovoltaic in functiune si are la dispozitie o anumita cantitate de energie electrica, al doilea pas il reprezinta gestionarea cat mai economica a cantitatii de energie electrica produsa de sistemul fotovoltaic, pentru ca in cazul alegerii unor variante gresite, va fi nevoit sa dubleze sau chiar sa tripleze puterea sistemului fotovoltaic fara sa acopere totusi consumul.

Consumul de energie electrica rezidential cuprinde in principal urmatoarele trei domenii:

• Sistemul de iluminat. La acesta data, cel mai performant sistem de iluminat este cel care utilizeaza leduri, care are si avantajul de a putea fi reglat ca nivel de intensitate si implicit de consum de energie electrica. In zonele de trecere, se pot utiliza sisteme de iluminat cu leduri si senzor de prezenta, pentru o economie substantiala, fara a afecta nivelul de confort.
• Aparatura electro-casnica. Se recomanda utilizarea echipamentelor electro-casnice din grupa A de consum energetic, care asigura consumul energetic minim.
• Sistemul de incalzire al imobilului. Incalzirea imobilului se poare realiza cu sisteme electrice, care genereaza un consum emergetic foarte mare (panouri radiante, calorifere electrice sau centrala electrica) sau cu pompe de caldura, care daca sunt alese in mod corect pot asigura un consum garantat de cca 5 ori mai mic decat incalzirea electrica.

SA ANALIZAM SUCCINT PROBLEMA INCALZIRII CU POMPE DE CALDURA SA FORMULAM RASPUNSUL LA INTREBAREA:
CE POMPA DE CALDURA SA ALEG PENTRU IMOBILUL MEU

Despre pompele de caldura, pe scurt:

Pompele de caldura se definesc, pe scurt din doua cuvinte.

• Primul cuvant reprezinta mediul din care pompa de caldura recupereaza energia termica;
• Al doilea cuvant reprezinta agentul termic pe care pompa de caldura il furnizeaza.

De exemplu:
Pompa de caldura aer-apa: recupereaza energia termica din aerul inconjurator si livreaza ca agent termic apa (calda).

Pompa de caldura apa-apa, recupereaza energia termica din apa (a se intelege apa din putul forat sau fantana sau apa recirculata prin colector) si furnizeaza ca agent termic apa (calda).

Pompa de caldura apa-aer, recupereaza energia termica din apa si livreaza ca agent termic aer (cald), etc.

Care sunt principalii doi parametri care determina performanta unei pompe de caldura, indiferent de tipul acesteia?

• O pompa de caldura va avea o performanta cu atat mai ridicata ( si mai constanta ) cu cat mediul din care extrage energia termica are o temperatura mai ridicata(si mai constanta).
• O pompa de caldura va avea o performanta cu atat mai ridicata cu cat temperatura agentului termic pentru incalzire, pe care il furnizeaza va fi mai mica.

Performanta unei pompe de caldura se exprima printr-un coeficient, numit coeficient de performanta, al carui simbol este COP si acesta exprima numarul de kilowati energie termica produs de pompa de caldura la un kilowat energie electrica consumat.

De exemplu, atunci cand afirmam ca pompele de caldura apa-apa au un COP mai mare de 4,5, inseamna ca aceste pompe de caldura produc mai mult de 4,5 kilowati energie termica pentru fiecare kilowat de energie electrica consumat.

Analizand cele doua conditii de performanta mentionate la punctele 1 si 2, rezulta ca o pompa de caldura va avea performanta maxima (si constanta ) atunci cand recupereaza energia termica dintr-un mediu cu temperatura cat mai ridicata (si mai constanta) si produce un agent termic de incalzire cu o temperatura cat mai mica.

Sa presupunem analizam situatia incalzirii unui imobil, in mijlocul iernii cand temperatura mediului exterior este de minus 15 grade Celsius, prin prisma conditiilor 1 si 2 de performanta.

Pompa de caldura aer-apa va fi nevoita sa extraga energia termica din aerul exterior care are minus 15 grade Celsius, pompa de caldura sol –apa, cu colector orizontal va trebui sa extraga energia termica din solul care la adancimea colectorului de 2-2,5 metri are temperatura de 1-2 grade Celsius iar pompa de caldura apa-apa in circuit deschis va trebui sa extraga energia termica din apa provenita din putul forat care are temperatura constanta pe toata durata anului in jurul valorii de 13 grade Celsius pe teritoriul Romaniei. Rezulta foarte clar faptul ca pompa de caldura apa-apa va avea o performanta incomparabil mai mare decat celelalte doua variante luate in analiza.

Daca continuam analiza prin prisma puncului nr 2 din criteriile de performanta ale pompei de caldura, care se refera la temperatura agentului termic, vom constata ca daca imobilul are sistem de incalzire cu calorifere, temperatura agentului termic va trebui sa fie de 50-65 grade Celsius, in cazul in care imobilul are sistem de incalzire cu ventilo-convectoare, temperatura agentului termic va trebui sa fie de cca 45-50 grade Clesius iar in cazul in care imobilul are sitsem de incalzire prin pardoseala, temperatura agentului termic va trebui sa fie de 33-35 grade Celsius.In baza celui de al doile criteriu de performanta al pompelor de caldura rezulta ca incalzirea imobilului care are sistem de incalzire in pardoseala va fi incomparabil mai performanta si deci mult mai ieftina decat celelalte doua situatii luate in calcul.

Pentru cei care doresc mai multe informatii privind cele de mai sus, recomand urmatoarele articole:

• Tandemul de aur dintre pompa de incalzire apa-apa si incalzirea in pardoseala
• Adevarul despre consumul energetic al pompelor de caldura
• Pompele de cladura ASG, o noua tehnologie

Deducem clar, din cele de mai sus ca varianta optima de incalzire, adica acea singura varianta care asigura cel mai mare coeficient de performanta al pompei de caldura si implicit cele mai mici cheltuieli de incalzire cu cele mai mici cheltuieli de investitie, o reprezinta utilizarea pompei de caldura apa-apa in circuit deschis in tandem cu o instalatie de incalzire in pardoseala a imobilului.

Montarea unei pompe de caldura apa-apa in circuit deschis este posibila numai in cazul in care exista in zona terenului pe care se afla imobilul o panza de apa freatica capabila sa livreze debitul de apa necesar functionatii pompei de caldura care este de cca 1,5mc/h pentru fiecare kilowat termic al pompei de caldura. (de ex. pentru o pompa de caldura de 20 kW termici este necesar un debit de cca 20 x 1,5 = 3mc/h). In 90% din cazuri, situatia este favorabila in sensul ca prima panza de apa aflata de regula in limita a cca 10 metri adancime de foraj, este capabila sa ofere debitul necesar functionatii pompei de caldura.( ex. in zona Bucuresti Ilfov, unde am montat foarte multe pompe de caldura ASG, forajele au fost realizate la cca 10 metri deoarece la cca 7 metri s-a gasit o panza de apa cu un debit foarte mare, in zona Tecuci, judetul Galati, forajele au fost realizate la cca 4,5 metri deoarece inca de la 2,5 metri s-a gasit o panza de apa foarte mare, in zona Basov, forajul s-a facut la cca 6 metri deoarece inca de la 4 metri a fost gasita o pnza de apa foarte mare, in zona Focsani forajele s-au facut la cca 12 metri, etc.

Este posibil insa ca in cazul unor localitati, adancimea necesara a forajelor sa difere de la locatie la locatie, datorita variatiilor de adancime a panzelor de apa).Sunt insa si localitati (cum este de ex localitatea Panciu din judetul Vrancea unde nu exista panza de apa freatica, pana la 120 metri).

In cazul nefericit in care nu se poate gasi o panza de apa freatica pe terenul imobilului, nu se mai poate monta o pompa de caldura apa-apa in circuit deschis si atunci se recurge la varianta pompei de caldura sol-apa, care in fapt este tot o pompa de caldura apa-apa dar cu circuit inchis, sau la varianta unei pompe de caldura aer-apa sau aer –aer, care ofera performante mult inferioare si implicit cheltuieli mult mai mari de incalzire.

Pentru cine doreste sa vada o analiza mai aprofundata a consumului de curent al diferitelor pompe de caldura precum si modul cum influenteaza tipul instalatiei de incalzire a imobilului cheltuielile de incalzire, recomand articolul intitulat: Cat consuma pompele de caldura ASG si interviurile video cu clientii nostri.

Pentru orice intrebari, comentarii sau completari va stau la dispozitie si va voi raspunde cu placere.

INOVATIA IN TEHNOLOGIA CELULELOR SOLARE GENEREAZA DE 1.000 DE ORI MAI MULTA PUTERE
[26 ianuarie 2022: Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg]

Efectul fotovoltaic al cristalelor feroelectrice poate fi mărit cu un factor de 1.000 dacă trei materiale diferite sunt aranjate periodic într-o rețea. Acest lucru a fost dezvăluit într-un studiu realizat de cercetătorii de la Universitatea Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU). Au realizat acest lucru prin crearea de straturi cristaline de titanat de bariu, titanat de stronțiu și titanat de calciu pe care le-au plasat alternativ unul peste altul. Descoperirile lor, care ar putea crește semnificativ eficiența celulelor solare, au fost publicate în revista „Science Advances”.

Majoritatea celulelor solare sunt în prezent pe bază de siliciu; cu toate acestea, eficiența lor este limitată. Acest lucru i-a determinat pe cercetători să examineze noi materiale, cum ar fi feroelectrice precum titanatul de bariu, un oxid amestecat din bariu și titan. „Ferroelectric înseamnă că materialul are sarcini pozitive și negative separate spațial”, explică fizicianul Dr. Akash Bhatnagar de la Centrul pentru Competență de Inovare SiLi-nano al MLU. „Separarea sarcinii duce la o structură asimetrică care permite generarea de electricitate din lumină”. Spre deosebire de siliciu, cristalele feroelectrice nu necesită o așa-numită joncțiune pn pentru a crea efectul fotovoltaic, cu alte cuvinte, fără straturi dopate pozitiv și negativ. Acest lucru face mult mai ușoară producerea panourilor solare.

Cu toate acestea, titanatul de bariu pur nu absoarbe multă lumină solară și, în consecință, generează un fotocurent relativ scăzut. Cele mai recente cercetări au arătat că combinarea unor straturi extrem de subțiri de diferite materiale crește semnificativ producția de energie solară. „Important aici este ca un material feroelectric este alternat cu un material paraelectric. Desi acesta din urma nu are sarcini separate, el poate deveni feroelectric in anumite conditii, de exemplu la temperaturi scazute sau cand structura sa chimica este usor modificata”, explica. Bhatnagar.

Grupul de cercetare al lui Bhatnagar a descoperit că efectul fotovoltaic este mult îmbunătățit dacă stratul feroelectric alternează nu numai cu unul, ci și cu două straturi paraelectrice diferite. Yeseul Yun, doctorand la MLU și primul autor al studiului, explică: „Am încorporat titanatul de bariu între titanatul de stronțiu și titanatul de calciu. Acest lucru a fost realizat prin vaporizarea cristalelor cu un laser de mare putere și repunerea lor pe substraturi purtătoare. Acest lucru a produs un material format din 500 de straturi care are o grosime de aproximativ 200 de nanometri.”

La efectuarea măsurătorilor fotoelectrice, noul material a fost iradiat cu lumină laser. Rezultatul a surprins chiar și grupul de cercetare: în comparație cu titanatul de bariu pur de o grosime similară, fluxul de curent a fost de până la 1.000 de ori mai puternic – și asta în ciuda faptului că proporția de titanat de bariu ca componentă fotoelectrică principală a fost redusă cu aproape două treimi.

„Interacțiunea dintre straturile de rețea pare să conducă la o permitivitate mult mai mare – cu alte cuvinte, electronii sunt capabili să curgă mult mai ușor datorită excitației de către fotonii de lumină”, explică Akash Bhatnagar. Măsurătorile au arătat, de asemenea, că acest efect este foarte robust: a rămas aproape constant pe o perioadă de șase luni.

Acum trebuie făcute cercetări suplimentare pentru a afla exact ce cauzează efectul fotoelectric remarcabil. Bhatnagar este încrezător că potențialul demonstrat de noul concept poate fi folosit pentru aplicații practice în panourile solare. „Structura stratului arată un randament mai mare în toate intervalele de temperatură decât feroelectricii puri. Cristalele sunt, de asemenea, semnificativ mai durabile și nu necesită ambalaj special.”

TANDEMUL DE AUR
DINTRE POMPA DE CALDURA APA APA SI INCALZIREA IN PARDOSEALA

In contextul actual in care resursele de combustibili fosili sunt tot mai putine si mai scumpe iar statele europene impun restrictii tot mai severe privind poluarea, pompele de caldura s-au impus ca fiind solutia cea mai moderna, cea mai economica si cea mai ecologica, privind incalzirea imobilelor, ca sa nu mai vorbim de faptul ca utilizarea pompelor de caldura, evita integral efortul fizic referitor la transportul lemnelor, al cenusii, curatatul hoarnelor, etc dar si faptul ca elimina riscul de incendii, noxe, intoxicari, explozii, cauzat de combustibilii clasici. Nu in ultimul rand, pompele de caldura pot fi comandate, monitorizate si programate atat local cat si prin internet, cu ajutorul unui device, din orice locatie de pe glob, cu acces la internet.

Intrebarea fiecarui potential beneficiar se refera la tipurile de pompe de caldura optime pentru imobilul sau. In functie de tipul sursei de energie din care pompa de caldura isi extrage energia termica si de tipul agentului termic caruia pompa de caldura ii cedeaza caldura pentru incalzirea imobilului, pompele de caldura uzuale se clasifica in urmatoarele categorii:

• pompa de caldura aer apa (primul cuvant = aer, ne indica faptul ca pompa de caldura isi extrage energia termica din aerul din mediul exterior iar al doilea cuvant = apa, ne indica faptul ca pompa de caldura livreaza ca agent termic de incalzire apa calda). Orice pompa de caldura aer apa, dispune de un vaporizator, care in fapt este un schimbator de caldura cu ajutorul caruia, utilizand un freon, pompa de caldura aer apa extrage din mediul exterior energia termica, pe care o livreaza pentru incalzirea imobilului folosind ca agent termic apa calda. Este important de stiut ca aceste pompe de caldura aer apa, ofera o putere termica si un coeficient de performanta cu atat mai mic cu cat afara este mai frig, adica atunci cand afara este din ce in ce mai frig, ele ofera din ce in ce mai putina caldura. Pentru a evita situatia in care la un moment dat pompa de caldura aer apa nu ar mai putea asigura incalzirea imobilului cu ajutorul energiei termice recuperate din mediu, ele au in dotare o rezistenta electrica, setata sa intre automat in functiune atunci cand puterea termica oferita de pompa de caldura prin fenomenul frigorific scade sub valoarea necesara incalzirii imobilului. Exista pompe de căldură aer-apă cu vaporizator de diferite forme.

  

  Sunt utilizate pompe de caldura aer apa cu diferiti freoni si daca discutam despre un top pompe de caldura aer apa, pe primmele locuri se claseaza pompele de caldura aer apa cu nivelul cel mai inald de automatizare, care isi seteaza automat toti parametrii de functionare, fara a fi necesara interventia unui operator.

• Pompa de caldura aer aer, isi extrage energia termica din aerul exterior, in mod identic cu pompa de caldura aer apa, dar spre deosebire de aceasta, agentul de incalzire a imobilului este livrat sub forma de aer cald. Acest tip de pompe de caldura se utilizeaza la noi in supermarketuri. In America, acest tip de pompe de caldura este foarte mult utilizat.
• Pompa de caldura sol-apa, isi extrage energia termica din sol si poate fi cu colector orizontal (santuri sapate in sol) sau vertical (baterii de foraje verticale).Pompele de caldura sol apa cu collector orizontal sunt si ele influentate de temperaturile exterioare in sensul ca ofera o energie termica cu atat mai reuda cu cat afara este mai frig.spre deosebire de acestea, pompele de caldura sol-apa cu collector vertical, ofera o putere termica maxima, constanta si independent de temperatura exterioara.Dezavantajul acestora consta in costurile foarte mari ale bateriilor de foraje care depasesc de cateva ori pretul pompei de caldura.

  

• Pompa de căldură apa-apa, isi extrage energia termica din apa extrasa din panza freatica de mica adancime si ofera o putere termica maxima, constanta si independenta de temperatura mediului exterior. Costul realizarii forajului este foarte mic avand in vedere adancimea primei panze freatice si din acest motiv acest tip de pompa de căldură constituie varianta cea mai avantajoasa din punct de vedere atat al costului investitiei cat si al cheltuielilor de exploatare (cheltuielile de incalzire a imobilului. O pompa de caldura apa-apa in circuit deschis, cu performante superioare este pompa de caldura ASG (www.pompe de caldura ASG.ro) si puteti viziona mai multe interviuri cu beneficiari ai acestor pompe de caldura, daca tastati pe you tube “pompe de caldura ASG”

  

Exista mai multe aplicatii cu utilizare rezidentiala sau casnica ale pompelor de caldura, dintre care cele mai importante sunt:

• Chilerul pentru preparare apa calda destinata consumului menajer utilizand pompa de caldura
• Uscator de rufe cu pompa de caldura;
• Instalatie de ventilatie cu recuperare de caldura utilizand pompa de caldura.

Pentru alegerea pompelor de caldura optime pentru imobilul dvs, va recomand sa analizati urmatoarele date:

• Pompa de caldura aer-apa
  • Puterea termica oferita: Variabila din ce in ce mai mica cu cat afara este mai frig
  • Functionare la temperaturi foarte scazute iarna: Intra in functiune rezistenta electrica de ajutor din dotare cu consum enorm de energie electrica
  • Investitie Pompa de caldura pret: Pret intre 150-350 eur/kW termic
  • Rezultate asteptate: Investitie mai redusa, cheltuieli de incalzire foarte mari, cu atat mai mari cu cat afara este mai frig.
  • Coeficientul de performanta Consum pompa de caldura: Pe durata iernii la temperaturi foarte scazute, COP ajunge la aprox. 1,6 adica pompa de caldura produce 1,6 kw energie termica la fiecare kW energie electrica absorbit din retea. Mult mai rau este ca se adauga COP al rezistentei electrice care este 0,98.
• Pompa de caldura aer-aer
  • Puterea termica oferita: Variabila din ce in ce mai mica cu cat afara este mai frig
  • Functionare la temperaturi foarte scazute iarna: Intra in functiune rezistenta electrica de ajutor din dotare cu consum enorm de energie electrica
  • Investitie Pompa de caldura pret: Pret intre 200-450 euro/kW termic
  • Rezultate asteptate: Investitie mai redusa, cheltuieli de incalzire foarte mari, cu atat mai mari cu cat afara este mai frig.
  • Coeficientul de performanta Consum pompa de caldura: Pe durata iernii la temperaturi foarte scazute, COP ajunge la aprox. 1,6 adica pompa de caldura produce 1,6 kw energie termica la fiecare kW energie electrica absorbit din retea. Mult mai rau este ca se adauga COP al rezistentei electrice care este 0,98.
• Pompa de caldura sol apa cu colector orizontal
  • Puterea termica oferita: Variabila din ce in ce mai mica cu cat afara este mai frig
  • Functionare la temperaturi foarte scazute iarna: Intra in functiune rezistenta electrica de ajutor din dotare cu consum enorm de energie electrica
  • Investitie Pompa de caldura pret: Pret intre 380-500 euro/kW termic, pret care include colectorul orizontal si manopera de sapat.
  • Rezultate asteptate: Investitie mai redusa, cheltuieli de incalzire mari, cu atat mai mari cu cat afar aeste mai frig, dar mai mici decat la pompele de caldura aer-apa sau
    aer-aer.
  • Coeficientul de performanta Consum pompa de caldura: Pe durata iernii, la temperature foarte scazute, COP ajunge la aprox. 2,4. Mult mai rau este ca se adauga COP al rezistentei electrice care este 0,98.
• Pompa de caldura sol-apa cu colector vertical
  • Puterea termica oferita: Constanta, maxima indiferent de temperatura exterioara
  • Functionare la temperaturi foarte scazute iarna: Ofera energie termica maxima si constanta fara a avea in dotare rezistenta elactrica
  • Investitie Pompa de caldura pret: Pret intre 700-1200 euro/Kw termic, pret care include bateria de foraje.
  • Rezultate asteptate: Investitie extrem de mare, care asigura cele mai mici cheltuieli de incalzire
  • Coeficientul de performanta Consum pompa de caldura: COP este constant, peste 4,5
• Pompa de caldura apa-apa in circuit deschis
  • Puterea termica oferita: Constanta, maxima indiferent de temperatura exterioara
  • Functionare la temperaturi foarte scazute iarna: Ofera energie termica maxima si constanta fara a avea in dotare rezistenta elactrica
  • Investitie Pompa de caldura pret: Pret intre 200-500 euro/kW termic
  • Rezultate asteptate: Investitie medie, care asigura cele mai mici cheltuieli de incalzire
  • Coeficientul de performanta Consum pompa de caldura: COP este constant, peste 4,5

Explicatia acestui comportament al pompelor de caldura este foarte simplu si tine cont de cei trei parametri esentiali care determina valoarea COP al pompei de caldura, dupa cum urmeaza:

• O pompa de caldura (indifferent de tipul acesteia) ofera un COP cu atat mai mare, cu cat sursa de energie din mediu de la care se alimenteaza cu energie termica (aer,sol, apa din panza freatica, etc) are o temperature mai mare:
• O pompa de caldura ofera un COP cu atat mai mare cu cat temperatura agentulu termic pentru incalzirea imobilului este mai mica;
• O pompa de caldura ofera o valoare a COP constanta, pentru valori constante ale temperaturii sursei din mediu de la care se alimenteaza cu energie termica si valori constant ele temperaturii agentului de incalzire a imobilului.

SA ANALIZAM ACESTI PARAMETRI:

Prima conditie pentru o valoare mare a COP: Existenta unei surse din mediu cu temperatura cat mai mare;
In mod concret, dintre toate tipurile de pompe de caldura uzuale mentionate mai sus, exista doar doua tipuri de pompe de caldura care dispun pe toata durata anului de o sursa de energie termica, cu temperatura corespunzatoare de la care se alimenteaza. Este vorba despre pompele de caldura apa-apa in circuit deschis si pompele de caldura sol-apa cu colector vertical, deoarece apa din panza freatica pe teritoriul Romaniei are pe toata durata anului o temperatura peste 13⁰C. Celelalte tipuri de pompe de caldura se alimenteaza termic de la surse de energie (aerul sau solul cu adancimea de pana la 2m) care pe durata iernii au temperaturi care in cazul aerului pot ajunge si la valori sub -18⁰C iar in cazul pompelor de caldura sol-apa cu colector orizontal, temperatura iarna ajunge in sol la valori de 1,-,5⁰C si astfel determica o cadere drastica a valorii COP.

A doua conditie pentru o valoare mare a COP: O temperatura cat mai mica a agentului termic de incalzire a imobilului.

Sistemul de incalzire al unui imobil necesita temperaturi diferite ale agentului termic (apei calde de incalzire), in functie de tipul instalatiei de incalzire a respectivului imobil.

Astfel, pentru sistemul de incalzire in pardoseala, temperatura agentului termic este de cca 33⁰C – 35⁰C, pentru incalzirea cu ventilo-convectoare, temperatura agentului termic este de cca 40⁰C – 45⁰C iar pentru incalzirea cu radiatoare (calorifere) temperatura agentului termic este de cca 55⁰C – 65⁰C. Regula este aceea ca temperatura agentului termic este invers proportionala cu suprafata radiatorului.

Aici ajungem sa concluzionam ceea ce am numit tandemul de aur dintre pompa de caldura apa apa si incalzirea in pardoseala, deoarece pompa de caldura apa-apa ofera cea mai mare valoare a COP, conform celor de mai sus iar incalzirea in pardoseala necesita cea mai scazuta temperatura a agentului termic. Astfel acest tandem indeplineste ambele conditii care garanteaza o valoare maxima a valorii COP, asigurand astfel cel mai mic cost al cheltuilelilor pentru incalzire.

Pentru un imobil dotat cu sistem de incalzire in pardoseala, pompa de caldura trebuie sa functioneze un timp foarte scurt pentru a incalzi agentul termic la o temperatura de 35⁰C, in timp ce pentru un imobil dotat cu calorifere, pompa de caldura trebuie sa functioneze un timp de peste doua ori mai mare pentru a incalzi agentul termic la temperatura de 55⁰C, iar acest timp de functionare ineamna consum de energie electrica si in final cheltuiala pentru incalzire.

ADEVARUL DESPRE CONSUMUL ENERGETIC AL POMPELOR DE CALDURA

Pompele de caldura reprezinta in mod incontestabil solutia optima, la nivelul tehnicii mondiale actuale, privind realizarea celui mai eficient sistem de incalzire, cu cel mai inalt grad de automatizare, care genereaza cele mai mici cheltuieli si nu necesita efort sau cheltuieli de intretinere, avand o fiabilitate de peste 30 de ani.

Dar de fapt, ce sunt pompele de caldura si care este regula dupa care ele functioneaza? Pompele de caldura sunt echipamente frigorifice care absorb energia termica din surse de mediu (aer, apa, sol, etc), o convertesc in energie termica cu temperatura marita si o redau prin intermediul unui agent de incalzire, de obicei apa incalzita, pentru instalatia de incalzire a imobilului. De exemplu, daca pompa de caldura extrage energie termica de la 1000 litri de apa provenind dintr-un put forat, avand temperatura initiala de 13⁰C, racind astfel cei 1000 dm³ (litri) de apa cu 1⁰C, rezulta ca a extras o cantitate de caldura de 1000 litri x 1⁰C=1000 kcal. Pompa de caldura este capabila sa livreze aceasta energie termica la o temperatura uzual cuprinsa intre 30⁰C – 55⁰C.

Avand in vedere aproximarile de detaliu si de randament, putem spune ca “artificiul” produs de pompa de caldura,consta in livrarea aceleiasi cantitati de energie termica, dar la o temperatura superioara ca in urmatorul exemplu:
Pompa de caldura absoarbe o energie termica de 1000 kcal, racind o tona de apa cu un grad Celsius si livreaza aceeasi cantitate de caldura, respectiv 1000Kcal incalzind o cantitate de apa de 25 litri de apa cu 40⁰C adica de la temperatura de 15⁰C, la temperatura de 55⁰C, conform calculului:

La energia termica produsa se adauga si o parte din energia termica produsa de compresor, astfel incat, la un coeficient de performanta de 4 si peste 4, energia termica recuperata de pompa de caldura, conform exemplului de mai sus, reprezinta ¾ din energia termica totala produsa de pompa de cladura, restul de ¼ provenind de la energia termica produsa de compresor.

Din cele expuse mai sus, rezulta care este conditia ca o pompa de caldura sa ofere o putere termica cat mai mare si mai constanta in timp: sursa de energie din mediu de la care pompa de caldura extrage energia termica sa aibă o temperatura cat mai mare si cat mai constanta.

Pentru a ajunge la concluzia finala, vom enumera sursele de caldura din mediu de la care pompele de caldura uzuale pot extrage energia termica, precum si caracteristicile acestor surse:

• Aer
  • Pompe de caldura aer-apa
  • Temperatura-caracteristici: Temperatura aerului este variabila in functie de anotimp, putand varia intre
    -25⁰C si +40⁰C
  • Consecinte: Puterea termica a pompei de caldura va fi variabila, COP fiind peste 4 la temperaturi pozitive dar scade pana la cca 1,5 la temperaturi negative, fiind cu atat mai mic, cu cat temperatura este mai scazuta. Cu alte cuvinte, cu cat este mai frig afara cu atat pompa de caldura produce mai PUTINA caldura. Pentru a face fata necesarului de energie termica in perioadele friguroase, avand in vedere caderea drastica de randament (COP), aceste pompe de caldura sunt dotate cu rezistente electrice care intra automat in functiune, acoperind necesarul de energie termica (dar la un pret de 5 ori mai mare comparativ cu pompele apa-apa).
• Sol
  • Pompe de caldura sol-apa
  • Temperatura-caracteristici: Temperatura solului la adancimea de ingropare a serpentinei orizontale este variabila in functie de anotimp, in limite mai restranse decat temperatura ambientala, putand varia intre +1⁰C si +12⁰C
  • Consecinte: Puterea termica a pompei de caldura va fi variabila, COP fiind peste 4 la temperaturi pozitive ridicate dar scade pana la cca 2,0 la temperaturi negative, fiind cu atat mai mic, cu cat temperatura este mai scazuta.
    In cazul serpentinelor amplasate vertical, in baterii de puturi forate verticale, temperatura este constanta, peste 10⁰C iar COP este constant si mai mare de 4.
• Apa
  • Pompe de caldura apal-apa
  • Temperatura-caracteristici: Temperatura apei din prim apanza freatica este relativ constanta pe teritoriul Romniaei, avand 13⁰C, cu variatii de temperatura vara-iarna sub 1⁰C.
  • Consecinte: Puterea termica a pompei de caldura va fi constanta si cu valoare mai mare de 4, indiferent de anotimp.acest epompe de caldura nu au in dotare rezistente electrice deoarece puterea termica produsa nu este afectata in nici un fel de scaderea temperaturii exterioare.

Este important de stiut faptul ca pompele de caldura mentionate mai sus, difera ca si componenta de echipamente numai in ceea ce priveste vaporizatorul. Deci putem analiza pompa de caldura fara vaporizator, ca fiind un echipament de sine statator, la care adaugam diferite vaporizatoare in functie de mediul din care pompa de caldura urmeaza sa extraga energia termica (aer, apa, sol). Este ca si cum am avea un calculator, la care conectam pe rand, imrimanta, scanerul, etc. Orice pompa de caldura poate fi transormata din aer-apa –n apa-apa sau sol-apa numai prim modificarea vaporizatorului sau prin pastrarea vaporizatorului dar modificand temperatura mediului din care pompa de caldura extrage energia termica.

Altfel spus, in principiu, daca de exemplu avem o pompa de caldura apa-apa in circuit deschis iar apa care circula prin vaporizator are temperatura de 13⁰C, acesta va avea un COP > 4, corespunzator pompelor de caldura apa-apa in circuit deschis sau cu al pompelor ce daldura sol-apa cu serpentin ein foraj vertical.. Daca insa temperatura apei care circula prin vaporizator, venind din putul forat scade la 3⁰C – 4⁰C, aceeasi pompa de caldura isi va reduce COP acesta devenind identic cu al pompelor de caldura cu serpentina orizontala si in final, daca apa care circula prin vaporizator va avea o temperatura in jurul valorii de 0⁰C si sub aceasta, pompa de caldura apa-apa in circuit descis va avea un COP identic cu al pompelor de caldura aer-apa.(in conditiile asigurarii debitelor corespunzatoare).

Pentru cei care doresc sa cunoasca acest aspect mai detaliat, voi incerca sa explicitez un pic mai detaaliat dar voi evita calculele si alte aspecte mai complicat e, pentru a nu plictisi.

Pentru inceput, sa analizam circuitul teoretic al pompei de caldura cu compresor:

Pentru explicatiile ce urmeaza, trebuie sa definim ce inseamna “sursa rece” a pompelor de caldura.

“Sursa rece” pentru o pompa de caldura reprezinta mediul din care pompa de caldura isi extrage prin intermediul vaporizatorului, energia termica necesara incalzirii vaporilor de freon, in cadrul ciclului de lucru. Aceasta “sursa rece” poate fi fluxul de apa dintr-un put forat, sau dintr-un circuit de tubulatura prin pamant la o adancime cuprinsa intre 1,5-2,5m, sau fluxul de apa care circula printr-un foraj vertical prin intermediul unei tubulaturi sau chiar fluxul de aer exterior, antrenat de un ventilator, in cazul pompelor de caldura aer-apa, etc.

CICLUL DE FUNCTIONARE AL POMPELOR DE CALDURA

In principiu, (vezi fig de mai sus) freonul aflat in stare de vapori avand o temperatura de cca 70-80ᵒC rezultat in urma comprimarii, este trimis de compresorul poz.4 in condensatorul poz.1, acesta fiind un schimbator de caldura, unde intra in contracurent cu circuitul de agent termic destinat incalzirii imobilului, caruia ii cedeaza o parte din energia sa termica. Cea mai mare parte a pompelor de caldura au o limitare a temperaturii agentului de incalzire a imobilului la 55⁰C. In condensator, ca urmare a pierderii energiei termice, freonul isi schimba starea de agregare devenind lichid si paraseste condensatorul la o temperatura de cca. 35⁰C – 45⁰C, indreptandu-se catre ventilul de expansiune, poz.2, care va determina destinderea agentului frigorific, cu efectul transformarii starii acestuia in faza gazoasa, vaporii de freon avad o temperatura extrem de scazuta (ex.T= – 43,5⁰C pentru freonul R407C). Aceasta temperatura se manifesta in vaporizator, care joaca rolul unui schimbator de caldura intre vaporii de freon cu temperatura foarte scazuta si “sursa rece” utilizata de pompa de caldura, care poate fi apa dintr-un put forat, in cel mai avantajos caz, sau aerul exterior, in cazul pompelor aer-apa ori caldura solului transmisa prin fluxul de apa transportat prin conducte in sol verticale (puturi forate) sau orizontale (canale in sol), la pompele sol-apa, etc. Se pot utiliza inclusiv panouri solare pentru incalzirea agentului „sursei reci” pentru vaporizator. Cu ajutorul acestei “surse reci”, vaporii de freon avand temperatura extrem de scazuta(sub – 40⁰C) “se incalzesc” pana la o temperatura cat mai ridicata posibil.(pana in vecinatatea punctului triplu).

PRINCIPALUL SECRET

In vaporizator, se creeaza un echilibru intre temperatura extrem de scazuta a freonului la transformarea din faza lichida in faza de vapori si temperatura „sursei reci”, astfel incat pe toata durata de vaporizare, temperatura este constanta si poarta numele de temperatura de vaporizare. Pentru o cantitate de freon prestabilita, temperatura de vaporizare este cu atat mai mare cu cat aportul termic al „sursei reci” este mai mare, cu alte cuvinte cu cat temperatura „sursei reci” este mai mare, cu atat cantitatea de caldura recuperata de la sursa rece este mai mare si reprezinta prima conditie pentru obtinerea unui COP mai mare.

Ca si concluzie se poate afirma ca prima conditie ca o pompa de caldura sa asigure un coeficient de performanta ridicat este ca temperatura „sursei reci” sa fie cat mai mare, fapt care implicit determina o temperatura de vaporizare cat mai ridicata.

Iata deci ca prima conditie privind asigurarea unui COP ridicat al pompelor de caldura se muta la analizarea “surselor reci”, rezultand urmatorul clasament al surselor de caldura facut in conditiile in care un imobil are cea mai mare nevoie de caldura si anume iarna cand temperatura exterioara este minima:

• Pe primul loc, se situeaza “sursa rece” care asigura incontestabil cel mai mare si stabil COP, avand desigur cea mai mare temperatura. Aceasta „sursa rece” de top, o reprezinta apa din panza de apa freatica sau apa care circula in tevile amplasate in bateriile de foraj verticale in cazul pompelor de caldura sol-apa. La toate pompele de caldura apa-apa pe care le-am montat pe teritoriul Romaniei, in foarte multe orase si comune, (www.pompe de caldura ASG.ro), am gasit iarna, in panza freatica numai temperaturi cuprinse intre 12⁰C – 14⁰C. Cu aceasta “sursa rece” se poate obtine utilizand pompele de caldura apa-apa, cel mai mare COP posibil, in jurul valorii de 5 si chiar putin peste aceasta valoare in functie de temperatura agentului de incalzire, care va fi analizata in cele ce urmeaza. De remarcat este faptul ca pompele de caldura utilizand aceasta “sursa rece”, au un coeficient de performanta COP constant, pe durata tuturor anotimpurilor, independent de temperatura exterioara.
  Coeficientul de performanta al pompelor de caldura apa-apa care utilizeaza ca “sursa rece” apa din putul forat este direct proportional cu temperatura apei din putul forat, care este relativ constanta pe durata anului si este independent de temperatura exterioara.(situatia este identica la pompele de caldura sol-apa cu foraje verticale).
• Pe locul 2, urmeaza “sursa de caldura” constituita dintr-un flux de apa (gliconata sau saramura), care preia energia termica din caldura solului prin intermediul unor tubulaturi orizontale (amplasate in santuri in pamant la adancimea de 1,2-2,5 m), cu mentiunea ca lungimile acestor tubulaturi sunt in general mari, de cca.50ml/kw termic in cazul celor orizontale si de cca.35ml/kw termic in cazul celor verticale. COP obtinut de aceste pompe de caldura este mai mic decat cel prezentat anterior si este relativ dependent de temperatura exterioara.Din graficul de mai jos, rezulta ce temperaturi are solul la diferite adancimi precum si variatia temperaturii in diverse anotimpuri.

  

• Pe ultimul loc se claseaza “sursa de caldura” constituita de fluxul de aer exterior antrenat cu un ventilator, in cazul pompelor de caldura aer-apa.Chiar procedeele mai noi care utilizeaza injectia de vapori de freon nu pot asigura o valoare a COP, nici la jumatate din valoarea asigurata de pompele de caldura apa-apa, pentru temperaturi exterioare foarte scazute.

Este foarte logic:

De exemplu, cand afara sunt temperaturi de – 20⁰C, iar “sursa de caldura” o reprezinta fluxul de aer la temperatura de – 20⁰C, care intra in vaporizator. Rezulta foarte clar ca aportul termic al aerului rece cu aceasta temperatura la incalzirea vaporilor de freon aflati in vaporizator este extrem de scazut si implicit energia termica captata de la aerul rece avand aceasta temperatura este foarte redusa.

Este foarte adevarat ca pompele de caldura aer-apa, utilizeaza si caldura de condensare a vaporilor de apa precum si caldura de schimbare a starii de agregare a apei in ghiata. (este vorba de apa care condenseaza pe vaporizator si transmit acestuia caldura latenta de condensare). Aceste aporturi energetice sunt valabile numai la temperaturi mult mai mici, deoarece la o temperatura esterioara de – 20⁰C aerul este extrem de uscat si nu contine vapori de apa care ar putea asigura un aport energetic prin condensare.

In consecinta, o pompa de caldura aer-apa, are un coeficient de performanta cu atat mai mic cu cat temperatura exterioara este mai scazuta, adica atunci cand imobilul are cea mai mare nevoie de caldura.

(Deduceti de aici cat de mari sunt gogomaniile despre valorile de peste 5 ale COP al pompelor de caldura aer-apa, in conditii de lucru la minus 20 grade Celsius.)

Nimeni cu contesta faptul ca pompele de caldura aer-apa au un COP chiar peste 4 dar numai la temperaturi care nu exceleaza in domeniul negativ. COP al pompelor de caldura mentionate la punctul 2 si 3 este strict dependent de temperatura exterioara in sensul ca scade odata cu scaderea temperaturii exterioare. Cu alte cuvinte, cu cat afara este mai frig, cu atat ele ofera mai putina caldura, adica ofera din ce in ce mai putina caldura exact cand este mai frig afara deci cand imobilul are nevoie de mai multa caldura.

De aici rezulta si conditia de optim pentru o “sursa rece” utilizata de pompa de caldura.

O “sursa rece” care urmeaza a fi utilizata de o pompa de caldura va oferi pompei de caldura prima conditie pentru obtinerea unui coeficient de performanta cu atat mai mare cu cat temperatura “sursei de caldura” este mai mare, iar coeficientul de performanta al pompei de caldura va fi cu atat mai stabil in timp cu cat temperatura “sursei reci” utilizate va fi mai stabila in timp.

A DOUA CONDITIE PENTRU ASIGURAREA UNUI COP MARE

Ciclul Carnot inversat care caracterizeaza functionarea pompei de caldura poate fi reprezentat prin diagrama T-S.(este vorba despre ciclul Caront ideal inversat, deoarece in cazul ciclului real, conotatiile sunt mult mai complexe si pot fi gasite de cei care doresc, in documentatiile tehnice de specialitate).



T =reprezinta temperatura agentului termic (in cazul nostru, circuitul de apa care se incalzeste in condensator pentru calorifere sau sistemul de incalzire in pardoseala). Presupunem ca se foloseste un sistem de incalzire in pardoseala iar temperatura necesara a agentului pentru incalzirea in pardoseala este de 35⁰C. (adica 308 K).
Tu= reprezinta temperatura “sursei reci” care “incalzeste” vaporii de freon din vaporizator = 13⁰C, (adica 286 K) si este constituita dintr-un flux de apa din panza freatica;
Suprafata “a” reprezinta energia preluata de pompa de caldura din “sursa rece” utilizata, deci energia recuperate din mediu;

Suprafata “b” reprezinta energia consumata de electrocompresorul pompei de caldura; Suprafata “a+b”, reprezinta energia totala cedata agentului termic de incalzire a imobilului.(este vorba de un ciclu ideal fara pierderi de randamente).
In aceste conditii, coeficientul de performanta COP al pompei de caldura este:

COP = ( a+b)/b

Analizand figura de mai sus, rezulta o concluzie extrem de importanta: energia termica totala produsa de pompa de caldura si cedata imobilului (suprafata a+b), este cu atat mai mare cu cat valoarea lui “b” este mai mica, iar acest lucru este posibil atunci cand diferenta “T-Tu” este minima.

Exprimata cu alte cuvinte, aceasta constatare constituie cea de a doua conditie a pompelor de caldura in scopul asigurarii unui COP ridicat, conditie care poate fi enuntata astfel:

COEFICIENTUL DE PERFORMANTA (COP) AL UNEI POMPE DE CALDURA ESTE CU ATAT MAI MARE CU CAT DIFERENTA INTRE TEMPERATURA AGENTULUI TERMIC SI TEMPERATURA „SURSEI RECI” ESTE MAI MICA.

IN CONCLUZIE DACA DORIM O EFICIENTA MAXIMA , ATUNCI DIFERANTA INTRE TEMPERATURA AGENTULUI TERMIC DESTINAT INCALZIRII IMOBILULUI SI TEMPERATURA “SURSEI RECI” TREBUIE SA FIE CAT MAI MICA.

PENTRU REALIZAREA ACESTUI DEZIDERAT SE VOR FOLOSI SISTEME DE DISTRIBUTIE A CALDURII CU TEMPERATURI COBORATE ( 30 – 40º C ) SI ANUME: INCALZIRE IN SUPRAFATA (INCALZIRE IN PARDOSELI, IN PERETI, PLAFOANE) SI/SAU IN CAZ MAI PUTIN FERICIT VENTILOCONVECTOARE.

SOLUTIA CEA MAI DEJAVANTAJOASA DIN ACEST PUNCT DE VEDERE O REPREZINTA INCALZIREA CU CALORIFERE.

O MINIMA IMBUNATATIRE DE RANDAMENT SE POATE OBTINE PRIN MARIREA CORESPUNZATOARE A SUPRAFETEI CALORIFERELOR.

Este obligatoriu si esential (pentru producatorii seriosi si adevarati) de pompe de caldura ca in momentul cind se prezinta COP-ul unei pompe de caldura sa se precizeze TEMPERATURA “SURSEI RECI” si TEMPERATURA AGENTULUI TERMIC.
(bibliografia germana obliga la aceasta notatie, de obicei cu notatii de genul W10/W35, EO/W35, LO/W50, BO/W35, etc.)

De exemplu, firma germana DIMPLEX, producatoare a unora din cele mai performante pompe de caldura din lume la ora actuala, prezinta valoarea COP astfel:

• Heat output/COP at W10W50 = 3,80, ceea ce inseamna ca valoarea COP este de 3,80, numai in conditiile in care temperatura „sursei reci” este de 10⁰C, iar temperatura agentului de incalzire este de 50⁰C .
• Heat output/COP at W10W35 = 5,20, ceea ce inseamna ca valoarea COP este de 5,20, numai in conditiile in care temperatura „sursei reci” este de 10⁰C, iar temperatura agentului de incalzire este de 35⁰C.

Mentionarea numai a valorii COP fara a indica si conditiile de temperatura pentru „sursa rece” si „agentul de incalzire” este in sine o mare excrocherie pentru a pacali potentialii beneficiari.

Este O MARE INDUCERE IN EROARE DIN PARTEA UNOR PRODUCATORI sau furnizori de pompe de caldura, prezentarea in specificatiile tehnice adresate posibililor beneficiari a unor valoari ale COP-ului fara a preciza ecartul de temperatura (temperatura sursei reci si temperatura agentului de incalzire)!

Se naste firesc intrebarea : DE CE ?

Raspunsul este foarte simplu; Deoarece daca un producator (cum se gasesc foarte multi pe net) doreste ca pompa de caldura pe care o comercializeaza sau chiar o produce, sa o vanda cat mai bine prin inducerea in eroare a posibililor beneficiari, va face urmatoarele:

Va seta pompa de caldura sa produca apa calda cu temperatura foarte mica, (de 25⁰C, de exemplu), si va alimenta vaporizatorul in calitate de “sursa rece” cu apa avand temperatura mult mai mare decat se poate gasi in natura, (de 20⁰C – 22⁰C, de exemplu). In aceste conditii, va putea filma si demonstra foarte usor pe internet ca pompa de caldura realizeaza un COP de 8. Si il realizeaza pe bune, dar numai in aceste conditii, absolut imposibil de intalnit in practica, adica temperatura “sursei reci” = 20⁰C – 22⁰C iar temperatura setata pentru agentul de incalzire = 25⁰C.
POTENTIALII BENEFICIARI SUNT INDUSI IN EROARE DEOARECE ACESTE CONDITII NU VOR PUTEA FI INTALNITE NICIODATA IN REALITATE !!!
Aceasta situatie nu va putea fi intalnita niciodata in practica, deoarece cu apa calda la 25⁰C nu se va putea niciodata incalzi un imobil si de asemenea, nu va fi gasita niciodata la dispozitie, in natura, o “sursa rece” cu temperatura de 20⁰C – 22⁰C, cu exceptia rarisima de a avea la dispozitie o sursa termala.
CONCLUZIA ESTE URMATOAREA : Cand pompa de caldura mentionata mai sus va fi supusa la exploatare in conditii reale, adica o temperatura a “sursei reci” cuprinsa intre 10⁰C
-13⁰C si o programare a temperaturii apei calde pentru incalzire de 48⁰C, de exemplu, se va constata cu stupoare ca realizeaza un COP mult mai mic.
Ca o idee generala, valoarea maxima a COP obtinut de cele mai performante pompe de caldura, in varianta apa-apa, adica varianta de performanta maxima, pentru un sistem de incalzire in pardoseala care reclama o temperatura a agentului termic de cca 35⁰C, este in jurul valorii de 5 – 5,5 ceea ce inseamna ca pompa de caldura produce cca. 5-5,5kw termici pentru fiecare kw de energie electrica absorbit din retea.

Acolo unde gasiti oferte pentru pompe de caldura care asigura un COP sensibil mai mare de 5, sa fiti foarte prudenti privind conditiile obtinerii acestei valori pentru COP, valori care sfideaza legile termotehnicii, in conditiile expuse mai sus. Mai pe romaneste spus…miroase a smecherie …

In ultimii ani, am intalnit foarte multi “fabricanti” dar mai ales “instalatori” de pompe de caldura fara studii de inginerie in termotehnica, fosti zidari, culegatori de fructe in Italia sau Spania, etc (am intalnit chiar un fost boxer, doi programatori, un fost zugrav)…care instalau de zor pompe de caldura…si nu as dori sa continui…
Ca si regula generala, daca apelati la o firma pentru montarea de pompe de caldura, este bine sa le cereti sa va prezinte si ce studii au „specialistii” lor, pentru a evita surprize din cele mai dure, pentru ca altfel este ca si cum v-ati opera de ficat la un zugrav pe singurul considerent ca si doctorii si zugravii poarta halate albe….
Pentru cei interesati, performantele celor mai eficiente pompe de caldura din EUROPA pot fi gasite accesand pagina web http://institute.ntb.ch Universitatea Interstatala de Stiinta si Tehnologie Aplicata din Buchs NTB (Elvetia) cu Centrul de Testari pentru Pompe de Caldura www.ntb.ch/die-ntb/dienste/wpz-waermepumpen-testzentrum.html care inlocuieste de cativa ani fostul Centrul de Testari din Toess, Elvetia. Acest centru de incercari este recunoscut in Europa si in lume ca fiind unul din cele mai credibile institutii de acest gen din lume.
Precizez ca normativul european EN 14511 care se refera la testarile obligatorii pentru pompele de caldura, precizeaza foarte clar tarile care au obligatia de a respecta acest

standard european.Conform EN 14511 acesta este obligatoriu pentru urmatoarele tari europene :

Austria, Belgia, Bulgaria, Cipru, Cehia, Danemarca, Estonia, Finlanda, Franța, Germania, Grecia, Ungaria, Islanda, Irlanda, Italia, Letonia, Lituania, Luxemburg, Malta, Țările de Jos, Norvegia, Polonia, Portugalia, România, Slovacia, Slovenia, Spania, Suedia, Elvetia si Regatul Unit.

Pentru pompele de caldura apa-apa, normativul prevede obligativitatea testarii parametrilor de functionare pentru doua categorii de temperaturi ale “sursei reci”, (respectiv 10⁰C si 15⁰C) si pentru patru categorii ale temperaturii agentului termic (respectiv: low temperature = 35⁰C; medium temperature = 45⁰C;high temperature = 55⁰C;very high temperature = 65⁰C).

In mod similar, acelasi normativ prevede ca pompele care utilizeaza saramura ca “sursa rece”, vor avea testari obligatorii pentru temperatura “sursei reci” de -5⁰C; 0⁰C si +5⁰C iar pentru pompele care utilizeaza ca “sursa rece”, aerul exterior, se vor prevedea testari obligatorii pentru urmatoarele temperaturi ale sursei reci: 12⁰C;7⁰C;2⁰C; -7⁰C;-15⁰C.

Va rog sa constatati dvs cati dintre producatorii de pompe de caldura respecta acest standard European obligatoriu.
(pentru detalii, vedeti: www.rehva.eu/fileadmin/hvac-dictio/05-2012/p15-18_klein.pdf).

Pentru determinarea coeficientului de performanta adevarat, pompa de caldura de un anumit tip ar trebui testata pe un stand omologat, care sa respecte prevederile standardului european EN 14511, in conformitate cu care trebuie efectuata testarea. Orice alta simulare de testare, facuta cu scopul de a demnostra un asa zis COP, trebuie privita in cel mai bun caz cu ingaduinta.

Mult mai corecta ar fi prezentarea performantelor compresorului, in conditiile reale de functionare a pompei de caldura, deoarece acesti parametri sunt garantati de firma constructoare a compresorului, care in toate cazurile prezinta maxima credibilitate.

Ca exemplificare, voi prezenta mai jos, simularea facuta pe programul Select 8.02 (ultimul program pus la dispozitie de Copeland, dupa Select 7.10, urmat de Select 7.13 si Select 7.16), pentru compresorul Copeland ZH45, functionand cu freonul R407C, in situatia unei temperaturi de evaporare de 0⁰C, o temperatura de condensare de 35⁰C si o temperatura de subracire de 4⁰C si o supraincalzire la aspiratie de 11⁰C.

Variatia puterii termice furnizare de compresor



Variatia COP



Variatia puterii electrice absorbite de la retea de electrocompresor



Asa cum am mentionat, Tc reprezinta temperatura de condensare, respectiv temperatura freonului din condensatorul pompei de caldura, temperatura care se transmite agentului de incalzire a imobilului, sub un anumit randament generat de condensator iar Te reprezinta temperatura de vaporizare a freonului in vaporizator.

Este foarte important de retinut faptul ca Te repezinta temperatura de vaporizarea freonului care este intotdeauna mult mai mica decat temperatura sursei reci.

Te rezulta din combinatia temperaturii si debitului de vaporizare a freonului in vaporizator care este extrem de scazuta (de regula sub -40⁰C) si temperatura si debitul sursei reci. Te se poate determina in doua moduri, respectiv:

• Prin masurare directa cu manifoldul dotat si cu sonde termice;
• Cu ajutorul manometrelor frigorifice, utilizand programul Refrigerant Slider pus la dispozitie de firma Danfoss, program care se poate incarca pe telefon de pe Magazin Play. In acest program se introduce valoarea presiunii masurata la aspiratia compresorului pentru tipul de freon utilizat si se citeste valoarea temperaturii de vaporizare Te.

In mod similar, temperatura de condensare Tc se pate masura direct cu manifoldul dotat cu sonde termice sau se poate determina utilizand programul Refrigerant Slider de la Danfoss,

program in care se introduce valoarea presiunii masurata cu bacteria de manometre frigorifice pe refularea compresorului si se citeste in program pentru freonul utilizat, valoarea corespunzatoare pentru Tc. Cu aceste valori se intra in tabelele de mai sus si se determina valorile exacte pentru puterea termica furnizata de pompa de caldura, respectiv valoarea COP, valoarea curentului absorbit de pompa de caldura, valoarea enegiei electrice consumate, debitul masic de freon, etc.

Un program similar intitulat Coolselector 2, este pus la dispozitie pe net si firma Danfoss, care permite simularea tuturor parametrilor functionali ai compresoarelor Danfoss in conditii de maxima credibilitate, ca si in cazul programului Select de la Copeland.

Din cele de lai sus, rezulta ca toti parametrii de functionare ai compresoarelor utilizate pentru dotarea pompelor de caldura variaza in functie de niste parametri de temperatura care se impart in doua categorii:

• Parametri de temperatura fundamentali (Ti si respective Te);
• Parametri de temperatura constructivi (temperatura de supraincalzire si temperatura de subracire)

Intr-o masura considerabila, supraincalzirea freonului in vaporizator si subracirea acestuia in condensator pot modifica, performantele functionarii pompei de caldura.

Din motivele de mai sus, consider ca pentru a asigura o credibilitate acceptabila ar trebui ca producatorii de pompe de caldura care nu pot prezenta un certificat de testare a pompei de caldura pe un stand omologat conform EN 14511 sa posteze rezultatele simularilor pe programele destinate acestui scop de producatorii compresoarelor (care se pot verifica pe net ca performante de catre orice beneficiar), iar la valorile COP si ale puterii termice sa puna semnul aproximativ (~).

Ca o ultima mentiune ar fi si faptul ca pentru a fi onesti, la determinarea coeficientului de performanta pentru pompele de caldura apa-apa, trebuie luat in calcul si consumul de energie electrica al pompei din putul forat, iar la pompele de caldura sol-apa, ar trebui luat in calcul consumul de energie electrica al electropompei care circula fluidul (saramura sau apa gliconata) prin vaporizator.

Toate aceste consumuri vor reduce semnificativ COP al pompei de caldura dar vor prezenta un grad inalt de onestitate a ofertei, esential pentru beneficiarii care au de ales intre mai multe solutii de incalzire.

Pompele de caldura ASG, o noua tehnologie cu performante superioare pompelor de caldura

Odata cu scumpirea combustibililor clasici dar mai ales datorita crizei tot mai acute de timp cu care ne confruntam, tot mai multi romani “descopera” avantajele incontestabile ale utilizarii pompelor de caldura. Este extrem de apreciabil faptul ca foarte multi romani incearca si multi reusesc sa se documenteze destul de consistent cu privire la acest sistem de incalzire a locuintelor si de preparare a apei calde pentru consumul menajer. Pe situl meu, intitulat www.pompe de caldura ASG am postat multe articole cu privire la pompele de caldura si la estimarea costurilor privind functionarea pompelor de caldura si nu voi insista in acest articol asupra detaliilor referioare la costuri, deoarece pe situl meu am multe inregistrari video realizate la clienti carora le-am montat pompe de caldura ASG si care explica pe larg in acele filmari, ce cheltuieli de incalzire au realizat, care sunt timpii de functionare ai pompelor de caldura ASG si altele.
As dori insa sa subliniez un aspect esential privind alegerea pompelor de caldura si ma refer la tipul pompei de caldura, avand drept unic criteriu nivelul costurilor privind incalzirea, cu mentiunea ca pe situl meu am dezbatut pe larg acest subiect, pe baza de diagrame si tabele omologate.
Ca si idee generala privind alegerea pompelor de caldura trebuiesc retinute doua aspecte si anume:

PRIMUL ASPECT:

1). O pompa de caldura va functiona cu un coeficient de performanta (COP) cu atat mai mare, cu cat sursa rece de la care se alimenteaza are o temperatura mai mare.
Analizand acest aspect pe timp de iarna, pentru ca atunci avem cu atat mai multa nevoie de pompa de caldura cu cat afara este mai frig, (sa presupunem ca afara sunt
-15⁰C), sursa rece de la care se alimenteaza o pompa de caldura va fi urmatoarea:
A). La pompele de caldura aer-apa, sursa rece o reprezinta aerul exterior, cu temperatura de -15⁰C, iar cu aceasta sursa rece, pompa de caldura poate dezvolta un COP de cca 1,6-2, adica la fiecare kw de energie electrica consumat de la retea, va produce cca 1,6-2 kw termici;
B). La pompele de caldura sol-apa cu colectoare orizontale, la temperatura exterioara de -15⁰C, sursa rece, respectiv apa cu etilen glicool sau saramura va avea o temperatura de cca, 2- 4⁰C iar cu aceasta sursa rece, pompa de caldura poate dezvolta un COP de cca 1,8-2,5 adica la fiecare kw de energie electrica consumat de la retea, va produce cca 1,8-2,5 kw termici;
C). La pompele de caldura apa-apa in circuit deschis sau la pompele de caldura sol- apa cu colectoare verticale, sursa rece, are o temperatura cuprinsa intre 13-16⁰C,

indiferent de temperatura exterioara, fapt care asigura pompei de caldura realizarea unui COP de peste 5,5 ceea ce inseamna ca la fiecare kw de energie electrica consumat de la retea, pompa de caldura va produce peste 5,5 kw termici.
Concluzia este urmatoarea:

O pompa de caldura aer-apa va genera la temperatura considerata, cheltuieli de incalzire de peste 3 ori mai mari decat o pompa de caldura apa-apa in circuit deschis;

O pompa de caldura sol-apa cu colectoare orizontale va genera la temperatura considerata cheltuiei de incalzire de peste 2 ori mai mari decat o pompa de caldura apa-apa in circuit deschis.

AL DOILEA ASPECT:

2). O pompa de caldura va genera cheltuieli cu atat mai mici cu cat temperatura pe care trebuie sa o asigure agentului de incalzire este mai mica.

Altfel spus, orice pompa de caldura, functioneaza cu un COP cu atat mai mare cu cat temperatura agentului termic pe care trebuie sa il produca este mai mica. Astfel, pentru un imobil dotat cu calorifere, pompa de caldura va trebui sa produca agent termic la temperatura de 55⁰C, pentru un imobil dotat cu ventilo-convectoare, pompa de caldura va trebui sa produca agent cu tenmperatura de cca 45⁰C iar pentru sistemul de incalzire in pardoseala, agentul termic produs ar trebui sa aibă cca 35⁰C.
Pe situl meu am detaliat aceste aspecte cu valori concrete si tabele omologate. In acest articol doresc numai sa subliniez ca pompa de caldura va asigura cheltuieli minime de incalzire pentru un imobil dotat cu sistem de incalzire in pardoseala, urmat in ordinea cresterii cheltuielilor de incalzire de un imobil dotat cu ventilo-convectoare si in final, cu cheltuieli si mai mari la un imobil dotat cu calorifere.

Situatia se poate ameliora, daca se mareste suprafata caloriferelor sau se inlocuiesc caloriferele cu ventilo-convectoare.

Deci pana la aceasta etapa am dorit sa demonstrez faptul ca cele mai mici cheltuieli de incalzire (si preparare apa calda pentru consum menajer) se obtin cu pompele de caldura apa-apa in circuit deschis, cu conditia ca imobilul sa aibă sistem de incalzire in pardoseala. Dupa cum am mentionat si pe situl meu, daca beneficiarul tine cont de sfaturile mele privind realizarea sistemului de incalzire in pardoseala si izolarea termica a imobilului, pompa de caldura ASG, ii va asigura cheltuieli sub 1leu/mp/luna in lunile de iarna.
Analizand pompele de cadura apa-apa in circuit deschis, se poate afirma cu certitudine ca indiferent de fabricat, acestea asigura cel mai mare COP si implicit cele mai mici cheltuieli privind incalzirea si includ aici si pompele de caldura fabricate in China, care au inundat piata europeana.

Pentru a decide o alegere intre pompele de caldura apa-apa in circuit deschis, singurul criteriu serios in afara de pret il reprezinta fiabilitatea si spun acest lucru deoarece in ciuda nenumaratelor avantaje oferite de aceste pompe de caldura, respectiv un COP maxim si mai ales extrem de stabil, independent de temperatura exterioara, aceste pompe de caldura au si un „calcai al lui Ahile”, adica un element foarte sensibil care le afecteaza fiabilitatea.

Este vorba de schimbatorul de caldura (vaporizatorul) care colecteaza energia termica din apa extrasa din putul forat. Acesta este supus unui proces foarte intens de colmatare ca urmare a impuritatilor si duritatii apei din panza freatica. Pentru a evita acest aspect, toate pompele de caldura apa-apa in circuit deschis, sunt echipate cu un schimbator de caldura suplimentara, de scarificiu, care se schimba la cca 2 ani si care lucreaza ca interfata de lucru cu apa din putul forat pentru a proteja de colmatare vaporizatorul pompei de caldura. Dejavantajul acestui sistem consta in primul rand in cheltuielile implicate de acest schimbator de caldura de sacrificiu si de inlocuirea lui periodica, dar si de faptul ce el reduce din valoarea COP al pompei de caldura.

Tocmai acest neajuns il rezolva pompele de caldura ASG, in sensul ca ele sunt dotate cu un vaporizator, in conceptie originala, brevetat, care are sistem de autospalare si nu se poate colmata, dar care asiguran si o prelucrare termdinamica superioara a freonului cu temperaturi de subracire a condensului si supraincalzire a vaporilor de freon care nu pot fi realizare de vaporizatoarele clasice, fapt care ii asigura un COP net superior, tradus in cheltuieli foarte mici de functionare.

CAT CONSUMA POMPA DE CALDURA ASG

In luna ianuarie a acestui an (2022) am efectuat mai multe masuratori la o pompa de caldura ASG montata la un after-school din judetul Vrancea, avand o suprafata de cca 200 m² si o instaltie de incalzire in pardoseala realizata cu teava 20×2 mm si pasul de 100mm.
Putul forat este realizat in camera tehnica, astfel ca s-au evitat traseele de aductiune a apei prin pamant.



Toate testarile la care ma voi referi in cele ce urmeaza, au fost filmate si incluse intr-un serial de 7 tutoriale care au fost postate atat pe You Tube cat si pe site in pagina CAT CONSUMA POMPELE DE CALDURA ASG.

Masuratorile au vizat consumul de energie electrica, puterea termica furnizata de pompa de caldura si coeficientul de performanta realizat pentru diferite temperaturi ale agentului termic.

Temperatura exterioara, pe durata testelor a fost de -3⁰C. Instalatia realizata asigura trimiterea apei calde produsa de pompa de caldura ASG, intr-un boiler tanc in tanc, tip SISS, produs de Austria Email, avand capacitatea de 900 litri, din care se alimenteaza circuitul instalatiei de incalzire in pardoseala.

Temperatura setata de beneficiar, cu care pompa de caldura a functionat pana la data testului si functioneaza si in prezent, pentru asigurarea microclimatului interior, este de 33,5⁰C. Functionarea pompei de caldura ASG are loc in reprize urmate de pauze, pentru un histerezis setat de 4⁰C. In fiecare repriza, care a fost cronometrata pe durata filmarii tutorialelor si dureaza 5 minute si 19 secunde, pompa de caldura ASG ridica temperatura la partea superioara a boilerului de la 29,5⁰C pana la 33,5⁰C iar in pauza cronometrata de 21 minute si 30 secunde, cat pompa de caldura ASG nu functioneaza, temperatura agentului termic din partea superioara a boilerului scade de la 33,5⁰C pana la 29,5⁰C, pe baza consumului instalatiei de incalzire in pardoseala..

Scopul acestor tutoriale este acela de a prezenta modalitatea prin care se poate anticipa printr-un calcul tehnic agrementat, destul de simplu, care va fi consumul de energie electrica si in final care va fi costul incalzirii cu o pompa de caldura ASG, comparativ cu alte solutii uzuale de inclazire pentru un imobil cu destinatie rezidentiala.

Va reamintesc faptul ca performanta (COP) unei pompe de caldura, indiferent de tipul acesteia este cu atat mai mare cu cat:

• Temperatura sursei reci este mai mare;
• Temperatura agentului termic este mai mica;

Asa cum am mentionat, performantele oricarei pompe de caldura, indiferent de tipul acesteia, sunt determinate de doi parametri principali, respectiv temperatura sursei reci, in cazul nostru este vorba de temperatura apei din putul forat si de temperatura agentului termic, in cazul nostru fiind vorba de temperatura agentului din instalatia de incalzire in pardoseala. Performantele unei pompe de caldura, indiferent de tipul acesteia sunt cu atat mai bune, cu cat temperatura sursei reci este mai mare si temperatura agentului termic este mai mica.

In cazul analizat de noi, temperatura sursei reci, respectiv a apei din putul forat este aproximativ constanta , avand variatii anuale in jurul valorii de 1⁰C si in concluzie in cazul nostru, singurul parametru care determina performanta pompei de caldura este temperatura agentului termic.

Aici voi face o mica paranteza pentru a clarifica de ce am spus ca acesti doi parametri sunt principali. Exista inca doi parametri pe care ii putem considera secundari, respectiv supraincalzirea vaporilor de freon in vaporizator si subracirea freonului in condensator, parametri pe care ii vom analiza in tutorialele care vor urma, cu singura mentiune ca pompa de caldura ASG, realizeaza, dupa cum am prezentat in filmarile de inceput ale acestui tutorial, o valoare foarte mare a supraincalzirii vaporilor de freon in vaporizator, adica un nivel foarte inalt de regenerare, fapt care ii confera un plus confortabil de performanta, comparativ cu pompele existente pe piata.

Testarile efectuate au aratat variatia performantei pompei de caldura ASG in functie de variatia temperaturii agentului termic.Valorile care prezinta un interes deosebit, consider ca sunt urmatoarele informatii raportate la tipul instalatiei de incalzire care functioneaza cu temperatura respectiva a agentului termic:

• Incalzire pardoseata cu teava 20×2 si pas 10 cm
  • Temperatura agentului termic: 33 ⁰C
  • Puterea termica: 18,4 kW
  • Puterea electrica: 3,979 kW
  • COP: 18,4/3,979 =4,624
  Incalzire in pardoseala cu teava cu diametrul < 20 mm si pasul > 10 cm
  • Temperatura agentului termic: 35-40 ⁰C
  • Puterea termica: 18,3 kW
  • Puterea electrica: 3,980 kW
  • COP: 18,3/3,980 =4,598
  Incalzire cu ventilo-convectoare
  • Temperatura agentului termic: 45 ⁰C
  • Puterea termica: 17,5 kW
  • Puterea electrica: 4,613 kW
  • COP: 17,5/4,613 = 3,794
  Incalzire cu calorifere
  • Temperatura agentului termic: 52 ⁰C
  • Puterea termica: 17,3 kW
  • Puterea electrica: 5,073 kW
  • COP: 17,3/5,073 = 3,410

Analizand datele din tabel, concluzia este aceea ca performanta pompei de caldura scade odata cu cresterea temperaturii agentului termic de incalzire, nu atat de mult prin reducerea puterii termice furnizate, cat mai ales prin cresterea consumului de energie electrica. Acest lucru este determinat fizic de faptul ca electrocompresorul pompei de caldura lucreaza la presiuni din ce in ce mai mari ale freonului care obliga compresorul sa dezvolte o putere din ce in ce mai mare cu consecinta unui consum de energie electrica din ce in ce mai mare.

In cadrul acestui articol, care prezinta subiectul din tutorial, imi propun sa dezvolt doua teme, dupa cum urmeaza:

TEMA nr.1

Sa calculam care ar fi costul incalzirii lunare a imobilului after-school la care s-au realizat filmarile, daca ipotetic, temperatura intregii luni de calcul ar fi constanta la valoarea de -3⁰C, valoare care ar pastra ciclul de functionare din filmare respectiv 5 minute si 19 secinde repriza de functionare a pompei de caldura ASG si 21 minute si 30 secunde pauza intre doua reprize consecutive

Calculul este foarte simplu:

• Durata reprizei de functionare = 5 minute si 19 secunde = 319 secunde
• Durata pauzei intre 2 reprize consecutive = 21 minute si 30 secunde = 1.290 secunde TOTAL durata ciclu de functionare (repriza + pauza) =1609 secunde

Intr-o luna de 30 zile sunt 30x24x60x60 = 2.592.000 secunde , timp in care vor avea loc un numar de 2.592.000/ 1609 =1.611 cicluri si respectiv reprize de functionare, care vor totaliza un numar de

1.611 x 319 sec = 513.909 secunde, adica 513.909/60 = 58.565 minute, care inseamna 142,75 ore de functionare.
Consumul de energie electrica in situatia analizata fiind de 3,982 kW/h, rezulta un consum lunar de 3,982 x 142,75 = 568,43 kWh, care la pretul plafonat anuntat de autoritati de 1leu/kWh va insemna o cheltuiala de 568,75 lei.

NOTA. Consumul lunar real este mult mai mic deoarece nu a existat nici o luna de iarna, cel putin in ultimii ani in care temperatura sa nu cresca saptamani intregi peste valoarea de -3⁰. De regula, acest calcul vizeaza in special perioada de noapte, ziua consumul fiind mult mai redus datorita temperaturilor in general pozitive care determina reprize de functionare mult mai scurte si perioade de pauza mult mai mari.

TEMA nr.2

Sa prezentam un mod de calcul simplu, pentru determinarea anticipata a cheltuielilor de incalzire, valabil pentru orice imobil cu destinatie rezidentiala, in functie de datele din certificatul energetic si de temperatura agentului termic de incalzire a imobilului.(care este in functie de tipul instalatiei de incalzire interioara a imobilului, respectiv incalzire in pardoseala, sau cu ventilo- convectoare ori calorifere).

Revin acum pe scurt la certificatul energetic, pe care l-am prezentat succint in tutorialele anterioare, pentru a sublinia inca o data faptul ca modalitatea de calcul utilizata pentru elaborarea unui certificat energetic, reprezinta cea mai complexa si completa modalitate de calcul tehnic ingineresc in sensul ca tine cont de toate aspectele de natura energetica menite sa structureze, cat mai aproape de realitate, consumul energetic al unui imobil. Certificatul energetic se elaboreaza de catre persoane acreditate, numite auditori energetici, utilizand un program de calcul specializat, rulat pe computer.

Vom calcula care este cheltuiala de incalzire, pe durata unui an de zile, pentru un imobil, pe baza datelor din certificatul anergetic. Vom considera ca exemplu, un imobil real, situal in Ramnicu Valcea, imobil la care am montat o pompa de caldura ASG. Acest imobil are o izolatie termica exceptionala, fiind construit din blocuri BCA Ytong de 50 cm, fapt care, dupa cum se vede in certificatul energetic pe care l-am intocmit cu ocazia montarii pompei de caldura ASG, il situeaza in clasa A de consum energetic, cu un consum specific anual de enegie de 24,14 kWh/m²an dupa cum se poate vedea in certificatul energetic.

Imobilul are sistem de incalzire in pardoseala cu teava de 20×2 mm si pas de 100 mm, care asigura microclimatul interior dorit de beneficiar cu o temperatura a agentului termic de 33⁰C, temperatura care este de doi ani setata pe programatorul pompei de caldura ASG.

Tot din certificatul energetic, vedem ca acest imobil are un consum specific anual pentru incalzire de 14,89 kWh/m²an si are o suprafata utila de 487,9 m².

Primul pas este acela de a determina care este consumul anual total de energie termica pentru incalzirea imobilului, inmultind consumul specific anual pentru incalzirea imobilului cu suprafata utila a acestuia: 14,89 kWh/m²an x 487,90 =7.264,80 kWh/an

Vom analiza in continuare, care va fi cheltuiala pentru incalzire, pe durata unui an de zile pentru imobilul luat ca exemplu in certificatul energetic, in cateva variante de incalzire uzuale :

• Cazul A. (situatia reala actuala): Imobilul se incalzeste cu o pompa de caldura ASG si are sistem de incalzire in pardoseala cu teava de 20×2 mm si pasul de 10 cm; In acest caz, temperatura agentului termic pentru asigurarea microclimatului interior este de cca 33⁰C. Dupa cum rezulta din tabelul de mai sus, la acesta temperatura a agentului termic, pompa de caldura ASG are COP = 4,624. Consumul anual de energie electrica al pompei de caldura ASG, pentru producerea celor 7.265 kWh energie termica se calculeaza impartind puterea termica anuala totala necesara la coeficientul de performanta al pompei de caldura ASG si va fi de: 7.265 : 4,624 = 1.571 kWh/an. Luam in calcul pretul plafonat de 1leu/kWh comunicat de autoritati si rezulta costul anual de incalzire cu pompa de caldura ASG pentru imobilul considerat in conditiile de mai sus: 1.571kWh x 1 leu/kWh = 1.571 lei/an.
• Cazul B Imobilul se incalzeste cu o pompa de caldura ASG si are instalat sistem de incalzire in pardoseala cu teava cu diametrul < 20mm si pasul > 10 cm; Presupunem ca in acest caz, temperatura agentului termic pentru asigurarea microclimatului interior este de cca 35⁰C. Dupa cum rezulta din tabelul de mai sus, la acesta temperatura a agentului termic, pompa de caldura ASG are COP = 4,598. Consumul anual de energie electrica al pompei de caldura ASG, pentru producerea celor 7.265 kWh energie termica se calculeaza impartind puterea termica anuala totala necesara la coeficientul de performanta al pompei de caldura ASG si va fi de: 7.265 kWh : 4,598 = 1.580 kWh/an; Costul energiei electrice la pretul plafonat de 1leu/kWh va fi de: 1.580 kWh x 1 leu/kWh = 1.580 lei/an
• Cazul C Imobilul se incalzeste cu o pompa de caldura ASG si are instalatie de incalzire cu ventilo-convectoare.: Conform celor de mai sus, temperatura agentului termic va fi de cca 45⁰C iar la aceast atemperatura a agentului termic, pompa de caldura ASG va asigura un COP DE cca3,795. In acest caz, consumul anual de energie electrica al pompei de caldura ASG, pentru producerea celor 7.265kWh energie termica se calculeaza impartind puterea etrmica anuala totala necesra la coeficientul de performanta al pompei de caldura ASG si va fi de 7.265 kWh : 3,794 = 1915 kWh/an, care, in baza tarifului plafonat de 1leu/kwh, va insemna o cheltuiala anuala de 1.915 lei/an.
• Cazul D Imobilul se incalzeste cu o pompa de caldura ASG si are instalatie de incalzire cu calorifere. Conform celor de mai sus, pentru o temperatura a agentului termic de 52⁰C, pompa de caldura ASG va asigura o valoare a COP de cca 3,410. In acest caz, consumul anual de energie electrica al pompei de caldura ASG, pentru producerea celor 7.265 kWh energie termica se calculeaza impartind puterea termica anuala totala necesara la coeficientul de performanta al pompei de caldura ASG si va fi de: 7.265 kWh : 3,410 = 2.131 kWh/an, care in conditiile pretului plafonat la energie electrica de 1 leu/kWh, vor insemna o cheltuiala de 2.131 lei/an.
• Cazul E Imobilul se incalzeste cu o centrala pe gaze. Randamentul unei centrale cu gaze fiind de cca 0,98, rezulta ca imobilul va inregistra un consum de gaze de: 7.265 k/wh : 0,98 = 7.413 kWh/an iar costul acestui consum de gaze, la pretul plafonat de 0,80 lei/kwh comunicat de autoritati, va fi de: 7.413 x 0,80 = 5.930 lei/an
• Cazul F Imobilul se incalzeste cu o centrala electrica. Randamentul centralei electrice pooate fi in cel mai bun caz: 0,989. Consumul anual de energie electrica al imobilului luat in calcul, in cazul incalzirii cu o centrasla electrica va fi de: 7.265 kWk x 0,989 = 7.346kWh/an, care la pretul plafoonat luat in calzul de 1 leu/kWh reprezinta o cheltuiala anuala de incalzire de: 7.346kWh x 1 leu/kWh = 7.346 lei/an

Observatii.

Aceste calcule sunt valabile exclusiv pentru acest imobil. Pentru orice alt imobil, calculul se va face in functie de datele din certificatul energetic al imobilului respectiv, tinanad cont de performanta pompei de caldura ASG aferenta temperaturii agentului termic din instalatia de incalzire a imobilului.

Daca vom reprezenta grafic, costul incalzirii imobilului, in situatiile analizate mai sus si notam cu 100% situatia cea mai ava ntajoasa, caregenereaza cele mai mici cheltuieli de incalzire, respectiv situatia in care imobilul are sistem de incalzire in pardoseala cu teava avand diametrul de 20×2 mm si pasul de 10 mm, vom vedea care este cresterea de pret a cheltuielilor de incalzire, procentual, pentru fiecare din cazurile analizate.



Cum este posibil ca pompa de caldura ASG sa consume numai 3,9 kWh si sa produca 18,4 kWh?
De unde “fura” diferenta de energie termica

mult de ¾ din energia termica produsa de pompa de caldura ASG este recuperata din apa provenita din putul forat.

Calculul energiei termice recuperate de pompa de caldura ASG din apa provenita din putul forat

Apa provenita din putul forat sufera un proces de racire intens la trecerea prin vaporizatorul pompei de caldura ASG. Din filmarile inregistrate in tutorialul cu acelasi nume cu acest articol, a rezultat ca apa din putul forat are la intrare o temperatura de 10,5⁰C iar la iesire o temperatura de 5⁰C. Deci, diferenta de temperatura, pe care o notam cu ∆t este de 5,1⁰C.
Calculul energiei termice recuperata de pompa de caldura ASG din apa provenita din putul forat, pe seama racirii acesteia in vaporizator, este urmatorul:

Q = mc∆t, in care:
Q = energia termica absorbita (recuperata) in vaporizator, in decurs de o ora de functionare a pompei de caldura ASG;
m = masa de apa din putul forat care traverseaza vaporizatorul in decurs de o ora = V x ρ V = volumul orar de apa care trece prin vaporizator = aprox 3 m³/h;
ρ = densitatea apei = 997 kg/m³
C = caldura specifica a apei la presiune constanta = 4185 J/kgK
∆t = diferenta intre temperatura de intrare a apei din putul forat in vaporizator si temperatura de iesire a acesteia din vaporizator = 10,5⁰C – 5,4⁰C = 5,1⁰C = 5,1K
Raportul de transformare din MJ in kWh: 1Mj = 0,2777778 kWh
Energia termica absorbita (recuperata) in vaporizator, de la apa din putul forat, in decurs de o ora de functionare a pompei de caldura ASG in regimul de functionare mentionat este de:
Q = 3m³ x 997 kg/m³ x 4185J/kgK x 5,1⁰K = 63,8384MJ =17,73289 kWh = energie termica gratuita, pe care pompa de caldura ASG o recupereaza din apa provenita din putul forat.

Daca facem un bilant energetic al functionarii pompei de caldura ASG, constatam urmatoarele:

Energie termica livrata de pompa de caldura ASG = 18,4 kWh din care: 3,9 kWh produsi pe baza consumului de energie electrica si restul de 14, 5 kWh produsi pe baza recuperarii energiei termice a apei din putul forat. Diferenta 17,73 – 14,5 = 3,23 kWh = pierdere de randament fata de randamentul ideal.

Energie termica livrata de pompa de caldura ASG: 18,4 kWh din care: 3,9 kWh produsi pe baza consumului de energie electrica (21,19%) si 14,5 kWh produsi pe baza recuperarii energiei termice a apei din putul forat (78,81%)

… si numai cateva cuvinte despre tandemul de aur dintre pompa de caldura ASG si instalatia de incalzire in pardoseala realizata cu teava cu diametrul 20×2 mm si pasul 100 mm.

Din cele de mai sus, rezulta foarte clar ca cele mai mici cheltuieli de incalzire cu pompa de caldura, indiferent de tipul acesteia, se obtin atunci cand imobilul are instalatie de incalzire in pardoseala.

Motivatia consta in faptul ca sistemul de incalzire in pardoseala necesita cea mai scazuta temperatura a agentului termic, comparativ cu toate celelelalte sisteme folosite uzual pentru incalzirea imobilelor.

Din cele prezentate anterior, am vazut ca pompa de caldura dezvolta cea mai mare performanta la temperaturile reduse utilizate de sistemele de incalzire in pardoseala.

As dori sa mentionez ca in toate cazurile in care firma noastra a montat sistemele de incalzire in pardoseala, odata cu montarea pompei de caldura, am utilizat numai teava cu diametrul de 20×2 mm si pasul de 100 mm si in toate cazurile, fara exceptie, beneficiarii au realizat microclimatul interior dorit cu o temperatura a agentului termic, setata la pompa de caldura de numai 33⁰C cu o abatere de 1⁰C.

Am montat insa pompe de caldura ASG si la imobile avand sisteme de incalzire in pardoseala cu teava avand diametrul mai mic de 20mm si pasul mai mare de 100 mm si am constatat ca a fost necesar sa setez o temperatura mai mare a agentului termic pentru realizarea temperaturilor dorite de beneficiari in camere. Cel cai dezavantajos caz, a fost la un after-school din zona Falticeni unde am montat o pompa de caldura ASG, imobilul avand instalatie de incalzire in pardoseala cu diametrul de 16 mm si pas de 25 cm. A fost nevoie sa setez temperatura de proces a pompei de caldura la 42⁰C pentru a putea atinge in camere temperaturile dorite de beneficiar. La o asemenea temperatura a agentuui termic, se poate vedea din tabelul prezentat anterior, cat de mult a pierdut din performanta pompa de caldura ASG si implicit cat de mult va trebui sa platesca suplimentar beneficiarul pentru incalzire.

Aceste situatii se intampla deoarece, din nefericie, unele firme de instalatii, dorind sa „ia fata” beneficiarului cu un deviz redus, foloseste teava de 16×2 mm in locul celei de 20×2 mm deoarece este mai ieftina si folosesc la montaj un pas mai mare de 100 mm deoarece in acest mod consuma mai putina teava si astfel beneficiarul se bucura pe moment, datorita pretului redus al devizului, dar ulterior, va plati lunar o cheltuiala mai mare pentrur incalzirea imobilului.

Din acest motiv, ori de cate ori am avut ocazia, am recomandat beneficiarilor mei ca instalatia de incalzire in pardoseala sa se realizeze cu teava de 20×2 mm si pasul de 100mm.

CONCLUZII CU PRIVIND DIAMETRUL TEVII DE INCALZIRE IN PARDOSEALA

• Cu privire la transferul termic de la teava de incalzire in pardoseala la sapa:
  • Teava de 18×2 mm asigura pe fiecare metru, o suprafata de transfer termic catre sapa de numai 90% fata de teava de 20×2 mm;
  • Teava de 17×2 mm asigura pe fiecare metru, o suprafata de transfer termic catre sapa de numai 85% fata de teava de 20×2 mm;
  • Teava de 16×2 mm asigura pe fiecare metru, o suprafata de transfer termic catre sapa de numai 80% fata de teava de 20×2 mm;
• Cu privire la sectiunea de curgere, care determina masa de agent termic care curge prin instalatia de incalzir ein pardoseala si determina in mod implicit cantatitatea de energie termica transportata in unitatea de timp:
  • Teava de 18×2 mm asigura o sectiune de curgere care determina masa de agent termic si in final cantitatea de energie termica transportata de instalatia de incalzire in pardoseala, in unitatea de timp de numai 76,56% fata de teava de 20×2 mm;
  • Teava de 17×2 mm asigura o sectiune de curgere care determina masa de agent termic si in final cantitatea de energie termica transportata de instalatia de incalzire in pardoseala, in unitatea de timp de numai 66,02% fata de teava de 20×2 mm;
  • Teava de 16×2 mm asigura o sectiune de curgere care determina masa de agent termic si in final cantitatea de energie termica transportata de instalatia de incalzire in pardoseala, in unitatea de timp de numai 56,25% fata de teava de 20×2 mm; (aproape jumatate…);

Cat priveste utilizarea unui pas mai mare de 100mm, este suficient sa amintesc faptul ca direct proportional cu marirea pasului, trebuie marita si cantitatea de energie termica transportata prin teava de incalzire in pardoseala pentru a pastra microclimatul iar acest lucru nu se poate realiza decat prin marirea temperaturii agentului termic de incalzire.
In consecinta, atat reducerea diametrului tevii incalzirii in pardoseala sub dimensiunea de 20×2 mm cat si marirea pasului, au ca efect reducerea cantitatii de energie termica transportata de instalatia de incalzire in pardoseala catre imobil iar acest neajuns impune necesitatea de a mari temperatura agentulu termic de incalzire a imobilului in vederea pastrarii microclimatului interior, cu consecinta directa a scaderii performantelor pompei de caldura, indiferent de tipul si constructia acesteia.

… si in final…



Pompa de caldura ASG = primul pas spre independenta energetica.

Daca un beneficiar achizitioneaza o instalatie de incalzire cu gaze sau cu peleti ori cu lemne, etc este foarte putin probabil ca in viitorul apropiat sa aibă posibilitatea de a-si produce singur, in mod gratis, gazele sau peletii, sau lemnele, insa daca achizitioneaza o pompa de caldura ASG, are la dispozitie mai multe tipuri de programe europene si guvernamentale (programul Electric Up, programul casa verde, programul casa eficienta energetic etc si alte programe care vor urma) programe cu o cota foarte mare de grant, cu ajutorul carora isi poate monta un sistem fotovoltaic devenind astfel independent energetic. (caldura + consum de energie electrica).

Chiar si fara aceste programe pentru stimularea maririi numarului de prosumatori, perspectiva independentei energetica care poate pune la adapost un posesor al unui imobil in fata acestei sarabande necontrolate si imprevizibile a preturilor la energie reprezinta o perspectiva deosebit de atractiva.

Noile modificari ale legii energiei, care introduc elemente de fair-play, inexistente in varianta precedenta a legii, prin care prosumatorul poate acum sa consume aceeasi cantitate de energie electrica injectata in sistem pe parcursul a doi ani, face ca sistemele fotovoltaice on-grid sa fie cu adevarat atractive prin faptul ca sunt mai ieftine decat cele off-grid.

Pe de alta parte, aparitia noilor baterii litiu-fier-fosfat (LiFePo4), care asigura o durata de viata care poate ajunge pana la 25 de ani si ofera un curent de pana la 300Ah, sunt o varianta la fel de atractiva in fata atacului salbatic si necontrolat al preturilor la capitolul energie.

Am mai multe pompe de caldura ASG montate la beneficiari de sisteme fotovoltaice atat on-grid cat si of-grid si va pot spunne ca acestia privesc in mod foarte relaxat evolutia dezarmanta a preturilor la energia electrica si la gaze.

Va multumesc pentru atentie si astept sa ma contactati pentru o cotatie de pret.