Pompa de caldura versus incalzire cu gaze la un imobil dotat cu calorifere sau incalzire in pardoseala

Dragi prieteni, voi raspunde (pe baza de argumente tehnice) in cadrul acestui material la urmatoarele intrebari, ale caror raspunsuri pot fundamenta decizia argumentata a unui potential beneficiar de a decide (sau nu) sa doreasca montarea unei pompe de caldura.

Criteriul de baza al analizei care urmeaza este onestitatea, in sensul ca va demonstra cu argumente tehnice ca reclamele cu pompe de caldura care realizeaza coeficienti de performanta mirobolanti (mirobolant = ireal, fantasmagoric, fantastic) sunt precum reclamele cu suplimente alimentare care te fac bine peste noapte sau cu acele minunate cutiute care reduc consumul de energie electrica sau de combustibil….

Orice persoana care se gandeste la problema incalzirii unui imobil, in conditile de astazi, isi pune urmatoarele intrebari:

A) Care va fi costul anual al cheltuielilor pentru incalzire ale imobilului meu, care nu are reabilitare termica in urmatoarele situatii:
1. Daca voi monta instalatie de incalzire cu calorifere iar sursa de caldura va fi o centrala termica pe gaze in condensatie ?
2. Daca voi monta o pompa de caldura cu cel mai mare COP (pompa de caldura apa-apa in circuit deschis) iar pentru incalzirea imobilului se vor utiliza calorifere?
4. Daca voi monta o pompa de caldura cu cel mai mare COP (pompa de caldura apa-apa in circuit deschis) iar pentru incalzirea imobilului voi utiliza o instalatie de incalzire in pardoseala ?

B) Se justifica sa fac o reabilitare termica a imobilului meu ? Pentru a decide raspunsul la acesta intrebare ar trebui sa stiu care va fi costul anual al cheltuielilor pentru incalzire ale imobilului meu, dupa reabilitarea termica, in toate cazurile mentionate mai sus.

Voi oferi un raspuns pe baza de calcul tehnic la toate aceste intrebari astfel incat decizia oricarui potential beneficiar sa poata fi luata in cunostinta de cauza.
Rezultatul pentru fiecare caz in parte, va dezamagi pe foarte multi din cei care s-au alimentat cu reclame, dar aceste rezultate vor indeplini doar conditia de a fi reale si adevarate iar modul ce calcul onest.

Pe cine plictiseste modul de calcul prezentat poate sari direct la tabelul centralizator final cu rezultate.

In Romania, este preponderent numarul imobilelor care au instalatie de incalzire cu calorifere. Motivatia consta atat in faptul ca sitemele de incalzire in pardoseala au aparut mult mai tarziu dar si in faptul ca investitia pe care o reclama montarea unui sistem de incalzire in pardoseala este mult mai mare comparativ cu sistemul de incalzire cu calorifere.

Pe acest website am prezentat mai multe interviuri din care rezulta ca montarea unei pompe de caldura la un imobil dotat cu sistem de incalzire in pardoseala, poate reduce substantial cheltuielile privind incalzirea imobilului respectiv, care pot scade destul de mult sub 100 lei/100 mp, daca izolatia imobilului este corespunzatoare iar instalatia de incalzire in pardoseala este facuta cu teava de 20×2 mm si pasul de 10 cm.

Vom analiza in continuare care este impactul montarii unei pompe de caldura apa-apa in circuit deschis, (deci tipul de pompa de caldura care ofera cel mai mare si stabul COP) asupra cheltuielilor privind incalzirea imobilului, comparativ cu incalzirea aceluiasi imobil cu o centrala cu gaze in condensatie.(de randament maxim) in situatia in car eimobilul respectiv are instalatie de incalzire cu calorifere sau instalatie de incalzire in pardoseala, inainte de reabilitarea termica a imobilului si dupa realizarea reabilitarii termice a acestuia.

Etapa nr.1. Calculul necesarului anual de energie pentru incalzirea imobilului.

A) Initial, imobilul nu este reabilitat termic

Asa cum am mentionat in mai multe materiale prezentate pe situl meu „www.pompe de caldura ASG.ro”, singura modalitate fundamentata tehnic si cu baza legala atat la nivel national cat si european, pentru determinarea corecta si reala a necesaruui anual de energie termica pentru incalzirea unui imobil este intocmirea unui certificat energetic pentru imobilul respectiv. Orice alte modalitati de determinare, aproximare sau estimare, sunt povesti.

Pentru intocmirea unui certificat energetic este necesar sa apelati la un auditor energetic. Auditorii energetici sunt ingineri care au pregatire in domeniul termotehnic, sunt scolarizati, testati si autorizati pe baza de examen pentru intocmirea certificatelor energetice pe baza unor softuri specializate omologate. Lista auditorilor energetici la nivel de judet, poate fi consultata pe innternet.

Certificatul energetic se intocmeste in baza L372/2005 privind performanta energetica a cladirilor, care a fost ulterior completata si modificata prin L159/2013.

Programul de calcul pe computer a certificatului energetic se realizeaza de catre inginerii auditori energetici, in baza unor programe de calcul specializate care analizeaza amanuntit toate elementele constructive ale imobilului si calculeaza comportamentul termic al acestor componente, (pereti, plansee, tencuieli, vitraje, punti termice, izolatie termica) inertia termica a imobilului, coeficientul de compactitate determinat de dimensiunile geometrice, implicatiile amplasamentul geografic si local, implicatiile termotehnice ale nivelulului de umbrire, ale sistemul de ventilatie, ale radiatiei nocturne, ale tuturor componentelor instalatiei electrice, ale elementelor instalatiei sanitare, ale tamplariei si multe multe alte elemente caracteristice ale constructiei si nu numai.

Certificatul energetic reprezinta cea mai documentata, cea mai precisa si cea mai elaborata documentatie tehnica a unui imobil care evidentiaza consumurile energetice specifice anuale si incadrarea in clasificarea energetica a imobilului respectiv, acceptata atat la nivel national cat si european.

Vom lua ca exemplu de analiza, un imobil, al carui certificat energetic este prezentat in cele ce urmeaza:

Este vorba despre un imobil neizolat termic, cu tamparie necorespunzatoare si in consecinta cu pierderi termice foarte mari, care au determinat incadrarea lui, conform certificatului energetic in categoria D (vezi imaginea de mai jos)

Pe prima pagina a certificatului energetic luat ca exemplu – este specificat consumul anual specific de energie pentru incalzire – in exemplul din fig de mai jos acesta este de 313,21 kwh/m²an.

De asemenea tot din certificatul energetic rezulta ca aria utila a imobilului luat ca exemplu este de 442,25 mp.

B) Imobilul este reabilitat termic

La imobilul prezentat anterior, s-au efectuat urmatoarele lucratri de reabilitare termica:
– Izolatie exterioara prin procedeul Ceresit-Ceretherm cu polistiren expandat avand grosimea de 150mm;
– Construirea unui widfang la intrare pentru a limita pierderile termice la accesul in imobil pe timpd de iarna;
– Izolarea pardoselii cu polistiren extrudat cu grosimea de 8 cm ;
– Izolarea soclilor pe o adancime de 500 mm ;
– Izolarea termica a puntilor termice;
– Montarea unei tamplarii tripan cu argon si 5 camere;
– Izolarea planseului la ultimul nivel cu watt aminerala cu grosimea de 200 mm.

Certificatul energetic realizat dupa reabilitarea termica incadreaza imobilul in Clasa A, cu un consum energetic specific 56,24 kwh/m²an.

Etapa nr.2 Analiza functionarii centralei pe gaze in condensatie

Conform documentatiei de specialitate, o centrala pe gaze in condensatie ajunge la un randament de 90-95%, comparativ cu o centrala clasica pe gaze la care randamentul este de 70-80%.

Vom lua in considerare, cazul optim, al centralei pe gaze in condensatie, cu un randament mediu de 98%. Acest lucru inseamna ca din cantitatea de kw termici facturati de furnizorul de gaz, centrala pe gaze in condensatie, va produce 98% kw termici.

Etapa nr.3 Analiza functionarii pompei de caldura apa-apa in circuit deschis

A) Care va fi COP real in situatia furnizarii unui agent termic cu temperatura de 55⁰C (in cazul existentei unei instalatii de incalzire cu calorifere)

Pentru sistemul de incalzire cu calorifere al imobilului, se seteaza pompa de cadura sa furnizeze agent termic cu temperatura de 55⁰C.

Pentru determinarea parametrilor functionali, vom folosi programul Select 7.16 de la Copeland Scroll.

Setam parametrii de functioare ai pompei de caldura la valorile de randament maxim, respectiv, temperatura de vaporizare de 0⁰C, care corespunde unei temperaturi a apei din putul forat de 13⁰C si unei presiuni pe aspiratie de 4,0 barr si temperatura de condensare de 55⁰C, care corespunde unei presiuni pe refulare de 22,30 barr.

Aplicam formula de calcul a temperaturii medii de vaporizare si rezulta:
La vaporizare:

Tbubble x 0,4 +Tdew x 0,6 = (-3,7) x 0,4 + 2,5 x 0,6 = 0,02⁰C, Deci Te = 0,02 ⁰C
La condensare:

Tbubble x 0,4 +Tdew x 0,6 = (52,3) x 0,4 + (56,8) x 0,6 = 55⁰C, Deci Tc = 55 ⁰C

In aceste conditii de optim, softul Copeland Scroll ne ofera datele despre toti parametrii functionali ai pompei de caldura, din care selectam tabelul COP:

Tabelul nr.3 Valoarea COP pentru fiecare regim de functionare

Conform tabelului, la acesti parametri, coeficientul maxim de performanta al pompei de caldura este de 3,27, rezultat ca intersectie a coloanei temperaturii de vaporizare Te cu linia temperaturii de condensare Tc.(marcat cu galben in tabel). O interpretare simplificata a acestui coeficient de performanta ne indica faptul ca pompa de caldura, in conditiile stabilite de functionare, produce 3kw termici pentru fiecare kw energie electrica consumat de la retea.

In continuare, pentru a da dovada de onestitate, trebuie sa luam in calcul si consumul energetic al electropompei submersibile care functioneaza pe durata cat functioneaza pompa de caldura.
Trebuie sa mentionez ca nici un furnizor de pompe de caldura apa-apa in circuit deschis nu ia in calcul consumul energetic al electropompei submersibile pentru calculul Coeficientului de Performanta REAL (ADEVARAT) al pompei de caldura. Consumul de energie electrica al electropompei submersibile VA REDUCE VALOAREA COP aferenta pompei de caldura.

Electropompa submersibila trebuie sa asigure, in functie de puterea pompei de caldura, un debit de apa prin vaporizator, cuprins intre 20-80 litri/minut.

Daca vom considera cazul in care alectropompa submersibila este amplasata la o adancime de cca 15 m (situatia intalnita majoritar in Bucuresti dar si in multe alte zone) si un debit necesar de apa de 40 litri/minut, corespunzator unei puteri de 18-25 kw ai pompei de caldura, se poate considera ca electropompa submersibila poate avea o putere instalata medie de 500-700w.Se ia in calcul media de 600w.

Puterea termica maxima de care imobilul luat ca exemplu va avea nevoie pentru a asigura microclimatul interior chiar in zilele cele mai friguroase este de 50 kw termici, care vor fi realizati cu ajutorul a doua pompe de caldura de 25 kw fiecare, cu functionare in tandem.

In aceste conditii, aplicam criteriul de onestitate si redefinim coeficientul de performanta al (tandemului) pompei de caldura, cu tot cu electropompele (2 buc) submersibile:
COP = 50/(15,29 +2×0,6) = 3,032

Concuzia este ca la fiecare kilowat energie electrica consumat de la retea, pompa de caldura considerata, in conditiile de functionare stabilite mai sus, (tandem) va produce 3,032 kw energie termica.

B) Care va fi COP real in situatia furnizarii unui agent termic cu temperatura de 35⁰C (in cazul existentei unei instalatii de incalzire in pardoseala)

Reluam analiza in noile conditii:

COP pentru temperatura agentului termic de 35⁰C, conform diagramei Copeland Scroll: (spatiul verde) este de 5,34.

Se aplica criteriul de onorabilitate adica luarea in calcul a consumului electropompei submersibile:
COP = 50/(9,36+2×0,6) = 4,7348

Concuzia este ca la fiecare kilowat energie electrica consumat de la retea, pompa de caldura considerata, in conditiile de functionare stabilite mai sus, (tandem) va produce 4,7348 kw energie termica.

CALCUL

Privind cheltuielile de incalzire ale imobilului in conditii initiale (nereabilitat termic), in cele 4 ipostaze, conform tabel:

Privind cheltuielile de incalzire ale imobilului dupa efectuarea reabilitarii termice in cele 4 ipostaze, conform tabel: