Ce ar trebui sa stim despre inlocuirea centralelor termice pe gaz lemne sau peleti cu pompa de caldura

Scurta introducere

In acest articol vom explica ce ar trebui sa stim despre inlocuirea centralelor termice pe gaz, lemne sau peleti cu pompa de caldura. 

Ce vom citi mai departe:

•  ce inseamna o pompa de caldura si cum functioneaza aceasta
• cum se masoara eficienta energetica a unei pompe de caldura (COP)
• care sunt factorii care influenteaza eficienta pompei de caldura
• cum trebuie sa fie adaptata instalatia interioara cu radiatoare la functionarea cu pompa de caldura
• cum trebuie sa fie adaptata instalatia interioara cu incalzire in pardoseala la functionarea cu pompa de caldura

Ce nu vom aborda in acest articol dar pentru care vom scrie articole separate deoarece sunt foarte importante:

• comparatia consumului energetic si costul  intre pompele de caldura si centralele termice pe gaz, lemene sau peleti
• importanta izolatiei casei
• metodele de reglaj a temperaturii interioare pentru functionarea eficienta cu pompele de caldura
• cand punem puffer sau butelie de egalizare si cand legam direct circuitul hidraulic al pompei de caldura la instalatia de incalzire a locuintei

Ce este o pompă de căldură și cum funcționează (pe scurt)

O pompă de căldură este un sistem de încălzire (și răcire) care transferă căldura din mediul exterior în interiorul locuinței, în loc să o genereze prin arderea unui combustibil. Cu ajutorul unui circuit frigorific (agent refrigerant, compresor, schimbătoare de căldură), pompa de căldură extrage energia termică din aer, sol sau apă (chiar și când acestea sunt reci) și o „pompează” în casă sub formă de căldură utilă.

De ce este asta eficient? Pentru că cea mai mare parte din energia pentru încălzire este extrasă din sursa primară (aer exterior, sol sau apă), iar doar o parte mai mică provine din energia electrică necesară pentru lucrul mecanic efectuat de compresor. Această eficiență este numită, în termeni de specialitate, COP (Coefficient Of Performance), care, la modelele moderne, este în medie 3 – 4. Adică, pentru a produce 1 kW termic, pompa de căldură utilizează 0,66 – 0,75 kW din sursa primară și doar 0,33 – 0,25 kW din energie electrică.

Ce este si cum variază COP-ul?

Pentru a avea un sistem eficient, este esențial să înțelegem semnificația COP-ului și cum variază acesta. COP-ul reprezintă eficiența cu care pompa de căldură funcționează la un moment dat, în anumite condiții climatice. Acest COP este influențat de temperatura sursei primare și de temperatura agentului termic vehiculat în instalația interioară. Mai jos este prezentat un tabel dintr-un manual tehnic al unei pompe de căldură, cu variația COP-ului în funcție de cei doi parametri.

Observăm cum COP-ul se înrăutățește pe măsură ce temperatura exterioară scade și temperatura agentului termic din instalație crește. Astfel, la o temperatură exterioară de –10 grade, dacă putem menține o temperatură a agentului termic de 35 de grade fără a pierde confortul termic din locuință, vom avea un COP de 2,63, pe când dacă suntem nevoiți să ridicăm temperatura agentului termic la 50 de grade pentru a obține confort termic, pompa de căldură va funcționa cu un COP foarte slab de 1,87, ceea ce înseamnă că pentru a produce 8 kW termici, pompa utilizează 4,3 kW și doar 3,7 kW sunt extrași gratuit din sursa primară.

De aici tragem concluzia că o pompă de căldură este eficientă numai atunci când temperatura maximă la care este setat agentul termic este de 40 – 45 de grade.

Este instalația existentă pregătită pentru pompă de căldură?

Acum, după ce am parcurs succint o parte din detaliile tehnice importante, să trecem la lucruri concrete despre subiectul articolului.

Vom discuta despre cel mai dezavantajat și greu de adaptat caz: instalația interioară cu radiatoare.

• Discutăm această situație în primul rând deoarece este cea mai dezavantajată, în comparație cu cele care vor fi descrise ulterior.
• În acest caz, presupunem că inițial a fost montată o centrală termică convențională (gaz, lemne sau peleți), care furnizează agent termic pentru radiatoarele din interiorul încăperilor. Aceste radiatoare au fost dimensionate pentru regim de lucru cu temperatură înaltă a agentului termic, peste 50 – 60 de grade, pe când o pompă de căldură, am văzut, este eficientă până la 40 – 45 de grade. În această situație va fi necesar să redimensionăm aceste calorifere.

Hai să vedem ce înseamnă adaptarea unui calorifer de la temperatură înaltă la temperatură joasă.

Puterea termică pentru un radiator se calculează în funcție de temperatura pe tur, temperatura pe retur și temperatura din cameră. Nu vom intra în detalii despre acest calcul aici; vom face un articol separat pentru aceste calcule și există la mulți producători de corpuri de încălzire statice astfel de calculatoare.

Să luăm spre exemplu o încăpere cu un necesar termic de 1500 W și un regim de temperatură tur – retur de 60/45.

Pentru a asigura necesarul termic de 1500 W în aceste condiții, vom avea nevoie de 1 radiator cu următoarele caracteristici:

• tip 22
• înălțime 600 mm
• lungime 1600 mm
• debit de apă necesar 1,5 l/min

Acum, haide să vedem ce înseamnă pentru același necesar termic de 1500 W un regim de temperatură potrivit pentru o pompă de căldură, și anume tur 45 grade, retur 40 grade.

• tip 22
• înălțime 600 mm
• lungime 2600 mm
• debit de apă 4,3 l/min

Sau:

• tip 33
• înălțime 600 mm
• lungime 2000 mm
• debit de apă 4,3 l/min

Concluzia este că, pentru a avea un minim de eficiență a unei pompe de căldură, trebuie să înlocuim corpul de încălzire de la o lungime de 1600 mm la unul cu o lungime de 2600 mm tip 22 sau lungime 2000 mm tip 33. De asemenea, și debitul necesar este mult mai mare, de fapt cam de 3 ori mai mare.

După ce am văzut care este diferența între un radiator care să funcționeze cu pompă de căldură față de cel pentru centrale convenționale, hai să discutăm puțin despre debitul de apă.

Uzual, în locuințele echipate cu centrale termice convenționale, conductele de tur și retur care fac legătura la centrală sunt din PPR cu diametrul de 32.

Hai să luăm ca exemplu o casă cu un necesar termic de 10 kW. Dacă considerăm că o centrală termică convențională funcționează cu o diferență (Δt) între tur și retur de 15 K, debitul de încălzire ar fi 0,57 m³/h, ceea ce înseamnă că viteza de curgere în conductele de PPR de 32 este de 0,37 m/s. Deși la limită, aceasta se încadrează în vitezele recomandate de curgere a apei în sistemele de încălzire, respectiv între 0,3 și 0,6 m/s.

Însă, o pompă de căldură funcționează cu un Δt de maxim 5 K. Considerând același necesar termic de 10 kW, debitul vehiculat este de 1,72 m³/h, iar în conducta de PPR de 32mm viteza este de 1,12 m/s, mult în afara limitelor recomandate.

De ce sunt importante aceste limite recomandate? Aceste limite mai sunt numite și limite economice; în aceste limite, căderea de sarcină pe conducte și fitinguri este relativ mică, nu se produc zgomote, energia de pompare este redusă. Dacă viteza scade sub această limită, înseamnă că tronsonul de țeavă este nejustificat de mare, iar dacă depășim limita superioară, energia de pompare crește foarte mult și pot apărea zgomote în conducte.

Dar să revenim la debitul pompei noastre de căldură și să vedem ce diametru de conductă avem nevoie pentru a putea transporta economic agentul termic. Această viteză se poate calcula cu formule, însă nu intrăm în aceste detalii acum; dacă utilizăm calculatoare de la diferiți producători de conducte, observăm că pentru a avea o viteză în limitele economice, vom avea nevoie de o conductă de PPR cu diametrul exterior de 50 mm. Acest diametru asigură, pentru debitul de 1,72 m³/h, o viteză de 0,43 m/s.

Deci, pe lângă radiatoarele mărite, avem nevoie și de alte diametre de țevi. Nu putem pur și simplu să cumpărăm o pompă de căldură, să chemăm un instalator să demonteze centrala termică, să monteze pompa de căldură, să conecteze la țevile existente și să ne așteptăm să funcționeze și să mai avem pretenția să consume și puțin.

Înainte de a investi într-o pompă de căldură, trebuie să știm dacă instalația existentă este pregătită pentru asta și dacă se poate pregăti. Până acum, unde am fost solicitat pentru a înlocui o centrală termică cu pompă de căldură, nu am găsit nicio casă care să fie pregătită să funcționeze cu astfel de echipament, iar în câteva locuri investiția pentru a înlocui conductele și corpurile de încălzire era mult prea mare pentru a merita trecerea, deoarece implica decopertări de pardoseală și pereți pe zone foarte mari. Și dacă te gândești că merge și fără aceste analize, îți garantăm că fie nu va funcționa la capacitatea nominală, fie va consuma foarte multă energie.

Dacă vorbim despre instalații interioare cu încălzire în pardoseală, adaptarea se poate face mult mai ușor, deoarece acestea sunt deja sisteme care funcționează cu temperatură joasă și cu un ecart de temperatură între tur și retur de maxim 5 grade. În acest caz, este important să verificăm diametrele conductelor care alimentează distribuitoarele, echilibrarea circuitelor. Dacă în distribuitoare există grupuri de pompare si ameste acestea se scot deoarece afecteaza eficienta hidraulica a sistemului.  La fel si pentru sistemele de termostate cu actuatoare montate in distribuitor. La sistemele cu pompe de caldura, reglajul temperaturii interioare interioare se face prin adaptarea temperaturii agentului termic la necesarul momentan al locuintei in functie de temperatura exterioara. Astfel cu cat temperatura exteriara este mai ridicata cu atat scade temperatura agentului termic.

Recapitulare

• Pompa de căldură preia energia termică din aerul exterior și o transferă agentului termic la interior, consumând energie electrică pentru lucrul mecanic al compresorului.
• Performanța pompelor de căldură este măsurată de COP (Coefficient of Performance).
• COP-ul scade odată cu temperatura mediului exterior și cu creșterea temperaturii agentului termic.
• Temperatura agentului termic pentru o funcționare eficientă a pompei de căldură: max. 40 – 45°C; cu cât mai scăzută, cu atât mai eficient.
• Pentru a funcționa cu radiatoare, acestea trebuie să fie mai mari decât cele care funcționează cu centrală termică la temperaturi înalte.
• Ecartul de temperatură (Δt) al pompei de căldură este de 5 K, față de 15 K al centralelor convenționale.
• Debitul necesar al pompei de căldură este de 3 ori mai mare decât al centralelor convenționale.
• Sunt necesare țevi mai groase pentru a menține viteze de curgere economice în conducte.
• Pentru sisteme cu încălzire în pardoseală, adaptarea se poate face mai ușor, dar și aici sunt necesare anumite verificări și adaptări.

Adresă

0752 981 534

office@starconeco.ro

Alcala del Henares 67B

Alba Iulia, Alba

Contact

Meniu