CLIMATIZARE LOCUINTA STATIUNEA BREAZA - MEMORIU TEHNIC HVAC CU SURSA TERMICA PAMANTUL PENTRU OBIECTIVUL LOCUINTA SATIUNEA BREAZA

CLIMATIZARE LOCUINTA STATIUNEA BREAZA

MEMORIU TEHNIC HVAC CU SURSA TERMICA PAMANTUL PENTRU OBIECTIVUL LOCUINTA SATIUNEA BREAZA

Cap.1 GENERALITATI

Energia pamantului, numita si Energie Geotermica este una din cele mai populare "energii curate" utilizate pe scara larga in Statele Unite si Canada. Eficienta deosebita in exploatarea aplicatiilor cu Pompe Geotermice a influentat pozitiv EUROPA si alaturi de tari industrizate ca Germania, Franta, Suedia si Elvetia, o serie de proiecte curajoase au prins contur si in Romania. Incepand cu anul 1998, datorita obligativitatii unor rezerve considerabile de apa cerute de protectia la foc a incintelor si cladirilor moderne, a reprezentantelor si service-urilor din zonele limitrofe unor orase mari ca Bucuresti si Constanta s-au dezvoltat rapid tehnologiile de climatizare a spatiilor folosind Pompe Geotermice de provenienta americana si circuite deschise de schimb de caldura cu pamantul in care forajele de apa de alimentare si rezervoarele de apa de incendiu joaca rolul sursei de energia termica a acestor incinte. Ulterior, grupe de locuinte private construite in afara orasului si hoteluri importante sunt aplicatii de mare rezonanta care au adus un bagaj bogat de cunostinte ce a permis trecerea, in numai cativa ani, de la puteri geotermice instalate in echipamente de climatizare de pana la 50 kW in cadrul proiectelor de inceput, la puteri geotermice ce depasesc astazi 260 - 280 kW obtinuti in proiectele realizate in anul 2004 pe amplasamente ca MIDOCAR - dealer VOLKSWAGEN si AVIA MOTORS - dealer SKODA din Bucuresti. Aceste aplicatii au apa din panzele freatice ale pamantului unica sursa de incalzire si racire pentru o multime de cladiri si spatii climatizate cu destinatii foarte diverse (birouri, sali de conferinte, showroom-uri, ateliere de productie, etc.) cu suprafete totalizand peste 2.500 mp.

Pompele Geotermice sunt cicluri frigorifice evoluate ce permit utilizarea APEI ca sursa calda iarna si ca sursa rece vara pentru transferul de energie catre sau respectiv dinspre cladiri unde microclimatul este controlat prin parametrii principali de stare , temperatura interioara si umiditate. Pompele Geotermice folosesc eficient energia electrica necesara antrenarii compresoarelor frigorifice si obtin cifre de eficienta cu valori peste cifra 3 iarna si peste cifra 4 vara ceea ce inseamna ca spre exemplu iarna pot produce cu peste 300% mai multa energie termica utila decat energia termica consumata intrucat un minim de 2/3 provine energetic in mod "gratis" din pamant.

Cap.2 CARACTERISTICILE TERMICE A CLADIRII SI INSTALATIILOR HVAC DIN PROIECT

Locuinta are o suprafata utila controlata termic de 230 mp.

Constructia are incaperi cu regimuri termice diferite astfel:

- in camerele Living, Dormitor 1, Dressing, Camera birou si Dormitor 2 se va asigura o temperatura de 21 ºC;

- in incaperile Baie 1 si Baie de serviciu se va asigura o temperatura de 22 ºC;

- in incaperea Bucatarie precum si in holuri se va asigura o temperatura    de 18 ºC;

- in Spatiul tehnic si in Garaj se va asigura pe timpul iernii o temperatura de

15 ºC.

Pentru calculul termic al constructiei s-au luat in consideratie urmatoarele performante termice ale anvelopei constructiei:

Pardoseli din beton armat prevazute cu termoizolatie si tevi REHAU incalzitoare iarna incluse in sapa de finisare a unor suprafete ce totalizeaza 138 mp din suprafata locuintei

Suprafete vitrate prevazute cu tamplarie exterioara de lemn de mahon cu geam termoizolator cu o rezistenta termica minima de 0.85 m²k/W

Acoperis, alcatuit din placa de beton armat de 15cm, invelitoare din tigla si vata minerala semirigida de 20, cu o rezistenta termica minima de 4.21 m²k/W

Pereti exteriori alcatuiti din 42 cm de caramida GVP 29, la exterior avand si 5 cm polistiren cu o rezistenta termica de 2.38 m²k/W

Cap.3 REZULTATELE CALCULELOR TERMICE SI ECHIPAREA INTERIOARA A CONSTRUCTIEI

Pentru conditiile de microclimat interior impuse constructiei, proiectul HVAC prevede o echipare interioara care acopera valoric pierderile termice ale constructiei iarna. Aceasta echipare se prezinta astfel:

• BUCATARIE totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 1.6 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

11.5 mp de pardoseala radianta care produce un disponibil termic de 0.92kW

1 raditor bimetal ce produce un disponibil termic de 0.72 kW.

• LIVING SI DINNING totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 4.58 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

50 mp de pardoseala radianta care produce un disponibil termic de 4 kW

2 ventiloconvectoare TRANE model FCC01 ce produc un disponibil termic de 2 kW.

• DORMITOR 1 totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 2.16 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

2 raditoare bimetal ce produc un disponibil termic de 2.2 kW.

• DRESSING totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 0.86 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

4.5 mp de pardoseala radianta care produce un disponibil termic de 0.36 kW

1 raditor bimetal ce produce un disponibil termic de 0.49 kW

• CAMERA BIROU totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 1.96 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

19.5 mp de pardoseala radianta care produce un disponibil termic de 1.56 kW

- 1 raditor bimetal ce produce un disponibil termic de 0.43 kW

• BAIE 1 totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 0.92 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

9 mp de pardoseala radianta care produce un disponibil termic de 0.81 kW

1 raditor tip port-prosop ce produce un disponibil termic de 0.18 kW

• DORMITOR 2 totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 1.59 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

2 raditoare bimetal ce produc un disponibil termic de 1.59 kW.

• BAIE SERVICIU totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 0.54 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarele surse de incalzire de tip zonal:

4 mp de pardoseala radianta care produce un disponibil termic de 0.36 kW

1 raditor tip port-prosop ce produce un disponibil termic de 0.18 kW

• SPATIU TEHNIC totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 0.7 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarea sursa de incalzire de tip zonal:

1 raditor bimetal ce produce un disponibil termic de 0.32 kW

• GARAJ totalizeaza:

Pierderi termice in valoare de 2.17 kW iarna;

Incarcarea termica a incaperii mai sus mentionate este preluata iarna de urmatoarea sursa de incalzire de tip zonal:

1 raditor bimetal ce produce un disponibil termic de 2.22 kW

Cap.4 CENTRALA GEOTERMICA

Sintetizand datele prezentate la capitolul precedent rezulta urmatoarele:

- O pompa termice apa-apa asigura o putere termica de 14.6 kW iarna in conditii de temperaturi exterioare extreme pentru acoperirea sarcinii termica de incalzire. Acesta pompa termica este alimentate cu apa si cu energie electrica intr-o proportie medie de 2/3 apa si respectiv 1/3 energie electrica din puterea termica de incalzire ceruta.

- Alimentarea cu agent termic cald iarna a 138 mp suprafata climatica, a celor 2 bucati terminale TRANE de tip ventiloconvectoare precum si a celor 12 radiatoare necesita un total de 18 kW. Parametrii de stare ai agentului termic sunt 49⁰C/45⁰C iarna. Modelul pompei de caldura FHP - WW60 are urmatoarele performantele:

- putere termica incalzire iarna pentru o temperatura a sursei cuprinsa in plaja 5⁰C - 2.1⁰C si o temperatura a agentului termic produs in secundar de 49.2⁰C - 45⁰C: 14.6 kW cu un COP = 3.3 (consum maxim 4.42 kWh)

- putere termica racire vara pentru o temperatura a sursei cuprinsa in plaja 27⁰C - 31.7⁰C si o temperatura a agentului termic produs in secundar de 6.1⁰C - 10⁰C: 13.5 kW cu un COP = 4.7 (consum maxim 2.88 kWh)

Unitatea FHP - WW60 isi transmit intreg debitul termic pe o butelie de egalizare a presiunilor de unde, un numar de 2 bucati pompe circulatoare GRUNDFOS dirijeaza debite controlate de agent termic catre consumatori. Pe butelia de egalizare a presiunilor se cupleaza un vas de expansiune cu membrana elastica de 60 l. Apa calda de consum se produce intr-un boilere cu 2 serpentine avind o capacitate de depozitare de 300l. Printr-o serpentina a boilerului este livrat agent termic, cu temperaturile 26.7-33ºC si la un debit de 0.16 l/s, produs in desuperheaterul pompei termice, iar prin cealalta serpentina trece agent termic prods de catre o centrala termica. Circuitele primare si circuitele secundare ale boilerelor sunt prevazute cu un vas de expansiune avind capacitatea de 25 l.

Agentul termic pentru pardoseala climatica are temperatura controlata si este vehiculat de pompe circulatoare GRUNFOS.

Cap.5 SISTEMUL DE SCHIMB DE CALDURA CU PAMANTUL

In realizarea sistemului de schimb de caldura cu pamantul trebuie tinut cont de urmatoarele: pompa termica apa-apa WW060 solicita iarna sistemului de schimb de caldura cu pamantul o putere termica de pana la 10 kW pentru livrarea la consumatori a unui maxim de 14.6 kW.

Conform datelor termice prezentate, schimbatorul de caldura cu pamantul urmeaza a fi realizat dintr-o retea de pana la 4 tevi verticale duble U - bend coils implantate in pamant (intre cota -2.00 m si -72.00 m) masurate fata de nivelului terenului amenajat) in zona lateral dreapta a proprietatii. Teava schimbatoare de caldura implantanta vertical in sol este DRISCO PLEX 5300 SERIE CLIMATE GUARD produsa in SUA si are dimensiunea 1" in (25.4 mm). Fiecare schimbator vertical de caldura cu inaltimea de 70 m de teava are 155 m teava 1" si se racordeaza la un sistem de tevi colectoare de 2" prin termofuziune. Saparea forajelor de implantare, montajul tevilor verticale de schimb de caldura cuplate la tevile colectoare sunt operatii ce reclama utilizarea unor masini de forat si unor masini de sudat specializate.

Intre "campul" schimbator de caldura si centrala ceotermica se realizeaza un racord geotermic constituit dintr-un manunchi de tevi dimensiunea 2" care ies din pamant de la adancimea de -2.00 m la cota 0.00 a constructiei , in interiorul Camerei Geotermice. Aici sunt instalate doua grupe de pompe circulatoare GRUNDFOS, unele pentru turul geotermic si altele pentru returul geotermic a caror debit vehiculat este de 3 mc/h.

Cap.6 AUTOMATICA DE SISTEM

Proiectul HVAC prevede ca in cadrul camerei tehnice sa fie instalat un tablou de alimentare cu forta si sisteme automate de comanda si control a pompelor termice si al pompelor circulatoare GRUNDFOS pentru agentul primar geotermic si agentul secundar de climatizare (apa calda iarna).

Pompa termice apa-apa este condusa de microprocesoare electronice ce programeaza ciclul termic al masinilor frigorifice.

Pardoseala climatica flotanta are in constructie schimbatoare de caldura grupate pe zone libere si zone controlate termostatic care fac ca puterea termica autoregulatoare a pardoselii sa fie ordonata suplimentar de niste limite impuse de temperatura.

Terminalele cu apa modele TRANE sunt termostatate pentru regim de vara si regim de iarna.

Totalul puterii electrice instalate in sistemul HVAC este, conform Temei de Proiectare "Alimentarii electrice echipamente HVAC", de aproximativ 6.8 kW.

Cap.7 PROTECTIA MEDIULUI

Capacitatea termica instalata in schimbatorul de caldura cu pamantul stabilita la 10 kW face ca sistemul de climatizare si producere apa calda de consum sa realizeze economii importante de combustibil, astfel realizandu-se si reduceri de emisii de gaze nocive in atmosfera.

Pompele termice FHP (Florida Heat Pump) sunt cicluri frigorifice ce folosesc un refrigerent ecologic simbol R-407 C care alaturi de schimbatorul de caldura cu Pamantul, de tip inchis, constituie un sistem perfect ecologic.