Dimensionarea (alegerea) unei pompe de caldura

Dimensionarea (alegerea) unei pompe de caldura

1. Consideratii generale.

Abundenta de instalatii ce pot functiona ca pompe de caldura, oferita de producatori, face inutila dimensionarea acesteia ci mai degraba alegerea ei si implementarea intr-un sistem de incalzire.

Alegerea corecta a unei pompe de caldura, in conformitate cu scopul urmarit, (incalzire, incalzire si preparare apa calda de consum, functionare reversibila sau cu dublu efect) si stabilirea sistemului complet de alimentare cu caldura a consumatorului, in care pompei de caldura i se asociaza uneori si o sursa alternativa de caldura (functionare bivalenta), trebuie sa rezulte in urma unui calcul tehnico-economic. Acesta este bazat pe doua criterii:

- optimum energetic: consumul minim de energie rezultat din analiza comparativa a diferitelor variante de pompe de caldura, luand in considerare si o sursa clasica de producere a caldurii,

- optimum economic: cheltuielile minime cu investitia necesara, dintre toate aceste variante.

Cum, de regula, aceste doua optime nu corespund aceleasi instalatii, se calculeaza numarul de ani in care se recupereaza sporul de investitie al diferitelor pompe de caldura fata de sursa alternativa de caldura, pe seama economiei de exploatare (bazata pe consumul de energie mai mic), conform relatiei 3.15. Acest indicator va fixa solutia optima urmarita de ambele criterii.

In acest calcul trebuie tinut cont si de urmatoarele recomandari:

- metoda de calcul a necesarului de caldura trebuie sa fie corecta (dupa STAS 1907) si in conformitate cu situatia reala a cladirii. Desi in prezent exista programe de calcul destul de exact a necesarului de caldura sau frig, pentru simplitate se apeleaza uneori la consumuri specifice (raportari la suprafata sau volumul incalzit);

- cum informatiile comerciale, date de constructorii de pompe de caldura, sunt deseori teoretice, optimiste, chiar eronate, se va apela la datele furnizate de laboratoarele autorizate de incercare pentru a afla perfomantele reale;

- se vor include si consumurile auxiliare de energie permanente (ventilatoare, pompe,), sau nepermanente (rezistente electrice pentru carter sau pentru degivrare);

- cand pompa de caldura nu acopera tot necesarul de caldura (frecvent acopera 6070% din puterea de incalzire), se va include si consumul real al sursei alternative de caldura;

- se va avea in vedere realizarea practica a instalatiei, care implica pierderi in reteaua de transport a caldurii (apa, aer);

- se vor lua in considerare pierderile la livrarea caldurii urmarite in perioadele de degivrare, inversarea efectelor, dar si avantajele aduse prin prevederea, cand este posibil, a acumularilor termice, in circuitul izvorului si in cel al consumatorului.

Alegerea unei pompe de caldura trebuie facuta in concordanta cu modul ei de functionare.

a) Varianta reversibila (incalzire si climatizare).

Instalatia este aleasa incat sa asigure necesarul de racire in perioada de vara; la functionarea in sezonul rece, ca pompa de caldura, instalatia va fi astfel supradimensionata fata de optimul economic.

b) Varianta utilizarii numai ca pompa de caldura.

Rar se prevede o instalatie care sa asigure intregul necesar de incalzire, incat, de regula, se alege o instalatie cu o putere termica de 6070% din necesarul de incalzire maxim (dependent si de temperatura exterioara locala, deci de timpul de utilizare a pompei de caldura in perioada de incalzire).

2. Exemplu de calcul.

Se considera cazul unui spatiu comercial care solicita un necesar de frig de 23 kW (vara, pentru temperatura exterioara t_e=35 C si temperatura interioara t_i=21 C) si un necesar de caldura de 37 kW (iarna, pentru t_e= -5 C, t_i=21 C), si un debit de aer introdus de 8 000 m³/h.

In varianta functionarii reversibile, vara ca instalatie frigorifica si iarna ca pompa de caldura aer exterior-aer, utilizand datele furnizate de firma Carrier (tabel 1), se alege o instalatie monobloc, de acoperis, tip 50 QU 015 care asigura o putere frigorifica F = 23,7 kW (la t_e = 35 C si t_i = 21 C) si care, ca pompa de caldura, asigura F_Cd = 28,4 kW (la t_e = -5 C si t_i = 21 C), la un debit de aer de 9 800 m³/h.

In varianta utilizarii numai ca pompa de caldura, se propune o instalatie cu functionare bivalenta (cu o sursa electrica de varf). Se considera ca pompa de caldura trebuie sa acopere 70% din pierderile de caldura ale cladirii, la t_e = -5 C, t_i = 21 C, deci sa produca o putere termica F_Cd 37 = 25,9 kW.

Se alege astfel modelul 50 QU 012, cu o putere nominala F_Cd kW

(t_e = 6 C, t_i = 21 C), care asigura o putere termica de 26,4 kW in conditiile t_e = -5 C si t_i = 21 C, pentru un debit de aer de 8200 m³/h.

Tabel 1. Caracteristicile tehnice ale instalatiilor CARRIER