Revenim asupra discuției privind metodele de încălzire a locuinței și ne concentrăm atenția asupra pompelor de căldură.
Dezvoltăm acest subiect, deoarece ca metodă de încălzire pe bază de curent electric reprezintă cea mai eficientă soluție, iar cum electricitatea reprezintă singura sursă de energie ce poată fi produsă ecologic și teoretic nelimitată, pompele de căldură pot reprezenta soluția viitorului apropiat. Am spus viitor apropiat, deoarece se încearcă dezvoltarea de soluții mult mai eficiente în ceea ce privește încălzire respectiv răcirea.
Ce este o pompă de căldură?
Oricine are în casă un frigider, are deja o pompă de căldură, asta deoarece pompa de căldură funcționează pe același principiu. Este un sistem relativ simplu, ce are la bază 3 componente un compresor, un vaporizator și un condensator. Aceste trei componente sunt legate între ele într-un circuit. Astfel compresorul realizează creșterea presiunii absorbind un gaz, care practic transferă căldura între celelalte două componente – vaporizatorul (unde vaporizează) și condensatorul (unde gazul condensează și se transformă în lichid ). Acest gaz, numit agent frigorific, are proprietăți speciale cum ar fi punct de fierbere la temperaturi negative.
Se realizează în acest fel un transfer de energie (căldură) între cele două schimbătoare de căldură: vaporizator și condensator. Trebuie să înțelegem că în frigider nu se face frig, ci doar se scoate căldura din acesta. De aceea frigiderul este cald pe lateral sau pe partea din spate, acolo unde se afla condensatorul și unde este eliberată caldura.
Același lucru se întâmplă și în cazul pompei de căldură care are o unitate în interiorul casei unde se eliberează căldura și una în exterior de unde se preia căldura.
Eficiența unei pompe de căldură este dată de valoarea COP (coeficientul de performanță), adică raportul dintre energia electrică consumată și energia termică eliberată. La un COP cu valoarea 5 o pompă va consuma 1 kw energie electrică și va elibera 5 kw energie termică.
În funcție de locul de unde se preia căldura și locul unde se eliberează, avem mai multe feluri de pompe de căldură:
Pompe aer-aer;
Evident preiau căldura din aerul exterior și o eliberează în aerul interior al locuinței. În principiu orice aer condiționat este și o pompă de căldură. De aceea producătorii au început să scrie pe ambalaj “heat pump” sau “climatization system”, deoarece odată cu apariția compresoarelor de tip inverter, care au viteză de rotație variabilă și pot crea presiuni foarte mari, sunt foarte eficiente și în modul încălzire. Ele reușesc să extragă căldură chiar și la temperaturi exterioare de – 20 grade Celsius, bineînțeles eficiența scăzând proporțional cu temperatura exterioară. Au un COP în jurul valorii de 4, dar acesta scade semnificativ la temperaturi negative. Totuși la temperaturi de -7 grade o pompă de căldură aer-aer păstrează un COP peste 2. Acesta ar fi principalul dezavantaj al acestor pompe de căldură cât și faptul că nu produc apă caldă menajeră. Ca avantaje: prețul cel mai mic raportat la celelalte tipuri de pompe de căldură, realizează și răcire, montaj ușor și puțin costisitor și faptul că se pot monta ca sistem suplimentar de încălzire.
Pompele aer-apă;
Preiau căldura din aerul exterior și o eliberează în apă. Au același COP ca și cele aer-aer, dar prezintă avantajul că realizează și apa caldă menajeră. Se pretează cel mai bine încălzirii prin pardoseală deoarece agentul termic nu depășește 55-60 grade Celsius. Montajul nu este dificil dar au un preț ușor mai ridicat decât cele din categoria descrisă anterior.
Pompele de căldură apă-apă;
Acestea preiau căldura dintr-o sursă de apă. În general sunt forate două puțuri, apa este extrasă dintr-un puț trece prin pompa de căldură și după ce este extrasă căldura apa se eliberează în celălalt puț. Au cel mai ridicat COP (peste 5), tocmai pentru că sursa de căldură (apa din puț) are o temperatură relativ constanta și destul de ridicată comparativ cu celelalte surse. Ca dezavantaje: se pot monta doar la case, preț destul de ridicat, montaj scump și problemele care pot apărea datorită colmatării în timp a puțurilor.
Pompele sol-apă;
Evident își iau temperatura din sol prin montajul unor serpentine de țeavă prin care circulă agentul frigorific îngropate la 1,5 până la 2 m în pământ pe o suprafață destul de mare. Dacă nu beneficiem de o suprafață mare de teren se poate merge mai mult pe adâncime. Au un COP peste 4, dar sunt cel mai dificil de montat și cu costuri destul de ridicate datorate săpăturilor.
Concluzii
Pompele de căldură reprezintă o alternativă ecologică pentru încălzirea locuințelor, sunt eficiente, iar în combinație cu panouri fotovoltaice pot avea costuri de funcționare apropiate de 0. Deși sunt bazate pe o tehnologie descoperită acum 100 ani, sunt unele dintre cele mai moderne soluții de încălzire/răcire. Totuși, se consideră că lucrurile pot evolua mult și în acest domeniu, iar recent au fost descoperite noi tehnologii de “transport” a căldurii. Dar acesta va fi subiectul unui alt articol.
