Alegerea boilerelor pentru pompe de caldura
De ce nu putem folosi un boiler normal in combinatie cu o pompa de caldura ?
Autor: Nicu Avram – Inginer TRUST
18 Iunie 2019 | 09:12
Consideratii generale privind preparea apei calde menajere
Prepararea apei calde menajere, reprezinta o componenta importanta a necesarului de caldura al unui imobil, prezentand ca si caracteristica importanta faptul ca este relativ constanta tot timpul anului.
În cazul utilizarii surselor regenerabile de energie, cum sunt energia solara sau energia geotermala utilizata în pompele de caldura, temperatura apei calde menajere preparate, va fi de cca. 45°C.În cazul în care caldura pentru prepararea apei calde se obtine prin arderea unor combustibili clasici solizi, lichizi sau gazosi, biomasa solida, biogaz, etc., temperatura apei va fi de 60…65°C.
În ambele cazuri, temperatura apei la utilizare va fi de cca. 40°C, acesta temperatura fiind reglata prin adaus de apa rece.
Prepararea apei calde menajere cu ajutorul energiilor regenerabile, se realizeaza în regim de acumulare. Nu se utilizeaza niciodata regimul “instant” de preparare a apei calde, deoarece acesta din urma, presupune sarcini termice mari, deci echipamente scumpe.
O alta problema importanta a preparararii apei calde menajere la temperaturi sub 60°C, este ca în boilerele aflate sub aceasta temperatura, se poate dezvolta o bacterie, denumita Legionella Pneumophila. Aceasta bacterie nu afecteaza sistemul digestiv, dar este extrem de agresiva pentru sistemul respirator, afectand plamanii si poate provoca inclusiv moartea pacientilor. În bai, bacteria mentionta poate sa ajunga din apa în aer, iar de aici poate sa fie inhalata în plamani.
Datorita acestei bacterii, boilerele pentru prepararea apei calde menajere la temperaturi sub 60°C, trebuie prevazute si cu o rezistenta electrica, sau cu o alta sursa de caldura, deoarece apa calda menajera din boiler trebuie încalzita pentru cel putin pentru o ora pe zi, pana la temperatura de 60°C, la care aceasta bacterie este distrusa.
Si de ce nu pot folosi orice tip de boiler cu pompele de caldura ?
Pompele de caldura produc agent termic la o temperatura mai scazuta, scopul este de a economisi bani si energie fie din sursele de AER sau din sistemele SOL-Apa si APA-Apa.
Pentru buna functionare a unei pompe de caldura, in cazul unui boiler pentru serpentina se ia in calcul 0.3 m²/kW.
In cazul pompelor de caldura boilerele se vor supradimensiona faţa de volumul minim de apa, cu un factor de supradimensionare f=1,5…2. in cazul prepararii apei calde menajere la 45°C, acesta supradimensionare are scopul ca in timpul utilizarii apei calde, sa nu fie sesizata o scadere progresiva evidenta a temperaturii apei, datorate patrunderii treptate in boiler a apei reci care completeaza apa calda consumata.
In cazul boilerelor cu volumul minim, pe masura ce s-ar consuma apa calda din boiler şi aceasta ar fi inlocuita de apa rece, s-ar sesiza scaderea treptata a temperaturii apei calde, ceea ce ar crea un fenomen de disconfort evident in cazul utilizarii unor cantitaţi mai mari de apa calda, la un moment dat (ex. in timpul duşului).
Daca o pompa de caldura are capacitatea de 15 kW termic atunci suprafata de schimb de caldura a serpentinei trebuie sa fie de cel putin 4,5 m². Cu cat serpentina superioara a boilerului este mai mare cu atat mai mult creste eficienta pompei de caldura in functionare.
Calculul de dimensionare a boilerelor pentru prepararea apei calde menajere, are ca scop determinarea volumului acestora, cel puţin egal cu volumul zilnic necesar de apă caldă.
Pentru dimensionarea orientativă, din punct de vedere termic, a sistemului de preparare a apei calde menajere pentru locuinţe, în cazul utilizării surselor regenerabile de energie, se poate considera un consum normal de apă caldă de 50 l/pers/zi, la temperatura de 45°C.
În cazul în care beneficiarul estimează că va depăşi consumul normal de apă caldă indicat în tabel, se va ţine seama de acest lucru şi se va dimensiona boilerul pentru consumul de apă indicat de beneficiar.
Citeste mai multe: APLICAŢII TERMICE ALE ENERGIILOR REGENERABILE – UTCluj
Cum se dimensioneaza ?
Puterea de dimensionare a apei calde in cazul utilizarii unei pompe de caldura, va avea valoarea cea mai mare a sarcinii maxime, valoarea maximala intr-un minut, la o temperatura de 35°C.
Aceasta poate fi definita in functie de numarul de numarul de consumatori. Puterea efectiva maxima in timpul colectarii apei calde (valoare maxima de 1 minut) este determinata pe baza urmatoarei formule:
Pmax = 1,19 ✕ N + 18,8 ✕ radical din N + 17,6
(unde N reprezinta numarul de consumatori)
La renovarea instalatiilor vechi de apa calda, consumul de apa menajera poate fi atat de mare, incat este necesara dimensionarea schimbatorului de caldura in placi tinand cont in mod special de consumul real de apa calda si apa rece.
In cazul folosirii cu pompa de caldura, este nevoie de folosirea unui vas tampon sau schimbator care sa preia din sarcinile maxime si fluctuatiile de temperatura prea ridicate. Astfel se va pastra o temperatura constanta in instalatia de apa calda menajera.
Exemple de la Volund Danemarca
Conexiune in serie cu schimbator / vas tampon
- schimbator in placi
- vas tampon
- apa calda
- recirculare apa calda
- apa rece
- retur
- tur
1a. boiler cu serpentina 1
1b. boiler cu serpentina 2
2. supapa de siguranta
3. robinet apa calda
3a. pompa de circulatie
4. apa rece
5. tur
6. retur
7. supapa de presiune diferentiala
8. vana termostatica
9. senzor de temperatura
Dimensionarea daca se cunosc sau nu consumatorii de apa calda
O casa normala este considerata una care are 3.5 locatari, 4 camere si un necesar de energie calculat de 4.36 kW/h. Nu este inclus aici si calculul de la chiuveta pentru uz casnic de ex. spalatul de maini si de la bideu, este inclus doar in cazul caselor cu doua bai.
Conform normativului DIN 4708 diferenta reala ce poate fi luata in calcul:
- casa standard de locuit cu baie = 4.36 kW/h
- casa de locuit cu baie suplimentara = 2.18 kW/h
- dus = 1.70 kW/h
- chiuveta = 0.70 kW/h
- bideu = 0.81 kW/h\
Daca numarul consumatorilor nu este cunoscut atunci dimensionarea pentru apa calda se face conform tabelului:
| Numar de camere | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | 6 | 6,5 | 7 |
| Numar de persoane | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,3 | 2,7 | 3,1 | 3,5 | 3,9 | 4,3 | 4,6 | 5,0 | 5,4 | 5,6 |
Concluzie
Prepararea apei calde menajere cu pompele de caldura, se realizează în regim de acumulare. Nu se utilizează niciodată regimul “instant” de preparare a apei calde, deoarece acesta din urmă, presupune sarcini termice mari, deci echipamente scumpe.
Astfel, cu ajutorul surselor regenerabile de energie, apa caldă menajeră este preparată în boilere, al căror volum de acumulare trebuie determinat în funcţie de consumul zilnic de apă pe care trebuie să îl asigure.
În funcţie de natura sursei de energie utilizată pentru prepararea apei calde menajere, diferă atât dimensiunea boilerelor, cât şi construcţia acestora.
Iti place acest articol ? Vrem si noi sa stim !
(7 voturi, media voturilor: 4.71)
Loading...
