energ.regernerab.visanu

7/29/2019 energ.regernerab.visanu

1/47

Energiile regenerabile.

Energia geotermal.


2/47

1. Introducere.

n momentul de fa la nivel mondial, principala surs energetic (aproximativ70%) se obine din arderea combustibililor : crbune, petrol,gaze naturale , nsacestea sunt epuizabile i arderea lor produce mari cantiti de CO2, o alt parteconstituind-o energia obinut n centralele nucleare i hidrocentrale.

O treime din energia produs este utilizat pentru nclzire i producerea de apcald menajer.

n ritmul actual de cretere a consumului de combustibili clasici este nevoie sgsim surse energetice mai ieftine.

Totodat ncepe s se vad efectul negativ alutilizrii combustibililor clasici ( emisiile de noxe, efectul de ser).

Este important s ne preocupm de gsirea i promovarea de noi tehnologii iaplicaii privind utilizarea resurselor energetice neconvenionale.

Din acest motiv, n lucrare am ales sa abordez problema energiei geotermale.


3/47

2.1.Energia geotermal reprezint diverse categorii particulare de energie termic, pecarele conine scoara terestr. Cu ct se coboar mai adnc n interiorul scoareiterestre,temperatura crete i teoretic energia geotermal poate s fie utilizat tot maieficient, singuraproblem fiind reprezentat de adncimea la care este disponibil

aceast energie.n imaginea din figura 2.1. sunt prezentate principalele zone din care este alctuitinteriorul Pmntului.

Fig. 2.1. Principalele zone din care estealctuit Pmntul


4/47

Toate zonele prezentate, sunt divizate la rndul lor n mai multe subzone. Cele patruzone principale sunt n ordine, dinspre suprafaa Pmntului spre centrul acestuia, cudimensiunile aproximative:

Scoara 0 100 km;Mantaua 100 3000 km;

Nucleul extern 3000 5000 km;Nucleul intern 5000 6378 km.

Evident, temperatura Pmntului crete dinspre suprafa spre centru, unde atinge ovaloare de cca. 6000 C, care ns nu a fost nc precis determinat de oamenii de tiin.

n figura 2.2 este prezentat variaia aproximativ a temperaturii n interiorul

Pmntului, iar figura 2.3 prezint o imagine sugestiv a temperaturii principalelor zonedin interiorului Pmntului.


5/47

Fig. 2.2 Variaia temperaturii dinspre scoara

spre centrul Pmntului


6/47


7/47

Este interesant de remarcat c 99% din interiorul Pmntului se gsete la o temperaturde peste 1000C, iar 99% din restul de 1%, se gsete la o temperatur de peste 100C.

Aceste elemente sugereaz c interiorul Pmntului reprezint o surs regenerabil deenergie care merit toat atenia i care trebuie exploatat ntr-o msur ct mai mare.

Energia geotermal este utilizat la scar comercial, ncepnd din jurul anilor 1920,cnd a nceput s fie utilizat n special cldura apelor geotermale, sau cea provenit din

gheizere, pentru nclzirea locuinelor, sau a unor spaii comerciale.

Din punct de vedere al potenialului termic, energia geotermal poate fi clasificat ndou categorii:

-Energie geotermal de potenial termic ridicat;

- Energie geotermal de potenial termic sczut.


8/47

2.2. Potenialul energetic geotermal

Temperatura nalt de la centrul Pmntului se explic prin originea Pmntului, prin

existena izotopilor radioactivi de uraniu (U238, U235), thorium (Th232) i potasiu(K40) n Pmnt.

Procesul de propagare se desfoar n permanen i se poate spune c energiageotermal este o surs de energie inepuizabil. Energia geotermal este una din

alternativele care pot satisface nevoia omului pentru energie, minimiznd impactulasupra mediului.

n zona n care, din cauza temperaturii ridicate, rocile se gasesc n stare topit (demagm), cldura se transmite n cea mai mare parte prin convecie datorit micrii

masei topite i prin conducie n proporie mai redus.n zonele cu temperaturi mai sczute, caracterizate prin faptul c materi se gsete nstare solid, cldura se transmite numai prin conducie.


9/47

Fluxul termic mediu de cldur dinspre interiorul Pmntului: 58 MW/km2.Fluxul termic mediu de cldur pentru Europa: 62 MW/km2

Cantitatea de cldura coninutn

interiorul Pmntului esteestimat la 126

x 1030 Joule.

Acest lucru echivaleaz cu 3.5 x 1025 kWh = 3.5 x 1022

MWh.

Dac toat cldura ar fi

degajat pe durata unui singur an ar rezulta o

putere

echivalent de 4 x 1017 MW.

Fig. 2.4. Potenialulenergiei geotermale


10/47

Gradientul geotermal exprim creterea temperaturii cu adncimea, valoarea mediefiind de 2,5-3C/100 m, ceea ce corespunde unei temperaturi de 100 C la 3000 m adncime.

Exist numeroase zone unde valoarea gradientului geotermal difer considerabil fa devaloarea medie. Spre exemplu n zonele unde platoul de roc a suferit prbuiri rapide i bazinuleste umplut cu sedimente foarte tinere din punct de vedere geologic, gradientul geotermalpoate fi mai mic de 1C/100 m. Pe de alt parte n alte zone geotermale gradientul depete decteva ori media.

n general, valoarea acestui gradient este de 25 0C/km, nsa exist numeroase zone ncare gradientul termic din apropierea scoar ei este mult mai mare. Aceste zone sunt adevaraterezervoare termale subterane, de energie geotermic de potenial ridicat, care, n anumite condiiifavorabile, pot fi exploatate pentru a deservi instalaiile de nclzire i instalaiile de preparare aapei calde menajere.

Sistemele geotermale pot fi gsite n zone cu un gradient geotermal normal sau aproapenormal i n regiuni joase, unde gradientul geotermal poate fi semnificativ mai ridicat dectmedia. n primul caz sistemele vor fi caracterizate de temperaturi sczute, de obicei ajungndusepn la 100C pentru adncimi optime din punct de vedere economic. n al doilea caztemperaturile se pot situa ntr-o plaj larg, de la foarte sczute pn la foarte nalte, atingnd400C.


11/47

Un sistem geotermal poate fi descris ca un sistem n care apa este folosit ca agent detransport, prin intermediul cruia cldura este preluat de la sursa din subsol i transmis lasuprafaa ctre un consumator.

Un sistem geotermal este compus din 3 elemente principale: o surs de cldur, unrezervor i un fluid. Sursa poate fi o intruziune de roc magmatic de temperatur foarte

nalt (> 600C), situat la adncimi relativ mici (5-10 km).

Rezervorul este un volum de roci fierbini, permeabile, de la care fluidele transportoareextrag cldura.

Rezervorul este de obicei acoperit de un strat de roci impermeabile i conectat cu o zon dencrcare de suprafa, prin care apa din precipitaii poatenlocui total sau parial fluidele cese pierd din rezervor prin izvoare sau sunt extrase prin sonde.

Fluidul geotermal este apa,n majoritatea cazurilor dinprecipitaii, n stare lichid sauvapori, funcie de temperatur i presiune. Aceast ap transport de asemenea elementechimice i gaze precum CO2, H2S etc.


12/47

2.3. Energia geotermal de potenial termic ridicat

Acest tip de energie geotermal este caracterizat prin nivelul ridicat al temperaturilorla care este disponibil i poate fi transformat direct n energie electric sau termic. nfigura 2.3. este prezentat o schem de principiu a unei centrale electrice geotermale,

n figura 2.3.1 este prezentat o asemenea central electric geotermal.

1 foraj pt. injecia apei i pompe de injecie;2 zona dejonciune ntre foraje;3 foraje de producie;4 schimbtor de cldur;5 turbinele i generatoarele electrice;6 sistem de rcire;7 stocare energie de potenial termic ridicat n sol;8 sistem de monitorizare seismic;9 consumatori electrici


13/47

Fig. 2.3. Prile componente ale unei centrale

electrice geotermale


14/47

Fig. 2.3.1. Central electric geotermal dinKamchatka, Rusia


15/47

Energia electric se obine n prezent din energie geotermal, n centrale avnd puterielectrice de 2050MW, care sunt instalate n ri ca: Filipine, Kenia, Costa Rica, Islanda,SUA, Rusia, etc.

Din categoria surselor de energie geotermale de potenial termic ridicat, fac parte igheizerele cu ap fierbinte sau abur, de tipul celor prezentate n figura 2.3.3.

Fig. 2.3.2. Gheizer


16/47

2.4. Energia geotermal de potenial termic sczut

Acest tip de energie geotermal este caracterizat prin nivelul relativ sczut altemperaturilor la care este disponibil i poate fi utilizat numai pentru nclzire, fiindimposibil conversia acesteia n energie electric.

Energia geotermal de acest tip, este disponibil chiar la suprafaa scoarei terestre, fiindmult mai uor de exploatat dect energia geotermal de potenial termic ridicat, ceea cereprezint un avantaj.

n figura 2.4.1 se observ c ncepnd de la adncimi foarte reduse.

Temperatura solului poate fi considerat relativ constant pe durata ntregului an:

La 1m temperatura solului variaz ntre 515C;

La 1,53m temperatura solului variaz ntre 713C;La 4,5m temperatura solului variaz ntre 812C; La 610m temperatura - 911C;La 1018m temperatura solului variaz cu mai puin de 1C n jurul valorii de10C;La peste 18m temperatura solului este constant, avnd valoarea de 10C.


17/47

Fig. 2.4. Variaia temperaturii n sol, n zona

de la suprafaa scoareiterestre


18/47

Dezavantaj

Exploatarea energiei geotermale de potenial termic sczut necesit echipamentespecial concepute pentru ridicarea temperaturii pn la un nivel care s permitnclzirea i/sau prepararea apei calde, ceea ce reprezint un dezavantaj fa de

energia geotermal de potenial termic ridicat. Echipamentele menionate, poartdenumirea de pompe de cldur i au acelaiprincipiu de funcionare ca al mainilor frigorifice, funcionnd cu energieelectric.


19/47

2.5.Tipuri de surse geotermale (Sisteme geotermale)

Se disting patru categorii de surse geotermale:

2.5.1. Surse hidrotermale

Aceste surse se bazeaz pe circulaia apelor meteorice (de suprafa) care se

infiltreaz n scoara Pmntului pn la adncimi cuprinse n intervalul 100 m4,5 km (vezi Figura 2.5.).

Circulaia este asigurat n mod natural pe baza diferenei dintre densitatea apeireci, respectiv a apei fierbini sau a vaporilor de ap.


20/47

O hid t l it t i l t i i l


21/47

O surs hidrotermal necesit trei elemente principale:surs de cldur ;un rezervor de ap alimentat cu apa de suprafa ;un strat de roci impermeabile care s susin rezervorul de ap.

n mod uzual o surs hidrotermal este exploatat prin executarea unor foraje pn larezervorul de ap i extragerea apei fierbini sau a vaporilor de ap. Apa din rezervor poateajunge la suprafa i prin mijloace naturale cum ar fi izvoarele calde (fumarolele si gheizerele).

Din punct de vedere al nivelului termic se disting :

Surse hidrotermale de nalt temperatur (temperaturi cuprinse n intervalul 180

350 C): nclzirea apei se datoreaz contactului cu roci fierbini.Surse hidrotermale de joas temperatur (< 180 C): nclzirea apei se realizeazprin contactul cu roci fierbini, dar i datorit altor cauze cum ar fi fisiunea unor substaneradioactive.

n funcie de starea de agregare a apei din rezervorul hidrotermal sentlnesc

urmtoarele situaii:Rezervoare n care apa se gsete predominant sub form lichid;Rezervoare n care apa se gsete predominant sub form de vapori.

Sursele hidrotermale sunt cvasi-regenerabile. O exploatare neraional a acestora poateconduce la diminuarea potenialului rezervoarelor subterane de ap.


22/47


23/47

2.5.3. Rocifierbini

Acest tip de surs const din straturi de roci fierbini existente n scoara terestr. Spredeosebire de sursele hidotermale n acest caz nu exist rezervoare subterane de ap sauposibiliti de infiltrare a apelor de suprafa.

Exploatarea se realizeaz prin forare. In zona rocilor fierbini, se pompeaza apa rece nscopul constiturii unui rezervor. Apa preia cldura de la roci i este adus ulterior lasuprafaprintr-un put de extractie.

innd cont de aceste aspecte, aceasta resurs este practic nelimitat i este mai

accesibil dect resursele hidrotermale. Pn n prezent se menioneaz preocupri nacest sens n Marea Britanie i n Statele Unite.


24/47

2.5.4. Magma

Magma reprezint cea mai mare resurs geotermal, fiind format din rocitopite situate la adncimi mai mari de 3 10 km.

Temperatura magmei se situez n general n intervalul 700 1200 C.

Nu au fost realizate cercetari privind utilizarea acestei resurse, n principali datorit accesului anevoios la adncimile la care se gsete magma.


25/47

2.6. Explorarea zcmintelor de resurse geotermale

Pentru a determina parametrii de exploatare ai resurselor geotermale, este necesar s se faccercetri. Cercetrile sunt de natur hidro-geologic, geofizic i geochimic. Studiilegeologice si hidro-geologice au un rol important n toate fazele cercetrii geotermale, pnla amplasarea obiectivului i crearea sondelor. De asemenea, ofer informaiile suport pentruinterpretarea datelor obinute de la alte metode de explorare i,n final, pentru construciaunui model realist al sistemului geotermal i stabilirea potenialului resurselor.

Datele de explorare care sunt utilizate n faza de producie furnizeaz informaiivaloroase despre rezervor i tehnologia de producere. Cercetrile geochimice (inclusiv

chimia izotopilor) sunt metode utile pentru a stabili dac sistemul geotermal estepreponderent format din ap sau vapori, pentru a stabili care este temperatura minim,precum i omogenitatea apei furnizate. Cercetrile geofizice au drept scop obinereaindirect de informaii, de la suprafa sau de la anumite adncimi stabilite, privindparametrii fizici ai formaiunilor geologice ale subsolului.

Activitatea seismic, gravitaia i magnetismul pot oferi informaii preioase despreforma, mrimea, adncimea i alte caracteristici importante ale structurilor geologice alesubsolului. Informaii despre existena fuidelor geotermalen structurile geologice se potobinepe cale electric sau electromagnetic. Toate tehnicile geofizice sunt costisitoare, dar

pot fi utilizaten majoritatea condiiilor sau situaiilor, oferind rezultate excelenten ceea ce

privete structura geologic.


26/47

Obiectivele explorrii geotermale sunt:

Identificarea fenomenelor geotermale ;

Asigurarea c exist o zon de producere geotermal util ;

Estimarea mrimii resursei ;

Determinarea cmpului geotermal ;

Localizarea zonelor productive ;

Determinarea coninutului de cldur al fluidelor descrcate de izvoare ncmpurile geotermale;

Stabilirea unor date de baz prin care s se poat realiza ulterior monitorizarea ;

Determinarea valorilor de pre-exploatare ale unor parametri sensibili ;

Colectarea de cunotine despre orice aspect care poate crea problemen timpul

dexploatrii resursei


27/47

2.6.1. Forarea

Dup diverse activiti de cercetare a zonei, urmtorul pas n dezvoltarea

proiectului geotermal l reprezint forarea.Puurile geotermale, indiferent dac sunt de explorare sau producie, sunt realizateutiliznd tehnologii de forare rotativ, adoptate masiv din industria petrolier.Acestea au fost modificate pentru a lucra la temperaturi nalte i n formaiuni deroc specifice.Adncimea puurilorgeotermale n cmpurile actuale deproducie este ntre 500i 5 000 m, cu o medie a adncimii de 1 500 m.Costurile specifice de forare (/m) cresc cu adncimea. Costurile specifice pentruacces, amplasareapuurilor i echipamentul folosit sunt constante, deci se poateface o evaluare general a costului puului.Costurile sunt n general anticipate pentru fiecare proiect i chiar dac variaz cu3050 %, media este de 0,9 -1,1 milioane pentru realizarea unui pu.Calculele pentru costul energiei produse in cont de unpre de 1,11,3 milioane, incluznd preul forrii i al explorrii.Aceste costuri includ i cheltuieli cu pregtirea terenului de amplasare apuului icu crearea de drumuri de acces.

2 7 Utilizarea resurselor geotermale


28/47

2.7. Utilizarea resurselor geotermale

Utilizarea energiei geotermale depinde de parametrii termici ai resursei. Spre exemplu

resursele cu fluide geotermale ce depesc 150 C pot fi utilizate la producerea de energieelectric, fiind pe deplin justificate tehnic i economic (pragul minim actual pentru producereadeenergie electric este de 97 C). Sub aceast temperatur, energia geotermal este utilizat n

tehnologii de prelucrare direct, majoritatea construite ca sisteme n cascad (vezi figura 2.7.).

Fig. 2.7. Sistem cascad ce utilizeaz energia

geotermalSursa: Geo-Heat Centre Klamath Falls USA .


29/47

Cu toate c energia geotermal este prezent pe toat suprafaa scoarei terestre,utilizarea ei este posibil doar n anumite condiii:

Din considerente economice, sursa geotermal trebuie s fie accesibil prinforaje la adncimi care s nu depeasc n general 3 km. Doar n condiiifavorabile aceast adncime poate crete pn la 6 7 km ;

Sursa geotermal trebuie s aib un potenial suficient de ridicat (att cantitativct i calitativ) pentru a rezulta o exploatare a acesteian condiii economiceavantajoase.

Distana pn la care poate fi transportat cldura prin intermediul unui agenttermic (ex. apa) este limitat la valori de ordinul kilometrilor.n consecin, consumatorii sunt captivi, ei trebuind s fie amplasai n apropiereasursei geotermale.


30/47

Pe ansamblu, energia geotermal prezint o serie de avantaje certe :

Este o surs local de energie primar care poate reduce importul unorcombustibili fosili scumpi (gaz natural, petrol) ;

Are un impact pozitiv asupra mediului nconjurtor prin nlocuirea unorcombustibili fosili puternic poluani (crbunele) ;

Spre deosebire de alte forme de energie regenerabil (solar, eolian) poate fiexploatat n mod continuu, indiferent de condiiile atmosferice ;

Reprezint o surs de energie primar sigur care nu necesit instalaii destocare.


31/47

2.9. Pompele de cldur i sursele de energie geotermal

Pompele de cldur, pot s absoarb cldura din sol, de la diferite adncimi,din apa freatic, din apele de suprafa (dar numai cu condiia s nu existe pericolul ca

apa s nghee), sau chiar din aer (dar numain perioadelen care temperatura aeruluieste suficient de mare,pentru a permite funcionarea pompelor de cldur, cu oeficien ridicat).Indiferent de sursa de cldur, pompele de cldur utilizeaz indirect, energia solaracumulat n sol, ap sau aer.

Cteva dintre condiiilepe care trebuie s le ndeplineasc sursa de cldur, pentru aputea fi utilizat de ctre pompele de cldur sunt urmtoarele:

Disponibilitate n cantitate suficient;

Capacitate ct mai mare de a acumula cldur;

Nivel ct mai ridicat de temperatur;

Capacitate de regenerare suficient de mare;

Posibilitate de captare n condiii ct mai economice.


32/47

Sursele de cldur prezentate anterior, solul, apa i aerul, satisfac toate acestecerine, iar piaa pompelor de cldur, utiliznd toate aceste surse de cldur esteactualmente n continu cretere. n paragrafele urmtoare vor fi prezentate

diverse pompe de cldur utiliznd toate aceste tipuri de surse de cldur.

Solul reprezint o surs de cldur eficient, deoarece acumuleaz cldur attdirect sub form de radiaie solar ct i indirect de la ploi, respectiv de la aer.Cldura poate fipreluat cu ajutorul unor circuite intermediare plasate n sol,care absorb cldur i o transmit vaporizatorului pompei de cldur. Este posibili amplasarea direct n sol a vaporizatorului pompei de cldur.

Circuitele intermediare de preluare a cldurii din sol, sunt compuse dinschimbtoare de cldur, denumite colectori, pompe de circulare a agentuluiintermediar din aceste circuite,vas de expansiune, sistem de distribuie a

agentului intermediarn colectori, dispozitive de aerisire, etc.


33/47

Agentul intermediar din circuitele intermediare este reprezentat de soluii apoasede tip antigel, iar majoritatea productorilor recomand diverse amestecuriecologice de acest tip.

Uneori pot fi utilizate i soluii de ap srat, dar nu se poate utiliza apa simpl,deoarece pe timp de iarn exist pericolul ca apa s nghee, cel puin n poriunilede conducte aflate la suprafaa solului, sau chiar n aer liber (chiar dac suntizolate). Dac agentul intermediar ar nghea funcionarea pompei de cldur ardeveni imposibil.

Temperatura de nghe recomandat de majoritatea productorilor pentru soluiilede tip antigel utilizate n circuitul intermediar, este de15 C.

Exist dou tipuri de colectori care pot fi utilizai n circuitele intermediare de

preluare a cldurii din sol. n figura 2.9 sunt prezentai colectori orizontali, care semonteaz la adncimi de cca. 1,21,5m, iarn figura 2.9.1 suntprezentaicolectori verticali, denumii i sonde, care se monteaz n orificii practicate prinforare, la adncimi de pn la cca. 100m, peste aceste adncimi fiind dificil deobinut autorizaiipentru realizarea forajelor.


34/47

Fig. 2.9. Colectori orizontali pentru captareacldurii din sol


35/47

Fig. 2.9.1. Colectori verticali pentru captareacldurii din sol


36/47

Att colectorii orizontali, ct i cei verticali, sunt realizai din tuburi de polietilen, careasiguro durat foarte lung de exploatare, absolut necesar acestor echipamente. Utilizarea unorcolectori metalici n sol, care s reduc suprafaa de schimb de cldur, nu este posibil, datoritcorozivitii ridicate a solului, care ar distruge relativ rapid colectorii, iar nlocuireaacestora arreprezenta o operaie extrem de complex i costisitoare.

Colectorii orizontali, prezint avantajul costurilor relativ reduse de realizare aexcavaiilor necesare n vederea amplasrii, mai ales n cazul unor construcii noi, dar prezintdezavantajul necesitii unor suprafee mari de amplasare a colectorilor, ceea ce reduce

posibilitatea de utilizare a acestor tipuri de colectori, cel puin n zonele urbane unde preulterenurilor de construcie este foarte ridicat i unde din acest motiv, suprafeele disponibile suntlimitate.

Colectorii verticali,prezint avantajul necesitii unor suprafete reduse de amplasare,dar prezint dezavantajul costurilor ridicate de realizare a forajelor, cca. 80100 Euro/m.

Amplasarea direct n sol a vaporizatorului pompei de cldur este posibil n construciide tipul celei prezentaten figura 2.9.2.


37/47

Fig. 2.9.2Amplasarea direct n sol avaporizatorului pompei de cldur


38/47

Avantajul amplasrii direct n sol a vaporizatorului pompei de cldur este

reprezentat de eliminarea circuitului de agent intermediar, ceea ce permite reducerea

diferenei dintre temperatura de vaporizare i temperatura solului, avnd ca efectmbuntirea eficienei pompei de cldur.n plus, este economisit energia necesar circulaiei agentului intermediar.

Dezavantajele acestui sistem, sunt reprezentate de necesitatea unor cantiti mai mari

deagent frigorific, dect n cazul utilizrii circuitului intermediar de preluare a clduriidin sol i de prezena unor pierderi de presiune mai mari pe circuitul agentuluifrigorific.

Vaporizatorul amplasat directn sol, este realizat din evi de cupru cauciucat, pentru ase asigura protecia anticoroziv fa de sol. Diametrul acestor evi este mult mai redusdect al tuburilor din polietin, utilizai la construcia colectorilor din circuiteleintermediare prezentate anterior.

Pentru dimensionarea vaporizatoarelor amplasate n sol, pentru amplasarea colectorilor


39/47

p p p p

la o distan medie de 0,50,7m se poate considera o sarcin termic specific liniar, raportatla lungimea evii vaporizatorului, de cca. 3540W/m.Apa freatic reprezint o surs de cldur i mai eficient dect solul, deoarecetemperatura acesteia este relativ constant n tot timpul anului, avnd valori de 712 C, deci mai

ridicate dect solul. nplus, apa freaticpoate fi circulat direct prin vaporizatorul pompelor decldur, ceea ce elimin necesitatea unui circuit intermediar.n figura 2.9.3 este prezentat modul n care poate fi utilizat apa freatic n pompele de cldur.


40/47

Apa freatic trebuie s se gseasc la adncimi relativ reduse, care s permitobinerea autorizaiei de foraj, adic maxim 5070m.

Se recomand totui ca adncimea de la care este preluat apa freatic, n cazullocuinelor familiale, s nu depeasc 15m, pentru c la adncimi mai maricresc mult costurile pentru realizarea celor dou foraje, precum i costurile deexploatare datorate nlimii ridicate de pompare a apei freatice.

Distana dintre cele doupuuri trebuie s fie de minim 5m, iar amplasareaastfel nct sensul de curgere a apei s fie dinspre puul prin care este absorbitapa, spre cel n care este evacuat apa.

Nu este posibil utilizarea ca surs de cldur, a apei din lacuri freatice,deoarece n acest caz exist pericolul ngherii apei n jurul sondelor, ceea cempiedic funcionarea pompei de cldur.


41/47

Dezavantajele utilizrii apei freatice ca surs de cldur, sunt reprezentate de faptul cestenecesar s existe un debit suficient de mare al apei freatice, iar compoziia chimic trebuie s sencadreze ntre limite bine precizate din punctul de vedere al unor componeni cum sunt:carbonai acizi, sulfai, cloruri, amoniac, sulfit de sodiu, bioxid de carbon liber (extrem deagresiv), nitrai, hidrogen sulfurai, etc.

Condiiile prezentate, destul de restrictive, reduc sensibil posibilitile de utilizare a apeifreaticeca surs de cldur.Apa din lacuri i ruri poate fi utilizat de asemenea ca surs de cldur, dar estenecesar utilizarea unui circuit intermediar i trebuie evitat formarea de ghea pe colectoriiamplasai n ap, deoarece gheaa ar reduce mult intensitatea transferului termic dintre ap iagentul intermediar din colectori.

Apa de mare este i mai uor de utilizat, deoarece la o adncime de civa metri, nu semai pune problema ngherii acesteia, dar i n cazul apei de mare, trebuie utilizat un circuitintermediar pentru preluarea cldurii.

Aerul reprezint o surs de cldur gratuit, disponibil n cantiti nelimitate. npompele de cldur, se poate utiliza ca surs de cldur doar aerul exterior, care este circulatprin

tubulaturi cu ajutorul unui ventilator. n figura 2.9.4 este prezentat o pomp de cldurcareabsoarbe cldur de la aer i nclzete ap, utilizabil pentru nclzire, sau ca ap caldmenajer. Aceste echipamente sunt denumite pompe de cldur aer-ap.


42/47

Fig. 2.9.4Pomp de cldur aer-ap


43/47

Pompele de cldur aer-aer sunt cele mai rspndite i sunt reprezentate de toate

aparatele de condiionarea aerului, care pot s realizeze att rcire ct i nclzire. nregim de nclzire, aceste echipamente funcioneaz ca pompe de cldur aer-aer.

La scderea temperaturii exterioare, eficiena pompelor de cldur care utilizeazaerul ca surs de cldur, se reduce sensibil, ceea ce limiteaz posibilitatea utilizriiacestorechipamente, la o perioad de timp de maxim 7080% din an, fiind indicat

utilizarea combinat a acestora, mpreun cu alte sisteme de nclzire.Pe de alt parte, n perioadele mai calde ale anului, primavara, vara i toamna, cndtemperatura aerului este mai ridicat, aceste echipamente pot fi extrem de eficientepentru prepararea apei calde menajere.

n figura 2.9.4 este prezentat schema unui sistem de nclzire a apei dintr-o piscin.


44/47

Fig. 2.9.4. nclzirea apei din piscin cu ajutorul unei pompe de cldur aer-ap i a unorcolectori solari


45/47

Pentru acest gen de aplicaie, pompele de cldur aer-ap, sunt ntre cele maieficienteposibile, iar combinaia cu un echipament de nclzire utiliznd

energie solar este cu att mai performant i permite exploatarea ieftin apiscinei cu ap cald, att n perioadele nsorite ct i n cele fr radiaie solardirect.

Costurile de exploatare ale unor instalaii de nclzire a apei din piscine,

utiliznd pompe de cldur aer-ap, sunt mai reduse dect cele ale unorsisteme funcionnd cu gaz, diveri combustibili lichizi, sau pelei.

Singurele sisteme mai ieftine din punct de vedere al cheluielilor cu sursa de

energie, sunt cele utiliznd brichete sau lemne, dar aceste sisteme nu permitfuncionarea automatizat a echipamentului de nclzire, ceea ce implicdificulti de exploatare, sau creterea cheltuielilor de exploatare, ceea ceanuleaz avantajul costurilor cu combustibilul, mai reduse.


46/47

2.9.1. Regimuri de funcionare a pompelor de cldur

Regimul de funcionare a pompelor de cldur, trebuie adaptat la tipulsistemului de nclzire al obiectivului pe care l deservesc, dac acesta este dejarealizat, iar pompele de cldur nlocuiesc echipamente existente funcionndcu combustibili clasici.

n aceste situaii,o restricie important este reprezentat de faptul ctemperatura maxim pe care o pot realiza pe tur pompele de cldur este de

55 C, iar peste aceast temperatur pompele de cldur pot funciona doar ncuplaj cu alte surse de nclzire.

n cldirile noi, sistemul de nclzire va fi special proiectat pentru acesteechipamente i va fi caracterizat prin nivelul redus al temperaturii agentului de

nclzire.

n cazul nclzirii prin pardoseal i/sau pereii laterali, temperatura agentuluide nclzire, poate cobor pn la valori de cca. 35 C pe tur, sau chiar subaceast valoare.

Din punct de vedere al soluiilor tehnice utilizate pentru nclzire i preparare a apeild j i i l i i ibil d f i l d ld


47/47

calde menajere, exist mai multe regimuri posibile de funcionare a pompelor de cldur:

Regim de funcionare monovalent pompa de cldur este unica surs decldur;

Regim de funcionare bivalent pompa de cldur este utilizat n combinaiecu o alt surs de cldur care funcioneaz cu combustibil solid, lichid saugazos, echipamente de captare a energiei solare, etc;

Regim de funcionare monoenergetic pompa de cldur este utilizt n

combinaie cu un alt sistem de nclzire care funcioneaz tot cu energieelectric.

Cea mai ntlnit situaie de acest tip, este cea n care apa caldmenajer este doar prenclzit n pompa de cldur, fiind utilizat i un altdispozitiv de nclzire a apei, fie un nclzitor electric instant, fie o rezisten

electric montat n boilerul pentru prepararea apei calde menajere.

n cazul utilizrii pompelor de cldur n regim monovalent sau monoenergetic, uninteres deosebit este prezentat de utilizarea sistemului de tarifare difereniat a energieielectrice pe timp de zi i de noapte, sistem caren Romnia este disponibil la cerere i carepoate reduce semnificativ valoarea facturilor de energie electric.

Date post:	03-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	vitalivisanu
View:	218 times
Download:	0 times

energ.regernerab.visanu

Documents