Pompe de Caldura Artur

8/13/2019 Pompe de Caldura Artur

1/26

Pompe De Caldura

Artur Craciun Page 1

TEMA DE PROIECT

Sa se proiecteze pompa de caldura care deserveste o locuinta unifamiliala, cunoscand

urmatoarele date de proiectare :

Necesarul de caldura: Qk =4+15=19 kW;

Agenti frigorifici recomandati: R134a, R22, R407C, R410A;

Tipul pompei de caldura : sol-apa cu colectori verticali;

Instalatia functioneaza intr-o singura treapta de comprimare


2/26

Pompe De Caldura


1.Generalitati

Pompele de caldura sunt produse relativ noi pe piata romaneasca dar foartecunoscute si folosite in tarile din vestul Europei mai ales in tarile Scandinave. Chiar si pe aceste piete produsul este relativ nou dar in ultimii ani pompele de caldura au devenit foarte populare.In Suedia, de exemplu, mai mult de 80% din imobile, avand cele mai diverse destinatii - vile,apartamente, scoli, gradinite, primarii, sedii de banci si in special hoteluri - sunt incalzite cu pompe de caldura.

Cu toate ca investitiile de inceput sunt mari, comparativ cu o centrala pe gazesau lemne, tot mai multi proprietari de case, vile sau cladiri opteaza pentru aceasta forma deincalzire si producere a apei calde menajere datorita in primul rand costurilor scazute deintretinere si functionare. De fapt pompele de caldura produc de 3-5 ori mai multa energie decatconsuma. La prima vedere aceasta suna ca un hocus pocus dar adevarul este ca pompele decaldura preiau energia existenta in mediul inconjurator chiar si la temperaturi scazute. Aceastaenergie este procesata de pompa termica si este livrata in instalatia de incalzire la o temperaturade 45-55 grade Celsius. In fapt, pentru fiecare kilowat de energie electrica absorbit decompresorul pompei de la reteaua electrica, pompa livreaza in medie intre 4 si 5,5 kilowatienergie termica. Din acestia, energia pe care clientul o plateste este cea necesara functionariicompresorului din instalatia pompei de caldura, adica numai cca ¼ din energia termica livrata de

pompa de caldura.Cum este posibil acet lucru ? Foarte simplu. Diferenta de ¾ din valoareaenergiei termice livrata de pompa de caldura este absorbita de aceasta din mediu (aer, apa, sol,etc) si este gratis.

Partile componente principale ale unei pompe de caldura sunt urmatoarele: uncondensator, un ventil de expasiune (laminare), un vaporizator, un compresor si tevi din cupru prin care curge agentul frigorific de transport al caldurii. Acest agent frigorific actioneaza intr-unsistem inchis de conducte, ceea ce inseamna ca agentul nu are nici un fel de contact cu mediulinconjurator. Agentii frigorifici cei mai folositi de producatorii suedezi sunt agenti frigorifici faraclor (dupa noile reguli UE) care au o influenta negativa scazuta asupra mediului. Cel mai utilizateste R134a, un agent stabil care nu uzeaza foarte mult compresorul dar care fiind compus dinmolecule mici necesita un compresor cu capacitate mai mare (deci costuri ceva mai mari). Se

mai utilizeaza agentii din grupa glimer (un amestec de mai multe gaze care au temperaturidiferite de vaporizare) R 407C si R 410 A care lucreaza la presiuni si temperaturi mai ridicatedecat R134a dar nu au nevoie de un compresor de capacitate mare. Incepand din anul 2002 inSuedia (si implicit in intreaga Europa inclusiv in Romania) este interzisa folosirea agentilorfrigorifici care contin clor (tip R12, sau R502) si este interzisa completarea instalatiilor cu agentfrigorific R22. Agentii folositi in pompele de caldura au proprietatea ca se vaporizeaza (fierb) latemperaturi foarte scazute (ex: R134a la fierbe la temperatura de -26°C iar R410A fierbe latemperatura de – 40°C).

http://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.htmlhttp://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.htmlhttp://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.htmlhttp://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.html


3/26

Pompe De Caldura


Principiul de functionare al pompelor de caldura este acelasi cu al oricareimasini frigorifice dar inversat, in sensul ca daca in cazul frigiderului vaporizatorul se afla infrigider si condensatorul in spatele frigiderului, in cazul pompelor termice, calduracondensatorului este transferata sistemului de incalzire in timp ce temperatura scazuta avaporizatorului nu este folosita pe timp de iarna. In schimb, temperatura scazuta obtinuta invaporizator poate fi folosita pe timp de vara pentru climatizarea cladirilor, in felul acesta pompade caldura poate fi folosita atat pentru caldura cat si pentru climatizare. Producatorii de pompe decaldura chiar indica folosirea climatizarii pe timp de vara pentru ca prin climatizare se introduce

in pamant caldura preluata de pompa din cladiri, aceasta inmagazinandu-se pentru iarna cuconsecinta cresterii eficientei pompei de caldura.

Comparativ, daca se calculeaza costurile de instalare necesare unei pompe decaldura care functioneaza atat pe incalzire cat si pe climatizare atunci aceste costuri suntcomparabile cu cele necesare pentru instalarea unei centrale termice performante si a unui chiller pentru incalzirea apei calde menajere plus o instalatie de conditionare pentru perioada de vara.(cu mentiunea ca instalatiile de aer conditionat clasice nu se pot considera instalatii declimatizare deoarece acestea nu pot mentine o temperatura constanta in cladiri ci numai racescaerul instantaneu). In alta ordine de idei pompele de caldura economisesc intre 50-80% dincosturile de incalzire.

http://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.htmlhttp://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.htmlhttp://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.htmlhttp://www.pompetermice.ro/pompa-de-caldura.html


4/26

Pompe De Caldura


Pentru functionare, pompa de caldura are nevoie de o sursa de caldura de lacare vaporizatorul sa preia energia termica pentru procesat.In cazul nostru sursa de caldura poatefi un put forat in pamant la adancimi de 40 – 150 de m , un sant sapat la o adancime de peste 1,2m , apa de pe fundul unui lac sau rau, caldura de pe returul unui proces tehnologic sau sistem deincalzire (instalatii mai mari), apa din panza freatica sau caldura latenta de condensatie avaporilor de apa din mediul inconjurator. Avand in vedere temperatura scazuta de vaporizare aagentului frigorific mentionat mai sus (-40°C) pentru o functionare optima a compresorului,temperatura sursei de caldura poate fi cuprinsa intre 0 si 10 °C. Pentru a asigura necesarul decaldura pentru o casa si pentru a achizitiona exact pompa de care este nevoie, trebuie ca acest

necesar de caldura sa fie calculat in mod riguros.In functie de necesarul de energie, se calculeaza lungimea furtunului de plastic

care trebuie ingropat la o adancime de peste 1,2 m si o distanta intre spire de min 1,5m. (in cazulca serpuirile furtunului sunt prea apropriate, exista riscul ca lichidul din furtun sa fure energie dela spirele mai apropiate si acestea sa inghete). In furtun se foloseste un amestec de apa sietilenglicol pentru a evita riscul inghetarii. Lichidul din furtun care preia energia inmagazinatain pamant sau apa, o transfera agentului frigorific (tip R134a R407C sau R410A) din vaporizator(care este de fapt un tip de schimbator de caldura in placi ). In consecinta, acesta se vaporizeazatrecand astfel din stare lichida in stare gazoasa. Lichidul din furtun isi continua drumul ciclic incircuitul inchis preluand in continuare energie din pamant. Agentul refrigerant aflat in staregazoasa in pompa de caldura trece mai departe in compresor unde, prin comprimare, ajunge la o

temperatura de cca 75-100 grade Celsius. Agentul frigorific in stare gazoasa trece mai departe incondensator (tot un tip de schimbator de caldura) unde cedeaza energia termica, apei dincircuitul inchis al sistemului de incalzire al imobilului. (sistem de incalzire care poate fi cucalorifere, ventiloconvectoare sau incalzire prin pereti sau pardoseala). De asemenea o alta partea energiei este preluata de apa cu destinatie menajera din rezervorul de tip acumulator.

Temperatura apei menajere si a celei din calorifer/pardoseala se mentineconstanta in jurul valorii de 50 – 55°C/30-35°C.


5/26

Pompe De Caldura


La asfel de temperaturi ale apei din calorifer/pardoseala, temperatura din casase poate mentine in jurul valorii de 22-25°C.

In cazul in care temperatura exterioara scade sub – 15° C pompa de calduraeste ajutata de rezistentele electrice care pot intra in componenta instalatiei de automatizare. Dinstudiile efectuate pe ultimii 100 de ani, rezulta ca pe teritoriul Romaniei (in medie)

sunt maximum 9 zile pe an cu temperaturi sub – 15 ° C.Pentru zilele respective, instalatia deautomatizare, va comanda functionarea rezistentelor electrice, care vor asigura suplimentulnecesar de caldura, de la cca 40-42 ° C cat genereaza pompa de caldura atunci ctnd temperaturamediului este sub – 15 ° C, pana la temperatura normala de 55 ° C.

Foarte important este faptul ca aceste mentiuni sunt valabile numai in cazul incalzirii cu batranele si perimatele calorifere, care in materie de instalatii de incalzire ale secolului XXI, potfi comparate, extrapoland in domeniul circulatiei auto, cu niste carute pe autostrada.In comparatie cu sistemele de incalzire utilizate in UE, care sunt preponderent instalatii deincalzire in pereti sau pardoseala ori instalatii cu ventiloconvectoare, utilizarea calorifereloraduce urmatoarele dezavantaje:

-Au un randament de incalzire extrem de scazut, datorita suprafetei radiante mici

- Realizeaza o incazire puternic neuniforma a incaperii, cu diferente de temperatura, in cadrulaceleiasi camere de pana la 4 ° C

-Genereaza imobilizare de gabarit, de obicei sub ferestre

- Au un aspect inestetic care se accentueaza prin murdarire si pigmentare si sunt greu de spalat,fapt care necesita revopsire

-Sunt adevarate colectoar de praf greu de curatat interspatialSunt generatoare de curenti puternici de aer si praf, datorita diferentei mari de temperatura intrecalorifer si incinta.

-Necesita temperaturi mari ale agentului termic, datorita suprafetei radiante mici si genereazaimplicit pierderi termice de transport mari.

-In general fiind executate din otel, sunt supuse unui proces rapid de coroziune. Incontraponderea acestor dezavantaje majore, incalzirea cu calorifere nu ofera nici un avantajtehnic.


6/26

Pompe De Caldura


Utilizarea sitemelor moderne de incalzire, prin pereti, prin pardoseala sau cuventiloconvectoare, elimina toate aceste dezavantaje, si odata cu ele dispare si necesitatea ca latemperaturi ale mediului sub – 15 °C, pompa de caldura sa fie “ajutata” de rezistentele electrice.

Sistemele de incalzire cu capilare, avand diametrul de 8 mm, extrem de usorde incorpotat atat in tencuiala tavanului, ori a peretilor sau in sapa pardoselei, (cum rezulta dinfig.), realizeaza o incalzireuniforma, in toata incaperea, indiferent de varianta utilizata, cu otemperatura agentului termic de numai 7- 10 ° C mai mare decat temperatura dorita in camera ,fapt care face ca temperatura de 55° C, oferita de pompa termica sa fie atat de mare, incatsistemul de automatizare al instalatiei de incalzire, va recircula cea mai mare parte a agentuluitermic. Cu astfel de instalatii de incalzire, se pot realiza in imobile temperaturile dorite (daca estecazul, chiar 35-38 ° C - pentru sauna). Un aspect deloc de neglijat este ca acelasi sistem deincalzire cu pompa termica realizeaza pe timpul verii si conditionarea incaperilor, la temperaturi prestabilite.

La o privire rapida aceasta conditionare ar putea fi asemanata de

necunoscatori, cu aceea realizata de instalatiile clasice de conditionare. In fapt este cu totulaltceva si acest lucru a fost constatat de persoane care au facut imprudenta sa adoarma in serilede vara fierbinte cu instalatia clasica de conditionare deschisa.Singura directie ulterioara a fostspitalul.Spre deosebire de aceste instalatii, care in fapt nu sunt instalatii de conditionare ci numaiinstalatii de racire (deoarece a conditiona inseamna a respecta anumite conditii, deci a controla),instalatiile cu pompe termice realizeaza o conditionare reala a incaperii in sensul ca mentin incamera o temperatura prestabilita, indiferent de variatiile de temperatura ale mediului exterior.

În aplicaț ii din domeniul climatizării, o pompă de căldură se referă în modnormal la un dispozitiv de vaporitare-condensare care include o supapă dublu-sens șischimbătoare de căldură optimizate, astfel încât direcț ia fluxului de căldură poate fi inversat.

Prin intermediul supapei se selectează direcț ia pe care circula agentulrefrigerant pe parcursul unui ciclu și prin urmare, pompa de căldură poate furniza unei clădiri fieîncălzire fie răcire. În climatele mai reci setarea implicită a supapei este de încălzire, în timp cesetarea implicită în climatele calde este de răcire. Pentru că cele două schimbătoare de căldură,condensator și vaporizator, trebuie să schimbe între ele funcț iile, ele sunt optimizate pentru aefectua în mod corespunzător în ambele moduri. Ca atare, eficienț a unei pompe de căldurăreversibilă este de obicei ușor mai mică decât cea a două mașini separate optimizate pentru unsingur proces.


7/26

Pompe De Caldura


În aplicaț iile de instalaț ii sanitare, o pompa de caldură este uneori utilizată pentru incălzirea sau preîncălzirea apei pentru piscine sau încălzitoare de apă menajeră.

În aplicatii oarecum rare, ambele capacităț i atât de extracț ie cât și de adăugarede căldură pot fi utile și de obicei rezultă în utilizarea foarte eficientă a energiei de intrare. Deexemplu, atunci când un aparat de aer condiț ionat folosit pentru răcire poate fi adaptat la unaparat pentru încălzirea apei, o singură pompă de căldură poate sluji la două scopuri utile. Din păcate, aceste situaț ii sunt rare din cauza cererii semnificativ diferite pentru profile de încălzire șirăcire.

Tipuri de Pompe de Caldura

Cele două tipuri principale de pompe de căldură sunt pompe de căldură cucompresie și pompe de de căldură cu absorbț ie. Pompe de căldură cu compresie întotdeaunafuncț ionează pe energie mecanică (prin energie electrică), în timp ce pompele de căldură cuabsorbț ie pot rula și pe căldură ca sursă de energie (prin intermediul de energie electrică saucombustibili).

O serie de surse au fost folosite ca surse de căldură pentru încălzirea clădirilor private și administrative:

pompe de căldură pe sursă de aer (extrag căldura din aerul exterior)

pompe de căldură aer -aer (transferă energie termică aerului din interior)

pompe de căldură aer -apă (transferă energie termică unui rezervor de apă)

pompe de căldură geotermale (extrag căldura din sol sau din surse similare)

pompe de căldură geotermale-aer (transfer de energie termică către aerul din interior)

pompe de căldură sol-aer de (solul este sursă de căldură)

pompe de căldură rocă-aer de (roca este sursă de căldură)

pompe de căldură apă-aer (corp de apă ca sursă de căldură)

pompe de căldură geotermale-apa (transferă caldură unui rezervor de apă)

pompe de căldură sol-apă (solul este sursă de căldură)

pompe de căldură roca-apă (roca este sursă de căldură)

pompe de căldură apă-apă (corp de apă ca sursă de căldură)

Avantajele utilizarii pompelor de caldura:

Economii mari realizate fatã de orice alt sistem clasic;

Reduc cu 50 - 80% costurile la încãlzire si rãcire;

Protejarea resurselor naturale si a mediului (nu polueazã);


8/26

Pompe De Caldura


Echipamente silentioase;

Nu este necesarã utilizarea cosurilor de fum;

Nu folosesc flacãra deschisã neexistând pericol de explozie;

Folosesc agenti frigorifici ecologici;

Nu necesitã personal de exploatare, functionând complet automatizat;

Fiabilitate ridicatã;

Perioada de functionare este de 25 ani.

Pompe de Caldura Sol – Apa

Scoarta terestra prezinta cea mai mare captare de energie, din radiatii solare si din precipitatii, la o adincime de pina la 15 m. In general, catre straturile interioare ale pamintului se

transfera putina caldura. Aceasta sursa de caldura este exploatata folosind colectoare orizontalela nivelul solului, confectionate din tevi de plastic dde inalta calitate.

Principiul de functionare pompe de caldura sol-apa

Principiul de functionare al acestor pompe de caldura sol-apa este asemanator celor aer-apa, diferenta fiind in sursa de energie primara, adica sursa de unde se sustrage energia necesarala prepararea agentului termic. Aceste pompe de caldura sol-apa, denumite si pompe de caldurageotermale – adica utilizind energia termica inmagazinata in sol- colecteaza energia din sol cuajutorul unor circuite inchise de tevi in care circula un agent de transfer termic (apa + glycol).

Acest lichid se pompeaza prin aceste circuite de tevi in sol la temperatura de -5ºC.Lichidul, parcurgind traseul de tevi dispuse in sol, se incalzeste la cca. 10ºC- 15ºC. Energiatermica acumulata se va transfera pompei de caldura prin schimbatorul de caldura de pe partearece a pompei de caldura, energie care se va folosii la prepararea agentului termic. In timpulcedarii energiei catre schimbatorul de caldura a pompei de caldura, lichidul din tevi se va raciidin nou la -5ºC, astfel colectarea energiei incepe din nou. Circuitul inchis de tevi se poateintroduce in pamint in plan orizontal (colectoare geotermale orizontale), sau in plan vertical (sonde geotermale). Alegerea solutiei optime se face pe baza posibilitatilor de la fata locului. Incazul in care avem la dispozitie suprafata de teren necesara, unde sa amplasam colectoaregeotermale orizontale, este recomandabil sa optam pentru aceasta solutie, in caz contrar insa va

trebuii sa optam pentru sonde geotermale verticale. Pompa de caldura sol-apa este aceeasi pentruambele variante de amplasare a colectoarelor geotermale. O alta foarte importanta proprietate a pompelor de caldura sol-apa este aceea ca au capacitatea de a racii ( climatiza ) casa pe timpulverii. Acest lucru se poate realiza in doua variante, si anume prin racire pasiva si prin racireactiva.

In cazul racirii caldura este preluata din incaperi de catre sistemele de distributie aenergiei din pereti, tavan sau ventiloconvectoare si transferata in pamint. Functia de racire pasiva


9/26


10/26

Pompe De Caldura


Pompele de caldura pot functiona si in modul reversibil: in timp ce climatizeazalocuinta produc apa calda fara un consum suplimentar de energie electrica.

Pompele de caldura sol-apa au un coeficient de performanta ridicat,pentru fiecare

1KW de energie electrica consumata produc 4.1-4.6 KW energie termica pentru incalzirealocuintei.

Pompele de caldura sol-apa extrag o mare parte a necesarului de energie caloricadin energia solara stocata in sol.Suprafata necesara a colectorului depinde de capacitatea deincalzire a pompei de caldura.

Amplasarea in plan vertical

O parte din caldura regasita la nivelele superioare ale scoartei pamintului este

generata din interiorul acestuia. Pentru a utiliza aceasta sursa de caldura se instaleaza sonde decaldura geotermale in gauri forate la adincimi intre 10- 200 m in pamint. Adincimea puturilorforate depinde atat de structura geologica a solului cat si de necesarul de caldura alcladirii. Numarul sondelor este determinat de doi factori, si anume de proprietatile termice alecladirilor ( pierderi de energie termica, izolatie, si necesarul energetic), precum si de componentasolului. Este usor de inteles ca acel coeficient de transfer termic in cazul solului uscat, stincosdifera fata de solul umed si argilos. Analizind situatii extreme, o sonda poate furniza energietermica intr-o cantitate de 20 W/m si 80 W/m, care in cazul cel mai nefavorabil poate sainsemnne si un numar de 4 ori mai mare de sonde, fata de situatia favorabila. Din acest motiv e bine de facut o analiza geologica a terenului. Sondele se vor amplasa la o distanta minima de 7-8m intre ele, insa distanta recomandata intre sonde este de 10 m. Astfel se evita racirea excesiva asondelor si implicit oprirea sistemului.

O intrebare frecventa , dar si o abordare gresita, este ca se crede ca prin adincimimari se urmareste atingerea temperaturilor mai ridicate. Asta este numai in parte obiectivul propus, in aceasta zona (100-120 m) crestera de temperatura fiind de doar 2-5°C. Prin foraje maiadinci in primul rind se urmareste cresterea suprafetei de transfer termic al sondei, ceea ce insituatii optime duce le reducerea numarului sondelor necesare.

Amplasarea in plan orizontal

Reteaua de tevi de obicei se aseaza la o adincime de 1,5 m in sol. Si in acest caz,

ca si la sondelle verticale, o importanta mare are componenta solului. In functie de asta reteauade tevi se va intinde pe o suprafata de 2-4 ori mai mare decit suprafata ce trebuie incalzita. Se poate observa ca la aceasta solutie vom avea nevoie de un teren considerabil mai mare pentrucolectoare. Aceasta solutie se poate deci lua in consideratie numai la case noi. In caz ca suprafatasi implicit lungimea colectorului nu va fi suficient de mare, circuitul se va racii excesiv, ce ducela oprirea instalatiei.Distanta intre tevi in nici un caz nu poate fi mai mic de 0,5-0,8 m.


11/26

Pompe De Caldura


Amplasarea tevilor se poate face in mai multe feluri, prin saparea de santuri, sau prin totala decopertare a suprafetei necesare, la o adincime corespunzatoare. Extractiaaproximativa de caldura se situeaza intre 15 si 30 W/m². Colectorii orizontali din sol au avantajulde a fi usor de instalat in timp ce casa este in constructie. Montajul se face doar intr-un teren pe

care nu se va construii nimic, altfel solul nu va putea absorbii caldura.Avind in vedere ca solul in apropierea colectoarelor va deveni mai rece, trebuie

sa tinem cont de asta la amenajarile din curte sau gradina. In zonele unde sunt amplasatecolectoare in sol, este recomandabil sa nu plantam plante cu radacina lunga. La amplasareaorizontala trebuie sa avem grija ca lungimea buclelor colectoarelor sa fie egale, ca randamentulsistemului sa nu aiba de suferit. In ambele cazuri de amplasare, caminele ce vor adaposticolector-distribuitoarele, trebuie sa fie atit de mari ca personalul de instalare sa poata lucranestingherit. Daca acest camin se construieste pe un teren umed, acesta se va izola temeinic.


12/26

Pompe De Caldura


2.CALCULUL REGIMULUI TERMIC AL POMPEI DE CALDURA

2.1.Calculul regimului termic pentru vaporizatorul pompei de caldura

Temperatura agentului intermediar la intrarea in vaporizator in cazul colectorilor verticali, la

adancimi de peste 20m, temperatura solului poate fi considerata tsol = 10⁰C .

twe = tsol + Δttot ; Δttot C = (8….12) ⁰C

twe = 10 – 8 = 2⁰ C

twi = twe +Δtw ; Δtw = (3….6) ⁰C

twi =0+5 = 5⁰C

Diferenta totala de temperatura pe vaporizator Δttot 0, utilizata este :

Δttot 0 = (8….12)⁰ C

Temperatura de vaporizare t0 a agentului frigorific, se calculeaza cu expresia:

t0 = twi - Δttot 0 => t0 = 5 – 8 = - 3⁰ C

Temperatura de supraincalzire: tsi = t0 +Δtsi ; Δtsi = 6⁰ C tsi = 3⁰ C


13/26

Pompe De Caldura


Fig.2.1.1 a. Schema combinata a regimurilor termice din colectori si vaporizator

b. Schema regimului termic particular pentru collector vertical si pentru vaporizator;

2.2. Calculul regimului termic al condensatorului pompei de caldura

Se considera temperatura medie a pardoselii tmp = 25⁰C

tr = tmp + ( 2…3 ) ⁰C => tr = 25+2 = 27⁰ C

tt = t

mp + ( 5…9 ) ⁰C => t

t = 25 + 5= 30⁰C

tk = tr + ( 6…12 ) ⁰C => tk1 = 27 + 8 = 35⁰C

sau

tk = tt+ ( 3…6 ) ⁰C => tk2 = 30 + 5 = 35⁰C


14/26

Pompe De Caldura


Fig. 2.2.1 a.Regimuri termice pentru serpentinele sistemului de incalzire si pentu condensator; b. Regimuri termice particulare pentru serpentinele sistemului de incalzire si pentu

condensator;


15/26

Pompe De Caldura


Calculul pompei de caldura sol-apa pentru R134A cu ajutorul programului CoolPack


16/26

Pompe De Caldura


Calculul pompei de caldura sol-apa pentru R22 cu ajutorul programului CoolPack


17/26

Pompe De Caldura


Calculul pompei de caldura sol-apa pentru R407C cu ajutorul programului CoolPack


18/26

Pompe De Caldura


Calculul pompei de caldura sol-apa pentru R410A cu ajutorul programului CoolPack


19/26

Pompe De Caldura


Am analizat patru tipuri de agenti frigorifici, freonii R134a, R22, R407C, si R410A fara a tineseama de regenerare interna.

Agentul de lucru trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii :

a ) presiunea de vaporizare sa fie apropiata de presiunea atmosferica si usor superioara acesteia;

b) presiunea de condensare cat mai redusa;

c) caldura preluata din vaporizare sa fie cat mai mare;

d) caldura specifica in stare lichida sa fie cat mai mica;

e) volumul specific al vaporilor cat mai mic;

f) sa nu fie inflamabili, explozivi sau toxici.

Din programul CoolPack s-au obtinut urmatoarele date caracteristice ale freonilor

recomandati (tabelul 2.1):

Agentulfrigorific

t0[0C] p0[bar] tk [

0C] pk [bar] m [kg/s] VS[m3/h] VD[m

3/h] η iz P

[kW]t2[

0C] CO

R134a -3 2.6233 35 8.8682 0.1777 51.81 64.76 0.7 6.843 54.8 4.03

R22 -3 4.5070 35 13.5479 0.1645 32.45 40.56 0.7 6.879 71.6 4.01

R407C -3 5.0774 35 15.2445 0.158 34.90 43.63 0.7 7.017 63.1 3.91

410A -3 7.2927 35 21.3117 0.1567 21.68 27.1 0.7 7.136 66.7 3.82


20/26

Pompe De Caldura


In urma acestui studiu am oscilat intre freonul R134a si R407C, plecand de la

premiza ca presiunile de vaporizare cele mai mici sunt ale celor doi agenti, dar dupa celelalte

caracteristici :

- presiunea de condensare cea mai mica o are R134a,

- cea mai mica puterea necesara compresorului este tot pentru acelasi agent

- eficienta termica (COP) cea mai buna este tot pentru freonul R134a .

Deci am ales freonul R134a.

Fig. 2.2.6 Reprezentarea procesului de comprimare adiabatic si real, in diagram lgp-h

Avand in vedere ca ireversibilitatile mentionate anterior, duc la cresterea lucrului mecanic

necesar functionarii compresorului, pentru a se putea acoperi pierderile mentionate, se poate

defini randamentu l isentropic ηs:

η

,

unde : - lt – lucrul mecanic necesar functionarii teoretice (izentropice);

- lr – lucrul mecanic necesar functionarii reale.


21/26

Pompe De Caldura


Valorile uzuale ale randamentului izentropic sunt : ηs = 0.6…0.8. Vom adopta: ηs = 0.7.

Din tabele, diagrame sau din calculatorul Coolpack am gasit : t2t = 44,776 ⁰C si h2t = 427.27

kJ/kg, de unde rezulta:

kJ/kg

Puterea reala Pr , necesara pentru functionarea compresorului in conditii reale se calculeaza cu

expresia:

̇

lr = h2r – h1 = 440.90- 395.46= 45.44 kJ/kg

Pr =0. 0.1777· 45,44 = 8,074 kW

In urma calculelor si a analizei diagramei si a calculatorului ciclului Coolpack am obtinut urmatoareledate (tabel 2.2):

Starea t[⁰ C ] p [ bar ] h[kJ/kg ] s[kJ/kg K] v[m3/kg] x [ - ]

1 -3 2.6233 395.46 1.723 0.076 1

2(2t) 44.776 8.8682 427.27 1.723 0.02506 -

2`(2r) 57.35 8.8682 440,90 1,788 0,02685 -

3 35 8.8682 248.75 1.16 0.00086 0

3` 33 8.8682 245,82 1,156 0,00085 -

4 -3 2.6233 196,04 0.98 0.00077 0.23

1’ 3 2.6233 400.88 1.743 0.07898 -


22/26

Pompe De Caldura


In tabelul 2.2 am specificat toate punctele caracteristice ciclului de incalzire cu agentulR134a , din studiul amanuntit a diagramei CoolPack ( Anexe)

3. ALEGEREA COMPONENTELOR APARATELOR) POMPEI DECALDURA

3.1. Alegerea compresoruluiAnalizand mai multe cataloage de produse am hotarat sa utilizez in proiectul

meu un compresoar de tipul ZBH45KJE-TFD avand o putere de 8.99 kW si avand urmatoarele

caracteristici determinate din fisa tehnica a agregatului (anexe)

Domeniul de functionare a unui compressor Copeland Scroll pentru R134a


23/26

Pompe De Caldura


3.2. Alegerea Condensatorului

La pompele de caldura actuale , indiferent de tipul sursei de caldura ,

condensatoarele destinate incalzirii apei, denumite si condensatoare racite cu apa, sunt din punct

de vedere constructiv, schimbatoare de caldura cu placi, brazate.

Alegerea condensatorului s-a realizat prin cautarea in mai multe cataloage si

site-uri specializate.

Am ales urmatorul model de schimbator de caldura : C15CG, a caruicarateristici sunt mentionate in fisa tehnica (anexe)

3.3. Alegerea vaporizatorului frigorificConstructia vaporizatorului de la pompele de caldura sol-apa este realizata sub

forma unui schimbator de caldura cu placi, brazate.

Am ales in acest caz vaporizatorul CH20BG, avand urmatoarele caracteristici,

din fisa tehnica (anexe)


24/26

Pompe De Caldura


3.4 Alegerea ventilului de laminareDupa analizarea unor cataloage cu ventile de laminare, am ales ventilul de laminare TX6-M15.

Proiect:

Muresan Daniel

Refrigerant: R134a

Temp de evap: To: -3 °C

Po= 2.62 bara

Temp de cond: Tc: 35 °C

Pc= 8.87 bara Capacitatea max a valveexp in cond date (Kw

Subracire lichid: Tsub: 2 K Tip TX6cu MOP fara MOP R

Temp lichid: Tliquid: 33 °C TX6 - M17 TX6 - M07

TX6 - M16 TX6 - M06

Caderea de pres/valva: 6.2 bar TX6 - M15 TX6 - M05

TX6 - M14 TX6 - M04

Cap de racire a sistemului: Q0: 27.6 kW TX6 - M13 TX6 - M03

TX6 - M12 TX6 - M02

Pierderi de pres: 0.00 bar Tip TX3

(Linia de lichid, filtrul desh, solenoidul, vizorul, distrib, vaporizatorul) egalizatorext

TX3 - M39 TX3 - M29

TX3 - M38 TX3 - M28

TX3 - M37 TX3 - M27

TX3 - M36 TX3 - M26

TX3 - M35 TX3 - M25

TX3 - M34 TX3 - M24Alegerea dvoastra: Tip Cod

produs:MOP

TX3 - M33 TX3 - M23

Tip TX6TX6 -M05 801 566 -

TX3 - M32 TX3 - M22

TX6 -M15 801 574 +14 °C

- -


25/26

Pompe De Caldura


Fig.3.4.1. Ventil de laminare TX6-M15

Dupa alegerea componentelor de baza am realizat schema functionala a pompei de

caldura cu aparatele continute si prezentarea ei din diferite pozitii (anexe)

Schema de functionare a pompei de caldura


26/26

Date post:	03-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	artur-craciun
View:	270 times
Download:	3 times

Pompe de Caldura Artur

Documents