Solutii Moderne de Utilizare a Eneriei Regenerabile

Universitatea Tehnica GHEORGHE ASACHI, Iasi, Facultatea de Constructii si Instalatii

Conf. Dr. Ing. Victoria COTOROBAI, Solutii moderne de utilizare a energiilor regenerabile in instalatiile functionale din cladiri-Note de curs_master audit energetic

Solutii moderne de

utilizare a energiilor regenerabilein instalatiile functionale din cladiri.1.Contextul energetic, economic, social, politic si tehnologic in care se defasoara cercetarea.

1.1.Argumente pentru dezvoltarea cercatarii in domeniu.

Resursele de combustibili fosili sunt limitate si distribuite inegal:

Petrol- 45 ani: (63,6-Orientul Mijlociu);

Gaze- 63 ani: (38,7-Rusia; 33,9-Orientul Mijlociu);

Carbune-218 ani: (22,5-Rusia; 25,4-America de Nord; 21,8-China); Resursele de uraniu limitate( la mai putin de 71 ani) si distribuite inegal Cererea de consum creste iar aceasta conduce la un orizont de epuizare a resurselor energetice fosile foarte apropiat (Daca consumul anual creste cu un procent de 2%, procent previzionat, atuci rezervele mondiale de combustibili fosili se vor epuiza in circa 100 ani -Fig. 1) Degajarile de dioxid de carbon afecteaza patura de ozon ( Masuri de reducere a degajarilor la 25% pana in 2050 (impuse prin normele europene). Schimbarile climatice globale au modificat structura consumurilor de energie. Variatia temperaturii suprafetei terestre in viitorul apropiat este foarte mare, una dintre cauzele cresterii alarmante a acesteia fiid degajarile de CO2 (fig. 2.)

Continutul de noxe din aerul atmosferic ridicat

1.2.Masuri ce se impun

In vederea evitarii consecintelor negative majore care pot aparea ca urmare a reducerii drastice a resurselor de energie s-au promovat, la scara mondiala, europeana si la nivelul diferitelor state masuri de dezvoltare durabila in diferite directii de dezvoltate, directii corelate cu structura consumului (fig.3).

Dintre masurile cele mai importante mentionam:

Masuri care privesc cladirile si consumul de energie al acestora, in vederea cresterii performantelor energetice ale acestora (promovarea directivei europeane privind eficacitatea energetica a cladirilor si promovarea normelor europene care sa puna in practice prevederile directivei europene precum si a normelor nationale care sa includa particularitatile in statelor respective). Masuri care privesc dezvoltarea tehnologiilor de valorificare a surselor de energie regenerabile. Recent, organizatiile europene implicate in domeniul energiilor regenerabiele (EGEC, EPIA, ESTIF, EUBIA, EUREC, EWEA) au publicat o declaratie de intentie privind initierea unei directive europene referitoare la promovarea energiilor regenerabile, care sa permita ca la nivelul anului 2002 circa 25% din cosumul de energie sa fie furnizat de resurse regenerabile)

Masuri care privesc prospectarea unor noi surse de energie. (energiile de tip inalt, fusiunea la rece, energia gravitationala, ...) Masuri care privesc transportul si consumurile de energie in acest sector

In sectorul constructiilor, la nivelul cladirilor si al sistemelor de utilitati necesare se impun urmatoarele masuri: Reducerea la minimum a consumurilor de energie (in procesul de conceptie si in exploatare).In aces scop s-au promovat diferite programe de cercetare si studii care sa permita fundamentarea unei legislatii responsabile in acest domeniu (programele MINIENERGIE, MINIENERGIE PLUS, NEGAWAT, PASSIVEHAUSE...)

Asigurarea unui nivel de confort ridicat (higrotermic, visual, psihologic), simultan cu masurile de reducere aconsumurilor Asigurarea unei dezvoltari durabile1.3.Directii de cercetare.

Directiile de cercetare vizate urmaresc sa raspunda masurilor ce se impun pentru asigurarea resuselor energetice necesare unei dezvoltari durabile in contextul epuizarii rapide a resurselor conventionale.

In cadrul strategiilor de dezvoltare durabila, in cadrul directiilor de cercetare fixate si asumate prin platforma europeana de cercetare in domeniul constructiilor precum si in cadrul programelor cadru de cercetare europeana s-au fixat principalele directii de cercetare in domeniu.

In cele ce urmeaza ne vom fixa asupra directiilor care intereseaza in mod direct cladirile si sistemele de utilitati aferente, deoarece este domeniul care in Europa inregistreaza cel mai mare consum de energie.

Printre directiile de cercetare fixate amintim:

Cercetari privind cresterea performantelor anvelopei: termoizolatii performante, materiale de constructii cu schimbare de faza, ferestre performante, conformare geometrica si structurala adecvata

Cercetari privind cresterea performantelor sistemelor de producere, transport si distributie a energiei: managementul integrat al utilitatilor, domotica, gestiune sisteme utilitati, automatizari si reglaje performante, revizuirea si reformularea structurala a sistemelor si nu in ultimul rand reabilitarea si modernizarea sistemelor.

Cercetari privind dezvoltarea sistemelor de integrare a resurselor de energie regenerativa, curata si a altor surse de energie.

O imagine sugestiva a directiilor de cercetare in domeniul cladirilor este prezentata in fig. 4.

Fig.4. Directiile de cercetare in domeniul cladirilor.

2.Stadiul actual al cercetarii in domeniu.

In prezent, asistam la o diversificare, extindere si intensificare a cercetarilor in scopul reducerii consumurilor de energie fara precedent.

Cercetarile realizate au vizat:

Imbunatatirea eficacitatii energetice a anvelopei

Modernizarea si cresterea performantelor energetice ale sistemelor de generare a energiei, transport si distributie care utilizeaza combustibili clasici, precum si a componentelor acestora.

Cresterea performantelor sistemelor de valorificare a energiilor regenerabile si a componentelor acestora si respectiv cresterea competivitatii economice a cestora in raport cu sistemele traditionale. Conceperea si dezvoltarea unor sisteme integrate performante de cogenerare a energiei.

Dezvoltarea unor softuri specializate de simulare a comportamentului sistemelor pentru a putea concepe siteme optimale si respectiv pentru aputea previziona efectele si consecintele utilizarii acestora pe o perioada cat mai lunga de timp.In cele ce urmeaza vom trece succint in revista stadiul cercetarilor in domeniul utilizarii sistemelor de utilitati care valorifica energiile regenerabile, in cel al modernizarii sistemelor de management a sistemelor de utilitati precum si in cel al simularii comportamentului sistemelor.

2.1.Stadiul cercetarilor.

Cercetarile dezvoltate in domeniu au vizat dezvoltarea echipamentelor, tehnologiilor si structura sistemelor de valorificare a energiilor regenerabile.

In categoria energiilor regenerabile sunt incluse:

Energia solara

Energia geotermala

Energia eoliana

Energia mareelor...

Energia generata prin arderea biomaseiFunctie de scopul in care se utilizeaza energia regenerativa sistemele dezvoltate sunt: Pentru producerea de energie electrica

Centrale eoliene

Centrale hidroelectrice si

Centrale fotovoltaice Pentru producerea de energie termica sau climatizare

Sisteme de generare a energiei termice care utilizeaza biomasa

Sisteme de generare a energiei termice care utilizeaza soarele

incalzire solara a aerului (activa si pasiva)

incalzire solara a apei

Sisteme de generare a energiei termice cu pompe de caldura

Sisteme de exploatare a energiei mareelor, curentilor de apa, valurilor....Cercetarile realizate pana in prezent au urmarit: Cresterea performantelor sistemelor de conversie a energei

transport a energiei

acumulare a energiei

distributie a energiei

dezvoltarea solutiilor integrate de utilizare a mai multor tipuri de energie

dezvoltarea sistemelor de control-reglaj si respectiv a celor de adaptare la variatia parametrilor resurselor precum si la variatia exigentelor utilizatorilor In cele ce urmeaza vom prezenta pe scurt stadiul cercetarilor realizate pana in prezent pentru principalele sisteme de valorificare activa a resurselor regenerabile si anume a celor pentru:

producerea de energie termica sau climatizare

cu ajutorul energiei solare incalzire solara a aerului (activa si pasiva)

incalzire solara a apei

cu ajutorul pompelor de caldura care valorifica energia geotermala sau cea deseu Sisteme de generare a energiei electrice cu celule fotovoltaice Sisteme integrate de cogenerare2.1.1.Sisteme de producere a energiei solare termice

2.1.1.Sisteme/Instalaii solare de preparare a apei calde de consum.

Instalaiile solare de preparare a apei calde de consum fac parte din primele utilizri ale energiei solare.

n prezent, acestea au cptat o dezvoltare considerabil datorit faptului c energia solar este o energie curat, nepoluant, a crei utilizare conduce la diminuarea emisiilor de gaze cu efect de ser.

De la primele ncercri i pn n prezent, soluiile de alctuire, respectiv schemele funcional - constructive au evoluat foarte mult i sunt nc ntr-o continu evoluie.

Productorii de echipamente, stimulai de noile standarde referitoare la cldirile cu consum redus de energie sau chiar cele cu energie pozitiv, au dezvoltat o gam variat de produse destinate preparrii apei calde. Acestea pot deservi:

cldiri de locuit individuale sau colective,

cldiri de cazare

cldiri social-culturale

piscine...Schemele funcional - constructive se alctuiesc astfel nct s rspund n mod optim la o serie ntreag de criterii, particulariti i exigene ale utilizatorilor, cldirilor deservite, amplasamentului. Dintre acestea o importan deosebit o prezint: necesarul de ap cald, caracteristicile amplasamentului, caracteristicile climei de calcul, soluiile de alimentare cu energie termic ale cldirilor deservite, echipamentele i sistemele de control i reglaj disponibile, resursele financiare.

n principiu, schema unei instalaii solare de preparare a apei calde de consum are urmtoarea structur figura 1.:

sub-ansamblul de captare: captatorul solar sau circuitul solar, alctuit din captatorul solar, reeaua de agent primar, vanele asociate, i respectiv echipamentele de asigurare a unei bune circulaii a agentului primar

sub-ansamblul de transfer: schimbtorul de cldur de tip regenerativ sau cu acumulare

sub-ansamblul de stocaj: rezervorul de acumulare i sau boilerul

sub-ansamblul de adaos: central termic, rezisten electric, agent termic preparat n alt surs

sub-ansamblul de distribuie: reeaua de distribuie

Fig. 1.

Unele dintre componentele/sub-ansamblurile enunate anterior pot lipsi (sub-ansamblul de transfer i/sau sub-ansamblul de stocaj, sub-ansamblul de adaos) n timp ce altele nu pot lipsi (sub-ansamblul de captare, sub-ansamblul de distribuie).

Clasificarea schemelor instalaiilor solare uzuale de preparare apei calde de consum se poate face dup urmtoarele criterii:

dup numrul de circuite se disting:

instalaii solare cu un singur circuit, sau circuit direct (fig. 2)

instalaii solare cu dou sau mai multe circuite(fig. 3)

dup modul de circulaie a apei se disting:

instalaii solare cu circulaie gravitaional (fig. 2),

instalaii solare cu circulaie forat a agenilor termici (fig. 3, 4)

dup proporia de asigurare cu ap cald de consum a consumatorilor distingem:

instalaii solare cu asigurare total, din resurse solare

instalaii solare cu asigurare parial din sursele solare i surs de adaos (fig. 4)

dup modul de preparare se disting:

instalaii solare cu preparare instantanee

instalaii solare cu semi-acumulare sau acumulare

dup numrul de consumatorii deservii:

instalaii solare individuale

instalaii solare colective

dup funciunile realizate:

instalaii solare de preparare a apei calde de consum

instalaii solare de preparare a apei calde de consum i de preparare a agentului de nclzire

instalaii solare de preparare ap cald de consum, agent nclzire, agent rcire

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

1.Preparatoare solare individuale de ap cald de consum.Pentru cldirile de locuit individuale au fost concepute diferite scheme de preparatoare solare de ap cald, dependente n principiu de condiiile climatice ale sitului n care urmeaz a fi integrate.

Printre soluiile cele mai utilizate se pot meniona:

1.1.Preparator solar de ap cald cu autostocare.

Principiul de alctuire al acestuia este foarte vechi. Practic este alctuit dintr-un rezervor izolat termic, cu o suprafa interioar absorbant i acoperit cu o suprafa transparent (fig. 5.). Pe parcursul perioadei de nsorire temperatura din rezervor crete. Pentru a evita diminuarea temperaturii apei n timpul nopii suprafaa absorbant este de tip selectiv.

O alt versiune a acestor tipuri de preparatoare, sunt cele care n lipsa suprafeei absorbante selective sunt dotate cu o suprafa transparent dubl, sau de un dispozitiv de acoperire a preparatorului n afara orelor de nsorire. Acest din urm tip este recomandat pentru regiunile unde nu exist pericolul de nghe, sau unde temperatura exterioar pe parcursul nopii este relativ ridicat (peste zero grade) .

1.2. Preparator solar de ap cald cu termosifon.

Acest preparator este alctuit dintr-un captator solar i dintr-un rezervor de acumulare situat deasupra acestuia (fig. 6.). sub efectul radiaiei solare, apa din captator se nclzete i n consecin i diminueaz densitatea i se ridic prin circuitul existent, fiind nlocuit de apa mult mai rece din rezervor. Poziia rezervorului trebuie s fie obligatoriu deasupra captatorului.

Sistemul prezint trei mari avantaje:

nu posed pompe i sisteme de reglaj i nu necesit racordul la sistemul electric.

Riscul de apariie a diverse disfuncionaliti este mult redus

Principalele inconveniente ale acestui sistem sunt:

Poziia rezervorului n raport cu captatorul limiteaz mult posibilitile de instalare ale acestui tip de sistem

Prezint risc de nghe, care poate fi diminuat, dar nu eliminat, prin utilizarea unui schimbtor de cldur

Performanele sistemului sunt dependente de caracteristicile lor, ale locului i de condiiile de instalare .

Modelarea matematic a unui sistem solar de preparare a apei n termosifon este destul de complex, motiv pentru care, n practic s-au realizat diferite studii care s permit caracterizarea unui astfel de sistem.

Se disting dou tipuri: monobloc i cu elemente separate.

1.2.1. Preparator solar monobloc de ap cald cu termosifon

Este cel mai utilizat tip deoarece prezint faciliti deosebite de montaj. Rezervorul este alipit captatorului i dispus orizontal. Suprafaa captatoarelor poate varia ntre 2 i 6 m2 iar volum rezervorului ntre 100 i 600 l. Pentru implementarea preparatoarele de capacitate mai mare este necesar verificarea structurii de rezisten.

1.2.1. Preparator solar de ap cald cu termosifon cu elemente separate.

n acest caz captatorul nu mai este alipit de rezervor, cele dou elemente fiind disociate, permind o mai bun integrare arhitectonic a componentelor, captatorul fiind plasat obligatoriu n exterior, n timp ce rezervorul poate fi amplasat i n interior (fig. 7.). la acest sistem, acumulatorul trebuie s fie amplasat n mod obligatoriu la o cot superioar captatorului, iar funcionarea este cu att mai bun cu ct diferena este mai mare. De asemenea, reeaua de distribuie trebuie s introduc pierderi de sarcin ct mai mici.

1.3. Preparator solar de ap cald cu circulaie forat.

La acest tip de preparator circulaia agentului solar se realizeaz cu ajutorul unei pompe. n aceast situaie, poziia relativ a rezervorului fa de captator nu mai este obligatorie. Schema de alctuire poate fi realizat n mai multe moduri, rezultnd n acest caz mai multe tipuri distincte i anume:

Sistem direct

Sistem cu schimbtor de cldur

Sistem vidanjabil.

1.3.1. Sistem direct.

Se utilizeaz n general n regiunile unde nu exist risc de nghe, sau unde utilizarea este sezonier (case de vacan, campinguri, ...

Din acest motiv, partea exterioar a sistemului trebuie sa poata fi golit n mod obligatoriu.

Elementele componente

n schema de alctuire a unui astfel de preparator intr (fig.8):

Unul sau mai multe captatoare solare

Un rezervor de stocaj

Un sistem de alimentare a rezervorului prevzut cu van de chidere sau grup de securitate i dup caz o clapet antiretur, o supap de detent, un filtru.

Un ansamblu hidraulic alctuit din pompa de circulaie, conducte de circulaie, clapet antiretur i vane de izolare.

Un regulator diferenial de temperatur, prevzut cu sondele asociate.Principiul funcionalDac, sub efectul radiaiilor solare , sondele de temoeratur, situate n captator nregistreaz o temperatur superioar celei din rezervorul de stocaj, regulatorul comand pornirea pompei.

Cnd temperatura n captator este egal cu cea din rezervorul de stocare se comand ntreruperea circulaiei. Ciclul se repet n aceast manier. Pentru evitarea supranclzirii apei din rezervorul de acumulare, acesta poate fi echipat cu un sistem de securitate care s ntrerup funcionarea pompei n momentul n care temperatura apei din rezervorul de stocaj a depit o anumit valoare critic, valoarea prescris.1.3.2. Sistem cu schimbtor.

Este tipul de preparator solar de ap cald cu elemente separate care se utilizeaz cel mai mult n Europa. Partea exterioar a instalaiei este protejat mpotriva gerului, prin utilizarea unui fluid caloporteur special (fig.9).

Elemente constitutive.

n schema de alctuire a unui astfel de preparator intr n principiu componentele preparatorului descris anterior la care se mai adaug (fig.9): Un boiler (schimbtor de cldur n interiorul rezervorului de stocaj) Un sistem circuit primar captator schimbtor de caldur

Un vas de expansiune

O supapa de securitate pentru evitarea creterii presiunii peste valoarea prescris. Un ansamblu hidraulic alctuit din pompa de circulaie, conducte de circulaie, clapet antiretur i vane de izolare.Fluidul caloportor trebuie agreat de Ministerul sntii. Se utilizeaz n general mono-propilen-glicol.Principiul funcionalEste similar cu cel al preparatorului fr schimbtor.1.3.3. Sistem vidanjabil.

Se utilizeaz n special n rile n care nu se permite utilizarea antigelului. Sistemul permite golirea prii exterioare a acestuia n momentul n care temperatura din captator scade sub valoarea temperaturii din boiler (fig. ).

Dispozitivul necesit realizarea unor condiii de funcionare i anume:

Poziia captatorului trebuie s fie superioar poziiei boilerului

Reeaua exterioar nu trebuie sa prezinte puncte joase, suscceptibile de nghe

Principalele inconveniente pentru aceste tipuri de preparatoare sunt:

Necesit pompe de circulaie cu sarcin hidraulic respectiv putere superioar sistemelor cu capaciti similare dar cu funcionare cu antigel.

Prezint un nivel de zgomot superior sistemelor precedente

Realizarea instalaiei trebuie fcut cu mare atenie, pentru a permite golirea.

Avantajele acestui preparator sunt:

Lipsa fluidului antigel reduce costurile de exploatare

Supranclzirea captatorului nu afecteaz calitatea fluidului caloportor, care nu are antigel, ceea ce permite un reglaj economic, de oprire a pompei la atingerea temperaturii maxime n boiler.

Sistemul este recomandat la deservirea colilor.

1.4. Sisteme cu surs de adaos.

n climatul temperat i pentru utilitile cu funcionare continu este absolut necesar prezena sursei de adaos.

Aceasta poate fi de natur:

electric;

hidraulic, cu agent termic preparat cu ajutorul altor surse (central termic, pomp de cldur, ...)Sursa de adaosul de energie poate debita direct n boiler , n situaia boilerelor multienergie sau poate debita ntr-un boiler sau acumulator special destinat. 1.4.1.Sisteme cu surs de adaos integrat n boiler.

Sursa de adaos debiteaz n general n partea superioar a boilerului.

Daca sursa este electric i funcioneaz n mod continuu, atunci cele dou treimi inferioare ale boilerului sunt destinate schimbului de caldur dintre agentul solar i ap, n timp ce partea superioar este destinat schimbului de cldur rezisten electric-ap.

Dac sursa este electric i funcionarea este aservit perioadelor de tarifare redus, atunci rezistena trebuie amplasat n partea central.

Dispozitivul de alimentare al rezistenei electrice trebuie legat la un dispozitiv de aservire tarifar care s permit realizarea a trei moduri funcionale: funcionare automat, n perioada cu terif redus;

funcionare forat cu recirculare, n perioadele de oprire.

Gabaritul instalaiilor este n general bine determinat astfel nct s permit deservirea locuinelor, pe nivele de confort solicitate.

1.Sisteme cu surs de adaos hidraulic integrat n boiler.

Este recomandat n situaiile n care cldirea este echipat cu central termic. n general funcionarea sursei de adaos este continu

Exist de asemenea i sisteme care prezint i surse de adaos electrice i surse de adaos hidraulice, sisteme care utilizeaz de fapt sursa hidraulic n timpul perioadei de nclzire iar sursa electric n afara perioadei de nclzire.

1.Sisteme cu surs de adaos extern.

Se recomand a fi utilizat n special n cazul reabilitrilor cnd sursa de adaos exist i este n stare bun.

2.Instalaii solare de preparare a apei calde de consum pentru cldiri colective.

Sunt instalaii solare de capacitate mai mare dect preparatoarele individuale.

n general sunt instalaii cu surs de adaos.

Pot fi concepute de manier centralizat sau descentralizat att pe partea de solar ct i pe partea de adaos.

La conceperea acestor sisteme, este foarte important cunoaterea ct mai exact a debitelor de ap cald precum i a graficului de consum.

Schemele principiale de alctuire a acestor categorii de instalaii sunt:

2.1.Schema cu schimbtor de cldur primar extern, i aport de energie termic preparat centralizat, separatAceasta schem (fig 13. ) hidraulic se recomand cu precdere pentru instalaiile de producere a apei calde de consum aferente blocurilor de locuine.

Caracteristicile acestei configuraii sunt:

Un schimbtor de cldur extern rezervorului solar. Este cea mai bun soluie pentru debite mari, i permite o ntreinere uoar

Un rezervor specific pentru agentul solar i un rezervor colectiv specific debitelor preluate din sursa de aport

Sursa de aport poate fi de tip electric, hidraulic sau ambele tipuri.

Robinetul de amestec se gsete la ieirea din rezervorul de vrf,

Meninerea temperaturii apei calde distribuite se asigur cu ajutorul sursei de aport. Pompa de circulaie de pe circuitul secundar este aservit circuitului primar. 2.2.Schema cu schimbtor de cldur primar extern, i aport de energie termic preparat centralizat, integratSchema (fig. 14.) se recomand numai instalaiilor colective de preparare a apei calde de consum de mic capacitate (mai mici de 20 m), precum i n cazul instalaiilor de preparare a apei calde de consum aferente locuinelor individuale n cazul unui nivel de confort sporit.

Caracteristicile acestei configuraii sunt:

Un schimbtor de cldur extern rezevorului solar. Este cea mai bun soluie pentru debite mari, i permite o ntreinere uoar

Un rezervor unic pentru agentul solar i pentru debitele preluate din sursa de aport

Sursa de aport poate fi de tip electric sau hidraulic.

Robinetul de amestec se gsete la ieirea din rezervorul de vrf,

Meninerea temperaturii apei calde distribuite se asigur cu ajutorul sursei de aport.

Pompa de circulaie de pe circuitul secundar este aservit circuitului primar.

Aceast configuraie poate fi transformata, in cazul in care lungimea traseului de distribuie este mai mica de 6 m, in schem cu distribuie direct, fr recirculare, caz n care debitul pompei de pe bucla de recirculare este 0.

2.3.Schema cu schimbtor de cldur primar intern, i aport de energie termic preparat centralizat, separatSchema (fig, 15.) permite evitarea schimbtorului de cldur extern.

Caracteristicile acestei configuraii sunt:

Un schimbtor de cldur intern rezervorului solar. Este cea mai bun soluie pentru debite mari, i permite o ntreinere uoar

Un rezervor specific pentru agentul solar i unul pentru debitele preluate din sursa de aport

Sursa de aport poate fi de tip electric, hidraulic sau ambele tipuri.

Robinetul de amestec se gsete la ieirea din rezervorul de vrf,

Meninerea temperaturii apei calde distribuite se asigur cu ajutorul sursei de aport.

2.4.Instalaie de preparare a apei calde cu schimbtor primar intern i surs de ados cu prepare independent, centralizat.

Schema ( fig. 16.) se recomand n zonele calde. Caracteristicile acestei configuraii sunt:

Nu exist schimbtor de cldur intern rezervorului solar.

Un rezervor specific pentru agentul solar i unul pentru debitele preluate din sursa de aport

Sursa de aport poate fi de tip electric, hidraulic sau ambele tipuri.

Robinetul de amestec se gsete la ieirea din rezervorul de vrf,

Meninerea temperaturii apei calde distribuite se asigur cu ajutorul sursei de aport.

Aceast configuraie poate fi transformata, in cazul in care lungimea traseului de distribuie este mai mica de 6 m, in schem cu distribuie direct, fr recirculare, caz n care debitul pompei de pe bucla de recirculare este 0.2.5.Instalaie de preparare a apei calde fr schimbtor de cldura primar, cu acumulator i surs de adaos cu prepare independent, instantanee.

n aceast configurare a instalaiei (fig. 17.) sursa de vrf funcioneaz n mod instantaneud. In consecin nu este nevoie de rezervor de stocaj ci numai de rezervor solar.

Un schimbtor de cldur extern rezervorului solar.

Un rezervor pentru agentul solar

Sursa de aport poate fi de tip electric sau hidraulic.

Robinetul de amestec se gsete la ieirea din rezervorul de vrf,

Meninerea temperaturii apei calde distribuite se asigur cu ajutorul sursei de aport.

Aceast configuraie poate fi transformata, in cazul in care lungimea traseului de distribuie este mai mica de 6 m, in schem cu distribuie direct, fr recirculare, caz n care debitul pompei de pe bucla de recirculare este 0.2.6.Instalatie cu descrcarea stocului solar

Aceast schema (fig. 18.) este o varianta a configuratiei 1. deosebirea: o pomp de circulaie permite descarcarea din rezervorul solar n rezervorul de varf.

Un schimbtor de cldur extern rezervorului solar.

Un rezervor pentru agentul solar si unul pentru sursa de aport.

Sursa de aport poate fi de tip electric, hidraulic sau mixt.

Robinetul de amestec se gsete la ieirea din rezervorul de vrf,

Meninerea temperaturii apei calde distribuite se asigur cu ajutorul sursei de aport.

Aceast configuraie poate fi transformata, in cazul in care lungimea traseului de distribuie este mai mica de 6 m, in schem cu distribuie direct, fr recirculare, caz n care debitul pompei de pe bucla de recirculare este 0. pompa de pe secundar este aservita celei de pe primar. O pompa suplimentara permite descarcarea din rezervorul solar in cel de varf. Aceasta este pusa in funciune cand temperatura din partea superioara a rezervorului solar este mai mare decat cea din partea inferioara a rezervorului de varf, deci cand nu este consum de apa. Schema permite utilizarea eficienta a captatorilor solari, cu returul la o temperatura mai mica.2.1.1.2. Siteme de cogenerare ap calda de consum-energie termic inclzire.

Planeu solar direct.Tehnica planeului solar direct (PSD) constituie in prezent una dintre cele mai interesante aplicaii ale energiei solare pentru nclzirea locuinelor unifamiliare.

Planeul solar direct este elementul de planeu care asigur simultan funciunile de stocaj de energie i de distribuie de energie, spre deosebire de instalaiile de nclzire solare tradiionale, n care fluidul caloportor primar este nclzit n cadrul captatorului solar, utilizat pentru nclzirea agentului secundar n cadrul unui boiler, care are rol i de acumulator de energie, dup care este introdus ntr-un circuit clasic de nclzire cu ap cald de consum.

Sistemul prezint, n comparaie cu sistemul clasic, o seama de avantaje, printre care merit menionate, costul de investiie mult mai redus precum i spaiu ocupat redus.

Sistemul a fost dezvoltat n diverse soluii, mai mult sau mai puin performante. Unele soluii permit cogenerarea de energie termic pentru procesul de nclzire, precum i ap cald de consum, cu ajutorul captatorilor integrai direct n acoperi. De asemenea exist soluii echipate cu sisteme de control-reglaj care permit optimizarea procesului de producere agent nclzire-ap cald de consum.

Pentru creterea performanelor de exploatare, sistemele planeu termic solar direct, ca de altfel majoritatea sistemelor care exploateaz resursele solare, sunt concepute cu ajutorul softurilor specializate, care permit dimensionarea optimal, n raport cu caracteristicile de clim, necesarul solicitat i particularitile anvelopei deservite.

Un astfel de soft a fost dezvoltat de Centrul de Cercetri tiinifice i Tehnice n domeniul Construciilor din Frana (Centre Scientifique et Technique du Btiment)- CSTB.

Softul este construit pe baza unei metode de calcul care permite:

Stabilirea intensitii radiaiei solare pe un plan nclinat la un unghi oarecare, cu considerarea efectelor de umbrire generate de elementele nconjurtoare (masca);

Stabilirea valorii coeficientului pierderilor globale de cldur pe baza mai multor metode (simplificate sau detaliate)

Determinarea necesarului de cldur pentru o cldire neechipat cu sisteme solare;

Alegerea i conceperea acoperiului solar;

Evaluarea economiilor realizate prin intermediul utilizrii planeului solar;

Determinarea necesarului de cldur pentru prepararea apei calde de consum la o cldire neechipat cu sisteme solare;

Stabilirea cantitii procentuale de ap cald de consum posibil a fi preparat cu ajutorul energiei solare;

Evaluarea economiilor realizate prin intermediul preparrii apei calde cu ajutorul planeului solar

determinarea coeficientului de cuplaj

evaluarea economiilor posibil a fi realizate n cazul utilizrii sistemelor cuplate

evaluarea coeficientului energiei injectate

stabilirea necesarului de energie de adaos, pentru nclzire i preparare ap cald de consum, n cazul utilizrii planeelor solare directe

determinarea randamentelor sistemelor de adaos de energie pentru nclzire;

determinarea randamentelor sistemelor de adaos de energie pentru prepararea apei calde de consum;

estimarea economiilor realizate cu sistemul de nclzire, de preparare ap cald de consum i/sau respectiv cu sistemele cuplate.

Sistem de cogenerare apa calda de consum, energie termica cu panori solare si centrala termica ca sursa de adaosSistemele dezvoltate au urmarit exploatarea la maximum a energiei solare, posibilitatea de adaptare eficienta a sistemului la cererea de consum si puterea termica necesara.s-au dezvoltat diferite scheme:

cu boiler combinat, cu boiler multienergie

cu boiler si schimbator de caldura,

cu schimbator de caldura si rezervoare de adaos

Sistem de cogenerare apa calda de consum, energie termica cu panori solare si pompe de caldura

Aceste sisteme s-au dezvoltat in special dupa 1990, ca urmare a masurilor de reducere a consumurilor energetice impuse.Sistemul poate prezenta autonomie energetica.

Cercetarile in acest domeniu af fost dezvoltate:

in scopul gasirii parametrilor optimi de functionare si a controlului functionarii in acest sens.

In scopul adaptarii corecte la cererea de consum si clima de calcul.

Prezentam in continuare trei scheme caracteristice oferite de firma Wiessmann.

2.1.2.Sisteme de producere a energiei termice cu ajutorul pompelor de caldura care valorifica energia geotermala sau cea deseu.2.1.2.1.Pompe de caldura. Baze teoretice. Principii. Tipuri caracteristice.

Descoperirea pompelor de caldura poate fi fixata in timp la inceputul secolului XX odata cu inventarea frigiderului, dezvoltarea acestora precum si integrarea in sistemele de producere a energiei pentru cladiri fiind realizata de catre elvetieni, imediat dupa cel de-al doile razboi mondial iar in prezent asistam la o preocupare intensa a specialistilor pentru cresterea performantelor acestora.

Destinatia unei pompe de caldura se regaseste in insasi denumirea acesteia, adica pompeaza caldura.

Mai exact, aceasta extrage caldura dintr-un mediu rece pentru a o transfera unui alt mediu pe care-l incalzeste. Aceste medii sunt cunoscute sub denumirea de sursa rece si respectiv sursa calda. La baza functionarii acestora stau diverse principii de functionare. Se disting din acest punct de vedere:

pompe de caldura cu compresie mecanica

pompe de caldura cu absorbtie

Principiul de de functionare al pompelor de caldura cu compresie mecanica

Pentru preluarea energiei din mediul rece si cedarea acesteia mediului cald se utilizeaza un fluid (lichid sau gaz) care prezinta particularitatea de a-si schimba faza odata cu modificarea presiunii. Lichidul are tendinta de a fierbe cand scade presiune iar gazul are tendinta de a se condesa cand creste presiunea. Paradoxal, lichidul fierbe la temperaturi negative, producand simultan un frig intens iar condensarea gazelor este insotita de o degajare de caldura importanta. Energia necesara pentru functionarea sistemului este cea transferata compresorului pentru cresterea presiunii gazului, fiind relativ scazuta in comparatie cu energia generata.Transferul de caldura se realizeaza intre: un corp cu temperatura mai joasa (de exemplu temperatura mediului ambiant - aer, apa, sol) pe care il vom numi sursa rece ( si care ajunge in vaporizator);

un corp cu temperatura mai mica decit a sursei reci numit agent frigorific ( acesta conform principiului enuntat poate prelua caldura sursei reci);

un corp care va trebui sa primeasca , de la agentul frigorific, caldura ( in condensator ), numit agent termic; La baza principiului de functionare a PDC concureaza o serie de fenomene si legi ale fizicii, dintre care enumeram:

Principiul al II lea al termodinamicii: "Caldura nu poate trece niciodata de la sine de la un corp cu temperatura mai joasa la unul cu temperatura mai inalta " ( enuntul lui Clausius)

In secolul al- XIX - lea, cunoscutul fizician J. Watt a descoperit ca un gaz care este comprimat degaja caldura si invers, daca este destins - absoarbe caldura! Agentul frigorific, pe linga faptul ca are un punct de fierbere foarte scazut (cca -2 C) are si proprietatea de a acumula energie transfomindu-se din stare lichida in stare gazoasa si poate usor ceda aceasta caldura revenind la starea lichida initiala.

In momentul cind agentul frigorific devine gaz prin preluarea caldurii sursei reci, acesta este introdus intr-un compresor (doar gazele se pot comprima - lichidele sunt incompresibile) iar in timpul compresiei (asa cum stim deja ) temperatura agentului frigorific creste cu citeva zeci de grade, suficient sa ajunga la o temperatura mai mare decat a agentului termic si sa-i poata ceda acestuia cadura .

Dupa ce agentul frigorific cedeaza energia agentului termic, revine treptat la starea initiala (lichida) si este trecut printr-un ventil de expansiune unde pierde presiunea acumulata in compresor

Din acest moment ciclul se repeta iar pompa de caldura "pompeaza" caldura dinspre sursa rece spre agentul termic - bineinteles prin intermediul agentului frigorific si cu aportul compresorului. Practic pompa termic cu compresie mecanica transform energia mecanic (electric) n energie termic doar ntr-o msur redus, cca 25%33%. Energia mecanic este obinut cu ajutorul unui electromotor alimentat de la reeua de electric, sau cu un motor diesel. Principiul de baz al pompei termice este acelai cu cel al instalaiilor frigorifice, sau al celor de condiionare a aerului, ns temperaturile ntre care lucreaz difer de cele caracteristice acestor instalaii.

Interschimbarea rolurilor vaporizatorului cu condensatorul prin intermediul unei vane cu patru ci, permite utilizarea pompei termice n sezonul cald pentru condiionarea aerului aa cum se arat n Fig.2.

Fig.2.Trecerea de la regimul de var (rcire) la cel de iarn (nclzire) se face prin simpla repoziionare a vanei inversoare cu patru ci.

n acest caz disiparea cldurii evacuate din cldire are loc prin intermediul unui turn de rcire. De regul termenul de pomp termic este rezervat instalaiilor destinate nclzirii spaiilor sau preparrii acm, ns funcionarea lor permite i utilizarea ca instalaii de rcire/condiionare a aerului, ceea ce le sporete gradul de utilizare reducndu-le timpul de amortizare. Agenti frigorifici recomandati

In functionarea unei PDC agentul frigorific joaca un rol esential. In clipa de fata freonul, considerat ne-ecologic a fost inlocuit cu agenti frigorifici ecologici.

Ca refrigereni se folosesc n ultimii ani amestecuri azeotrope de hidrocarburi fluorurate HFC.

Utilizarea diferitilor agenti frigorifici este in corelatie cu destinatia pompelor:

R-134a, R-152a, R-404A, R-407C, R-410A (pompe termice destinate nclzirii)

R-134a, R-410A, R-407C (sisteme centralizate de condiionare a aerului)

R-410A, R-407C (sisteme unitare de condiionare a aerului).

Hidrofluorocarburile neconinnd clor au un potenial nul de distrugere a stratului de ozon (ODP) ns se dovedesc periculoase din punctul de vedere al nclzirii globale (GWP). Ca urmare revin n atenia productorilor de pompe termice hidrocarburile (de exemplu pentanul, propanul) i amoniacul, dar i bioxidul de carbon i apa [2]. Acestea se gasesc si sub forma libera in natura si de aceea pot fi considerate ecologice. Coeficientul de performanta.Ciclul dupa care functioneaza o pompa de caldura cu comprimare de vapori actionata electric (prescurtat PDC) este ciclul Carnot inversat. Diagrama T-S a Ciclului Carnot inversat si ideal este prezentata in fig. 3. unde: 4 -1 > vaporizare;2 - 3 > condensare; 3 - 4 > expansiune Fig. 3. diagrama T-S a ciclului CARNOT inversat si idealDaca se noteaza cu:

T=temperatura corpului care primeste caldura (agentul termic)

Tu= temperatura corpului din care se extrage caldura (sursa rece)

e=coeficient de eficienta dupa Carnot

T-Tu = diferenta de temperatura intre corpul cald si corpul rece (temperatura exprimata in grade absolute Kelvin) Atunci se defineste prin coeficient de performanta:

COP=e = T/T-Tu

Suprafata a = energia preluata din mediul inconjurator

Suprafata b = energia consumata de compreseor

a+ b = energia totala cedata agentului termic

s = entropia (continutul de energie la o stare data)

Diagrama T-S prezentata mai sus este pur teoretica. In natura nu exista procese ideale.

Datorita pierderilor termice, mecanice, electrice valoarea e-ului este mult mai scazuta in realitate.Coeficientul de performanta real (cop) depinde de ecartul de temperatura dintre sursa rece si agentul termic.

In concluzie daca dorim o eficienta maxima , atunci diferanta intre sursa rece (apa, aer, sol) si agentul termic trebuie sa fie cat mai mica.

In aceste conditii sisteme de distributie a caldurii cu temperaturi coborate (30-40C: incalzire in pardoseala, in pereti, ventiloconvectoare) sunt cele mai indicate.Bibliografia germana indica temperaturile sursei reci si ale celei calde cu notatii de genul W10/W35, EO/W35, LO/W50, BO/W35, etc.).Putem conchide, pe baza celor prezentate mai sus, ca eficienta unei PDC creste o data cu scaderea diferentei de temperatura intre sursa rece si agentul termic.

Valoarea COP- lui definit mai sus este o valoare momentana ( intodeuna supraunitara ). Pentru a putea stabili un COP cat mai apropiat de relitate se ia in calcul o perioada mai lunga ( de ex. un an ) si se stabileste un COP anual, care este evident diferit de cel momentan (de obicei la calcularea lui se tine cont de toate consumurile auxiliare, cum ar fi pompele de extractie, recirculare, etc). Producatorii si furnizorii profesionisti de PDC indica acest COP in specificatiile tehnice precizand automat si ecartul de temperatura.

Coeficientul de performanta al PDC pentru regimul de racire (climatizare de vara) este denumit si EER - eficienta energetica de racire. In acest regim PDC urmeaza Ciclul Carnot normal, PDC "transformandu-se" intr-un veritabil frigider. Intamplator prescurtarile "COP" ( coefficient of performance ) si "EER" ( energetic efficiency of refrigeration ) corespund cu prescurtarile folosite in limba engleza si va fi foarte usor sa recunoastem acesti coeficienti in literatura de specialitate sau specificatii tehnice scrise in aceasta limba!

Valoarea EER are o importanta deosebita la dimensionarea PDC reversibile deoarece necesarul de racire este mai mare decat necesarul de incalzire si in aceasta situatie puterea compresorului va fi data de necesarul de racire.

In momentul de fata PDC foarte performante au un COP cuprins in general intre 3.5-5.5 si in mod exceptional depasesc aceste valori.Un exemplu in acest sens sunt anumite PDC fabricate de firma austriaca NEURA cu o conceptie cu totul speciala, care ajung in treapta de functionare "ECO" la COP ce se apropie de cifra 8 .

Regimul de functionare al PDC.Tehnologia actuala permite functionarea fara ajutorul altor surse de caldura a multor pompe de caldura cu compresie mecanica PDC. Exista situatii in care se impune si functionarea impreuna sau alternativ cu alte surse.

Regimurile de functionare posibile sunt (fig.5.):

momovalent ( PDC serveste numai ca sursa de incalzire - purtator energetic: energia electrica) ; bivalent - paralel (se foloseste o PDC simultan cu o alta sursa de caldura) In cazul ca sursa ce functioneaza in paralel cu PDC foloseste energia electrica, atunci vorbim despre un sistem bivalent - paralel monoenergetic; bivalent - alternativ (in aceasta situatie functioneaza sau PDC sau cealalta sursa de incalzire);

bivalent - partial - paralel;

In actiunea de conceptie a sistemelor care utilizeaza pompele de caldura, respectiv la dimensionarea acestora prezinta o importanta majora considerarea corecta a regimurilor de functionare deoarece:

prin supradimensionare se maresc costurile de investitii si se genereaza o functionare defectuoasa a pompei ajungindu-se la porniri si opriri mai dese si implicit la uzura prematura a echipamentului.

Prin subdimensionare se mareste timpului de functionare cu aceleasi efecte de uzura a componentelor. Clasificarea PDC dupa sursa rece si agentul termic: PDC sol-apa ( sursa rece- solul, agent termic- apa) -in aceasta categorie includem si PDC cu vaporizare directa.

PDC apa-apa (sursa rece- apa, agent termic- apa);

PDC aer-apa (sursa rece- aerul, agent termic- apa)

PDC sol-aer,

PDC apa-aer

PDC aer-aer Sursele de cldur Solul

PDC sol-apa este o PDC foarte raspandita comparativ cu cea apa-apa si are ca "sursa rece" caldura solara acumulata in straturile superioare ale Pamantului.

Practica a aratat si teoria a confirmat, ca incepind de la o anumita distanta in sol (cca15m), temperatura ramane relativ constanta (cu fiecare 30m in adincime temperatura creste doar cu cca un grad Celsius) (fig. 6.). Acest urias potential energetic aflat la mii de km adancime nu face obiectul folosirii PDC. Caldura necesara functionarii acestora se extrage doar din straturile superioare (care sunt incalzite, de fapt, de la Soare) si, temperatura la care se folosesc PDC sol apa este intre cca. 8 C si 30 C .Din aceast categorie larg fac parte pompele termice care utilizeaz [4].

solul (GCHP) acestea fiind cu cu bucl nchis denumite i geotermale (GHP)

apele freatice (GWHP), cu bucl deschis

apele de suprafa (SWHP)

straturile de mare adancime

Captarea "sursei reci" la PDC SOL- APA se poate face :

cu captatoare plane - ingropate la cca 1-1.5 m (se mai pot folosi captatoare sub forma de spirala sau kunette)

cu sonde de adancime - ce pot ajunge de la 50 la 100m (in cazuri speciale pot ajunge si la 250m)

cu vaporizare directa dispusa in captatoare plane din cupru

Sistemele de captare din sol mai sunt numite si sisteme cu "bucla inchisa".

pdc cu schimbatoare de caldura sol-apa plane

Se utilizeaza numai in situatia in care dispunem de spatiu suficient in jurul obiectivului pe care dorim sa-l incalzim cu o PDC.

Puterea specifica de extragere a caldurii din sol este cuprinsa intre10W/mp si 50W/mp (sol uscat necompactat 10W/mp ; sol compact umed 20-30W/mp; sol ud nisip si pietris 40W/mp ).Schimbatorul de caldura SOL-APA esterealizat din polietilena. Circuitul se ingroapa la 1-1.5m in sol, suprafata de pamint superioara captatoarelor putind fi cultivata.

Pentru a se evita givrarea sistemului circuitul captatoarelor este umplut cu solutie antigel (glicol)

Avantajele sistemului: fiabil, simplu de realizat, investitie relativ mica, COP relativ ridicat.

Dezavantajul principal al sistemului este necesarul ridicat de spatiu si faptul ca nu poate fi amplasat pe orice sol.

Pentru cresterea performantelor acestui sistem s-a propus utilizarea apei de ploaie pentru mentinerea in stare umeda a solului in care este inglobat schimbatorul (SISTEMUL AqaGeo-Kollektor utilizat la PDC cu captatoare plane STIEBEL-ELTRON) (fig. 8.)

Sistemul este relativ simplu si este compus dintr-o folie impermeabila ce este amplasata sub captatoarele plane si un sistem subteran controlat de distribuie a apei pluviale deasupra schimbatorului. Prin folosirea acestui sistem se poate realiza o captare foarte eficienta a caldurii pamantului de pana la 40W/mp ajungandu-se la micsorarea suprafetei de captare cu pana la 70% a captatoarelor plane. Sistemul influenteaza pozitiv vegetatia aflata deasupra.

Amplasarea colectorilor de sol sub forma unor colaci elicoidali reduce suprafaa de teren necesar ns trebuie avut n vedere c aceeai cantitate de energie termic este extras de pe o suprafaa mai redus ceea ce poate avea consecine asupra orizontului de nghe, pe termen mediu i lung.ntruct aceste sisteme cu bucl nchis sunt destinate s lucreze i la temperaturi negative fluidul de transfer termic este un amestec de ap cu 20% propilen glicol, avnd punctul de nghe la -7,8 0C; chiar dac acest amestec reduce ntr-o oarecare msur eficena instalaiei condiiile de funcionare l impun. Pentru a evita nghearea amstecului temperatura apei freatice va trebui s fie cu aproximativ 56 0C mai cald, adic de cca 2 0C. De altfel scderea temperaturii apei din sol atrage dup sine nrutirea performanelor i a eficienei pompei termice: o scdere a temperaturii de la 1 0C la 6,5 0C conduce la o scdere a performanei pompei termice cu 15%. n mod simetric, n perioada de funcionare n regim de rcire o cretere a temperaturii de la 21 la 32 0C va reduce performana instalaiei cu cca 9%, iar a eficienei cu 25%.pdc cu sonde de adincime (SAU verticale) Se recomanda cand nu se dispune de spatiu suficient in jurul constructiei.

Forajele se pot executa pina la 250m. In general sondele de adincime se foreaza la100m iar in cazul ca nu sunt conditii la 50m.

Puterea de extragere a caldurii cu sonde de adancime:

sedimente uscate: 30W/ml

ardezie basalt 55W/ml

piatra densa cu conductibilitate termica ridicata: 80W/ml

sol cu circulatie puternica a apei freatice: 100W/ml

Distanta dintre sonde este de minim 5m. Puterea termic extras printr-un pu se recomanda a fi de cca 7 10, 5 kW. n fiecare pu se introduce o conduct n form de bucl U. Aceste bucle sunt conectate la conductele de colectare-distribuire plasate orizontal n anuri i care fac legtura cu pompa termic amplasat n cldire. Conform normelor n vigoare (ISO-13256) temperatura standard a fluidului din buclele de colectare este pentru nclzire de 0 0C iar pentru rcire de 25 0C.

Adncimea de forare depinde de puterea termic a pompei termice (fig.11).Pompele termice frecvent ntlnite pe pia sunt n gama de puteri 1030 kW, fiind ns n continu extindere. Preurile de achiziie a pompelor termice scad odat cu creterea puterii acestora ( o pomp termic de 1,7 kW cost aproximativ 1000 $, iar una de 5 kW revine la un pre cuprins ntre 2000 i 3000 $, ns la puteri ce depesc 10 kW preul poate ajunge la 40005000 $). Dac supradimensionarea pompei termice conduce la funcionarea ciclic exagerat a acesteia, subdimensionarea sa atrage consumuri suplimentare de combustibil pentru sistemul de nclzire auxiliar; acesta din urm trebuie dimensionat cu atenie avnd n vedere temperatura medie a aerului din timpul iernii.Folosirea PDC in cooperare cu izvoare geotermale de mare adancime, ce au temperaturi de mii de grade C ( aceste izvoare numindu-se si" izvoare de roca fierbinte") este posibila doar dupa ce acestea din urma au pierdut potentialul si au ajuns la temperaturi compatibile cu functionarea unei PDC.

Schema de principiu a unei instalatii de recuperare a caldurii din straturile de mare adancime (roca fierbinte) ale Pamantului si transformarea ei in energie electrica si energie termica de incalzire.

Sistemul cu sonde verticale are acelasi principiu la baza cu cel al captatoarelor plane.

Ca avantaje: fiabilitate ridicata, nu ocupa spatiu mare, COP ridicat (avind in vedere ca "sursa rece" este mai" calda" ca in cazul captatoatrelor plane), nu necesita aprobari speciale de mediu.

Dezavantaje: investitie mai mare, necesita utilaje speciale, personal bine pregatit in executia lucrarii. Sistemele cu PDC sol-apa care utilizeaza distributia caldurii si frigului in pereti printr-o retea de vase capilare, reuseste sa realizeze racirea pasiva (SISTEMUL KAPITHERM-fig. 13.).

pdc cu vaporizare directaLa sistemul cu vaporizare directa nu mai exista un circuit separat de captare, circuitul agentului frigorific avind rolul de circuit de captare, fiind ingropat direct in sol, devenind captatorul "sursei reci".

Acest circuit "direct" este realizat din teava de cupru fara suduri si cu un manson de protectie din polietilena. Circuitul se ingroapa la cca. 1-1.5m si se aseaza pe un pat de nisip.

Avantajele sistemului sunt: COP foarte ridicat, fiabilitate mai mare fata de sistemul cu captatoare plane, se micsoreaza suprafata ocupata de captatoare fata de sistemul cu captatoare plane.

Dezavantaje: este limitata plaja de putere (pana la 30-50kW).

La dimensionare se tine cont de calitatea solului.

Un sistem cu totul original si cu avantaje suplimentare in functionare, este sistemul NEURA care are un schimbator de caldura intermediar, un sistem electronic de reglare a turatiei compresorului functie de sarcina, iar agentul frigorific R407C este inlocuit cu gaz lichefiat (propan).

Prin dimensionarea adecvata a compresorului se obtine un sistem cu performanta foarte ridicata si cu un inalt grad de fiabilitate. O consecinta directa a acestor avantaje este reducerea spatiului necesar captarii cu cca 15-20% si implicit marirea plajei de putere. Functionarea lina a compresorului mareste substantial durata de functionare si duce la cresterea randamentului PDC. Aceste sisteme depasesc orice asteptari ajungand la un COP aproape de 7 cu functionarea in regim de turatie redusa si ecart minim de temperatura.

Un avantaj major al sistemului NEURA este si faptul ca PDC este amplasata in exteriorul casei intr-o cutie speciala din fibra. Nu ocupa spatiu, nu produce zgomot.

pompa de caldura apa apa (Sistemele geoexchange)Sistemul apa-apa este numit si sistem de captare cu bucla deschisa.

Apa freatic este extras printr-un pu forat n sol n vederera utilizrii sale la nclzire, respectiv la rcire. Apa freatic provine din spaiile goale existente n straturile geologice neconsolidate (nisip i pietri) precum i din cele consolidate (gresie i roc vulcanic). Viteza de curgere a apei prin vaporizator nu trebuie sa depaseasca 0.8m/s

Unitatea geologic capabil s furnizeze, printr-un pu, suficient ap freatic pentru scopuri practice, denumit acvifer este alimentat continu cu apa din precipitaii, sau cu cea de suprafa. Fisurile existente n roc formeaz un sistem de comunicare prin care circul apa freatic permind rencrcarea acviferului pe msur ce puul este exploatat n vederea produciei de ap.

Variaiile de temperatur de la suprafaa solului influeneaz temperatura apei freatice pn la adncimi de cca 10 m Fig.6.

La adncimi cuprinse ntre 10 m i 20 m temperatura apei freatice rmne relativ constant la valori cu 1 la 2 0C mai ridicate dect temperatura medie anual [7]. Gradientul geotermal care apare la adncimi mai mari, ctre centrul pmntului, face s creasc temperatura solului cu 1 0C la fiecare 35 m.Puurile forate cu un diametru de 150 mm sau mai mare pot fi autosusinute, avnd o adncime de 500 m sau chiar mai mult. Pentru aplicaii rezideniale este suficient un singur pu cu adncime de cca 215 m comparativ cu aplicaiile comerciale n care sunt necesare dou puuri cu adncime de 450 m. Partea superioar a puului care nu ptrunde n roc este cptuit cu tuburi de oel perforate, pentru a permite ptrunderea apei n pu.

Forarea puurilor se face cu tehnologia tradiional, Pentru evitarea surprii puului n timpul forrii se pot injecta lichide cu densitate mare precum cele polimerice. Acestea sunt recuperate de la suprafaa solului dup ce deverseaz.

Poate realiza cel mai ridicat COP. Un astfel de sistem apa-apa poate ajunge usor la un COP=5 si chiar il poate depasi. Poate furniza puteri mari (mii de kW), pe o singura unitate sau cupland mai multe unitati de putere mai mica.

Deoarece performanta sistemului depinde de o seama intraga de factori, s-au impus o serie intreaga de norme :

calitatea apei: apa potabila; apa extrasa din straturile freatice trebuie reinjectata in sol (putul de injectie trebuie sa fie amplasat la min. 15m in aval fata de directia de curgere a apei in panza freatica)

pentru fiecare kW termic instalat este necesar un volum minim de apa de 160litri/ora, adica 0.16mc/ora (la min 8 C), debitul trebuind asigurat in orice moment de putul de extractie;.

Proiectele destinate aplicaiilor rezideniale sunt concepute s extrag 35 kW/pu (Standing Column Well, SCW), n timp ce la aplicaiile comerciale ating valori de 246 kW/pu. De regul, producia de ap a unui astfel de acvifer este mai mic de 40 l/min. Producii mai mari se pot obine n cazul unor puuri ce au fost forate n zona unei fracturi mai mari, sau n locaii n care acviferul are n subsolul su materiale compozite neconsolidate, precum nisip i/sau pietri. Pentru aplicaii rezideniale sunt necesare debite de 1115 l/min, iar pentru cele comerciale valorile pot ajunge la 1939 l/min. Productivitatea unui astfel de pu depinde de mai muli factori, precum transmisivitatea acviferului, grosimea sa i proiectul puului.

Un proiect bine ntocmit va furniza un debit de ap suficient din acvifer, evitnd ins perforaii prea mari n tuburile de consolidare a puului, precum i o sit cu ochiuri exagerate care va favoriza ptrunderea n pu de materiale care vor distruge pompa de ap, sau sistemul geotermal. Construcia sistemelor geotermale implic n mod necesar proiectarea de ctre un inginer hidrogeolog pe baza informaiilor geologice specifice inclusiv a testelor zonei respective O abordare integrat a ntregului sistem bazat pe analiza sa multidisciplinar va aduce nemijlocit i economii de energie.Sistemele geotermale cu pompe termice sunt cele mai eficiente energetic, nepoluante pentru mediul nconjurtor i eficiente din punct de vedere al costurilor, conform statisticilor efectuate de organizaii de specialitate precum Agenia de Protecie a Mediului (EPA) din SUA. Sistemele geotermale de pompe termice de tip bucl deschis ofer eficiene energetice comparabile cu cele de tip bucl nchis ns la costuri substanial mai reduse. Acest tip de stocare/exploatare a energiei termice n acvifere este n continu extindere, mai ales c pe aceast cale nu se mai degaj bioxid de carbon n atmosfer.

O caracteristic a sistemelor geotermale de pompe termice este investiia iniial relativ mare comparativ cu alte sisteme convenionale destinate nclzirii i rcirii. La preul pompei termice se adaug cel de forare care variaz n funcie de condiiile geografic i de cele subterane fiind cuprins ntre 40 i 45 Euro, respectiv 120160 RON pentru fiecare metru forat. Din acest motiv se dovedesc mai economice puurile de tip SCV comparativ cu puurile duble de producie respectiv reinjecie, Fig.8.a. Datorit economiei de energie aceste sisteme se amortizeaz n doi pn la zece ani, dup care cheltuielile de ntreinere i cele legate de energie devin mult mai reduse comparativ cu cele aferente sistemelor convenionale de nclzire i condiionare a aerului evitndu-se totodat degajarea unor cantiti importante de gaze cu efect de ser.

PDC apa-apa are un rol deosebit de important in industrie sau in exploatarea la maximum a izvoarelor geotermale. Apele reziduale sau apele geotermale cu temp. maxime de 28-30 C pot fi cu succes valorificate. In cazul apelor geotermale izvorul poate fi multiplicat prin folosirea in cascada a mai multor PDC. Evident se va tine cont de calitatea apei, acest impediment putind fi evitat prin folosirea unor schimbatoare de caldura adecvate (anticorosive).

PDC apa-apa poate fi utilizata si prin exploatarea apei din lacuri, fluvii, ape de tunel, baraje (care au temperaturi > 8 C). Si in aceste situatii calitatea apei fiind esentiala. Folosirea unor filtre corespunzatoare poate rezolva cu succes acest impediment.

In cazul utilizarii PDC apa-apa este bine de stiut ca se poate folosi apa extrasa din sol la racirea directa (pasiva)a spatiilor. Costurile de exploatare ale unui astfel de sistem sunt neglijabile (doar pompa de extragere a apei din put si pompele de recirculare). Exista, totusi si sisteme care fac exceptie.

Sistemul KAPITHERM prezentat anterior poate fi cu usurinta adaptat si la PDC apa-apa si cu sistem de distributie de joasa temperatura normal (podea, pereti, ventiloconvectoare).

Sistemul cu turatie variabila tip ECO de la NEURA este aplicat si la PDC apa-apa. PDC AER-APASistemele cu aer sunt utilizate rar, la sistemele de incalzire in general, datorita eficientei scazute a agentului termic aerul. Sistemele reprezentative sunt cele cunoscute sub denumirea generica de "aer conditionat" sunt de fapt PDC aer-aer iar COP-ul lor este sub 3).

Pompele termice avnd ca surs de cldur aerul ambiant nu sunt eficiente n domeniul temperaturilor ambiante apropiate de punctul de nghe al apei:

pe de o parte depunerea de zpad/ghea pe vaporizator impune degivrarea sa periodic (la 30, 60, sau 90 de minute, n funcie de climat i umiditatera atmosferic) cu implicaii directe asupra coeficientului de performan;

n al doilea rnd n zonele climatice caracterizate de temperaturi sczute ale aerului ambiant aceste pompe nu mai pot funiza cldur n condiii ct-de-ct eficiente tocmai n sezonul rece, adic tocmai atunci cnd ar trebui s asigure mcar o parte a cldurii necesare confortului.

Pompele termice sunt economice din punct de vedere funcional dac coeficientul de performan, COP este mai mare dect 2,5; de aceea utilizarea acestora sub temperaturi exterioare de 0 0C nu este convenabil, impunnd intrarea n funciune a unei surse de cldur auxiliare. n vederea utilizrii ntr-o msur mai redus a surselor auxilare de energie (de exemplu rezistene electrice) prezint interes coborrea temperaturii punctului de echilibru, ceea ce se poate realiza fie prin mbuntirea performanei termice a anvelopei cldirii, fie prin alegerea unei pompe termice de capacitate mai mare dect cea rezultat din sarcina de rcire. ns o supradimensionare a capacitii de rcire va determina, n perioada cald a anului, o funcionare ciclic excesiv cu consecine n disconfortul de temperatur i n nivelul de umiditate i care va conduce la scoaterea prematur din uz a pompei termice. Perioada de amortizare a pompelor termice avnd ca surs de cldur aerul este de 2 pn la 7 ani.Dezavantajul major al sistemului este faptul ca nu poate functiona monovalent la temperaturi foarte scazute (incepand de la cca.-15C).

Aceste PDC pot functiona bivalent- paralel monoenergetic prin folosirea unei rezistente electrice care intra in functiune la temperaturi foarte scazute ( sub -15 C). Datorita acestui fapt puterea de incalzire este limitata.

Cu toate ca PDC aer apa are cel mai scazut COP dintre toate PDC la care facem referire, ea este, alaturi de PDC sol-apa, una dintre cele mai vandute PDC din Europa. Este utilizata atat la sistemele de preparare a apei calde menajere cat si la incalzire.

Prin cuplarea cu panourile solare a unei PDC aer- apa se realizeaza un sistem ultraeficient de producere a apei calde menajere si chiar si pentru incalzirea pe timp de iarna.Sistemul aer- apa-poate fi utilizat pe scara mare si la incalzirea piscinelor: PDC aer-apa se poate ingloba in sisteme de improspatare si racier a aerului din anumite incaperi in paralel cu producerea apei calde menajere. Exista o larga varietate de modele de PDC aer- apa combinate cu sisteme de aerisire si ventilatie. Aceste sisteme se preteaza in special la dotarea caselor cu consum scazut de energie (case eficiente) sau la utilarea caselor passive (in interiorul site-ului veti gasi referiri la aceste constructii). Punctul de echilibru definete temperatura de la care devine necesar utilizarea unei surse suplimetare de cldur. La pompele termice avnd ca surs de cldur aerul punctul de echilibru se situeaz n domeniul valorilor negative, dar apropiate de zero Celsius.

Apele de suprafa

Cea mai ieftin soluie ce se poate adopta pentru amplasarea circuitului de conducte colectoare este imersarea acestuia n apa acumulat sub forma unui iaz, sau unui lac mai ales dac este situat n apropierea cldirii. n timpul verii instalaia va lucra pentru climatizare deversnd n lac cca 1% din aportul solar maxim, iar n timpul iernii va prelua din apa acestuia aproximativ 6,6 W/m2. Ca urmare a faptului c densitatea maxim a apei corespunde temperaturii de 4 0C la fundul lacurilor apa nu nghea niciodat fiind ntotdeauna cu 2,8 la 5,6 0C mai cald dect cea de la suprafa. Aceasta nltur necesitatea utilizrii propilen glicolului din conductele colectoare.

Conductele colectoare sunt realizate cel mai frecvent din polietilen, polibutilen sau polietilen de densitate ridicat PE 3408. Conductele din cupru folosite cu succes (datorit conductivitii termice mult superioare sunt suficiente lungimi de trei-patru ori mai scurte comparativ cu cele din plastic) nu au ns durabilitatea celor din PE 3408 sau polibutilen.

Apele reziduale de la spltorii, fabrici, sau de la condensatoarele rcite cu ap ale instalaiilor frigorifice sau de condiionare a aerului se dovedesc atrgtoare din punctul de vedere al temperaturii, respectiv al coeficientului de performan, ns tratarea ei naintea utilizrii este preferabil chiar dac n cazul unei proiectri adecvate se poate renuna la aceasta.

-Scheme de pompe de caldura cu valorificarea diferitelor resurse energetice.

Pentru cresterea performantelor pompelor de caldura s-au dezvoltat diferite structuri de alcatuire a acestora, cu sisteme de control eficiente si diferite scheme de integrare in sisteme complexe de valorificare a energiilor regenerabile.

In figura alaturata este prezentata schema de principiu pentru un sistem hibrid cu PDC si panouri solare numit PDC solara.

In anexa 1 unt prezentate o serie de scheme.

In cadrul unei teze de doctorat care a avut ca subiect studiul schemelor de pompe de caldura de tip standard, realizata la GENEVA s-au prezentat rezultatele analizei realizata pe cazuri reale.

Realizarea unui sistem hibrid de producere a energiei termice solare cu producerea energie termice cu pompa de caldura si prepararea apei calde este sustinuta de urmatoarele argumente:

energia solara termica nu permite deservirea continua a solicitarilor de incalzire/racire ale unei cladiri decat prin intermediul unui stocaj termic, oneros si dificil de realizat. Combinatrea unei pompe de caldura cu o instalatie solara este in acest caz o masura de crestere a eficientei unui sistem de valorificare a energiilor regenerabile.

combinarea unei pompe de caldura cu o instalatie solara permite diminuarea sarcinii termice a pompei de caldura, respectiv lungimea circuitelor si lucrarilor de realizare a acestora.

In conceptia schemei trebuie sa se tina cont de urmatoarele aspecte.

evitarea amestecului de temperatura ridicata si joasa, deoarece incalzirea apei la temperatura ridicata are drept consecinta negativa scaderea COP pompa caldura.

respectarea separatiei producere apa calda sanitara-incalzire cladire atat pentru circuitul solar cat si pentru cel al pompei de caldura.

prelevarea energiei pentru incalzire din partea inferioara a boilerului. integrarea stocajului pentru incalzire in boilerul de apa calda.punerea la punct a unui sistem de reglalj care sa tina cont de toti parametri de interes.

Schema prezentata mai sus prezinta o functionare eficienta si prezinta avantajele:

Respecta nivelu de temperaturi

Simplifica la maximum schema generala

Suprima functionarea organelor inutile.

PARTICULARITATI ALE UTILIZARII POMPELOR DE CALDURA IN DOMENIUL INSTALATIILOR PENTRU CONSTRUCTII.Distribuia cldurii n cldire i temperaturile aferente

La pompele termice cu puteri cuprinse n gama 7 45 kW frecvent ntlnite n diverse instalaii rezideniale temperaturile cele mai convenabile din circuitul nclzit de condensator se situeaz ntre 35 C i 55 C. n aceste condiii se utilizeaz sistemele de nclzire de joas temperatur ngropate n pardosealA. Apa este rcit n sezonul cald la valori cuprinse n intervalul 4,513 0C, iar n sezonul rece este nclzit la 4652 0C. La prepararea apei calde de consum sunt de regul necesare temperaturi de acelai ordin de mrime; prin urmare, pentru evitarea pericolului legat de contaminarea cu bacteria legionella, dar i pentru utilizarea sistemelor de nclzire mai vechi, care lucrau cu temperaturi peste 55 0C, se pot mbunti performanele pompelor termice prin utilizare ciclului cu economizor sau prin injecie de vapori. Pentru obtinerea unor temperaturi mai mari de 55 0C mergind pina la 650C utilizind ca agenti termodinamici R404A, respectiv R407C este necesara o comprimare mai accentuata (un raport de comprimare mai mare) ceea ce conduce la ridicarea temperaturii in compresor la valori care afecteaza ungerea acestuia. Pentru a evita acest neajuns este convenabila injectia de vapori reci in compresor.

Aceste soluii impun utilizarea compresoarelor cu priz intermediar, care deocamdat nu sunt larg accesibile pe pia. Chiar dac sistemul prezint o complexitate sporit, elemente suplimentare n schem i costuri mai mari, totui beneficiile obinute cu ajutorul ciclului cu economizor (flexibilitatea de descrcare, capacitate de dezumidificare sporit, i funcionare mai bun) vor promova aceast nou tehnologie n viitor.Consumul de energie i degajrile de gaze cu efect de serEficiena ridicat a sistemelor GHP conduce la reducerea energiei consumate n vederea asigurrii confortului termic. Adesea energia necesar pompei termice este produs prin arderea unui combustibil fosil i prin urmare eficiena crescut a acesteia va implica un consum mai mic de resurse epuizabile. Costurile cu energia pot fi mai mici dect cele ale altor sisteme de nclzire convenionale mai ales cele electrice, sau cu combustibil lichid. Trebuie inut seama i de faptul c introducerea unei pompe termice va crete consumul de energie electric i va scdea cheltuielile cu combustibilul gazos .

a) b)

Fig. Pompele termice realizeaz economii importante de energie ntruct acoper cca 2/3 din necesarul de energie termic din cldura preluat din sol (a). ns costurile anuale legate de energia consumat depind n mare msur de condiiile climatice (zona geografic) i de tipul de energie utilizat pentru nclzirea convenional (b).

Conform Environmental Protection Agency (EPA) pompele termice geotermale pot reduce consumul de energie cu pn la 44% comparativ cu pompele termice avnd ca izvor de cldur aerul i cu pn la 72% comparativ cu nclzirea bazat pe rezistene electrice caracteristic instalaiilor convenionale de condiionare a aerului. n cazul utilizrii pardoselii radiante se pot obine economii ce pot atinge 30% comparativ cu caloriferele clasice.

Pompele termice contribuie la protecia mediului nconjurtor prin reducerea emisiilor de gaze cu efect de ser, ca urmare a utilizrii mai eficiente a energiei nscriindu-se prin aceasta n msurile ce vizeaz limitarea schimbrilor climatice.

Fig. . Degajrile de noxe, n spe a bioxidului de carbon, reprezint un criteriu de mare importan n alegerea tipului de instalaie pentru nclzire/rcire. Concluzii

Comoditatea de instalare a pompelor termice avnd ca surs de cldur aerul a fcut ca acestea s se extind iniial cel mai repede ns cele de sol (GW) au o flexibilitate mai mare: nu depind de variaiile temperaturii ambiante, nu necesit degivrarea, au o eficien sezonier mai mare.

Durata de via a pompelor termice este considerat a fi de 1520 ani. Unii productori indic chiar o perioad de 25 de ani. Elementul critic este compresorul care poate funciona fr defeciuni 5 pn la 10 ani. Unii productori ofer garanii de 1 an pentru compresor

Instalarea pompelor termice geotermale reprezint un proces complex n care sarcina termic a cldirii trebuie adaptat la cea a pompei, iar cuplarea acesteia la sistemul de colectare din sol joac de asemenea un rol important. ntregul sistem trebuie s corespund cu precizie att sarcinii de nclzire ct i celei de rcire i dezumidificare. De aceea coordonarea celor trei tipuri de lucrri, anume cele legate de instalarea n sol a elementelor de colectare, apoi alegerea, amplasarea i instalarea pompei termice propriu-zise i n final sistemul de distribuie din cldire constituie un imperativ fr de care succesul proiectului nu poate fi asigurat. Eventualele informaii existente referitoare la puuri din zon trebuie verificate pe teren. Amortizarea investiiei pentru pompele termice, conform unui studiu efectuat n SUA este cuprins ntre 8 ani (bibliotec public, cldiri publice) i 6,5 ani (casa unifamilial).

Reducerea cheltuielilor pentru nclzire/rcire, precum i a degajrilor de bioxid de carbon constituie premizele extinderii n viitor a instalrii i utilizrii pompelor termice n contextul schimbrilor climatice tot mai evidente, dar i a epuizrii resurselor de combustibili fosili.

Fig. 1. Previzionarea evolutiei consumului de energie. (sursa: Jean-Marc Jancovici-2006)

Fig.1. Schema de principiu a pompei termice

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush EMBED PBrush

Fig. Sistem integrat de incalzire/racire si preparare a.c.c.

Sursa: OKO ENERGY SYSTEMS

EMBED PBrush

Clapet sens unic

Apometru

Boiler

Fig. 8. Schem alcture preparator solar cu circulaie direct

EMBED PBrush

Fig.7. Preparator solar de ap cald cu termosifon (doc. Tecsol)

Fig.6. Evoluia anual a temperaturii n straturile din sol aflate n vecintatea suprafeei pmntului (pentru o temperatur medie anual a aerului de 89 0C). [6]

Fig .11.

Sub-ansamblu

de

stocaj

Sub-ansamblu

de

transfer

Sub-ansamblu

de

captare

Sub-ansamblu

de

distribuie

Reglaj

Camera web inteligenta

Pentru identificare situatii de risc

Cos ventilare

Ferestre multifunctionale

Cu auto-curatire, depoluare,

difuzie optima a luminii

Planseu incalzitor

Put energetic

Sistem de Stocaj al caldurii sau frigului. Un amestec de apa+glicol circula prin conducte preluind caldura (iarna) sau frigul (vara) din sol.

Vitraje solare

Servesc la producerea de

apa calda si electricitate

Bazin recuperare apa ploaie

Panouri solare hibride (fotovoltaice-termice)

Surse de producere a energiei electrice si termice

Put canadian

(schimbator caldura sol-aer: incalzeste/raceste aerul)

Sistem de gestiune centralizat

Senzori biologici

Materiale performante

Senzori prezenta

Oglinda inteligenta

Robot domestic

Transporta gunoiul, ...

Congelator inteligent

Afiseaza continutul si propune meniul in corelatie cu dieta utilizatorului

Turbina eoliana

Sursa de producere

a energiei electrice

Baterii

Stocheaza energia produsa cu pilelede combustibil, turbinele eoliene, panourile solare

Camera web inteligenta

Recunoastere situatii de risc

Supraveghere copii

Turbina eoliana

Sursa de producere

a energiei electrice

Fig.2. Estimarea variatiei temperaturii la suprafata solului pe perioada 1000-2100 (sursa: Jean-Marc Jancovici, 2006)

Fig. 3. Repartitia consumului mondial de energie pe sectoare (sursa: Word Resources Institut 2003)

Fig. 4. variatia COP functie de ecartul de temperatura sursa rece-sursa calda.

Fig. 5. Regimuri de functionare (sursa www.Kelvin.pdc)

Fig. 7.

Fig. 8

Fig. 10.

Fig.9.

EMBED PBrush

Fig.10.

Fig .12.

Fig. 14

Fig. 15

Fig. 13. SISTEMUL KAPITHERM

PDC aer-apa cu modulul de aer in interior

PDC aer-apa cu modulul de aer in exterior

PDC aer-apa cu modulul de aer in exterior

PDC aer-apa cu modulul de aer in exterior

EMBED Excel.Sheet.8

Fig. 6. Preparator solar de ap cald cu termosifon

Vedere general

principiu

Fig. 5. Preparator solar de ap cald cu autostocare

Vedere general

principiu

t1= 10 (C

Ap rece

Clapet sens unic

apometru

Pomp circulaie agent primar

t1= 10 (C

Ap rece

Clapet sens unic

Apometru

(h

Adaos

Ap rece

Pomp circulaie

Robinet sferic, normal deschis

Van de echilibrare

Clapet antiretur

Supap automat de aerisire

filtru

Reductor de presiune

Supap de securitate

Sond de temperatur

Regulator diferenial de temperatur

Intrare ap rece

Ieire ap cald

Rezervor

acumulare

Fig. 9. Schem alctuire preparator solar cu schimbtor

Intrare

ap rece

Ieire

ap

cald

Vas de expansiune

Reductor de presiune

Supap de securitate

Sond de temperatur

Regulator diferenial de temperatur

Pomp circulaie

Robinet sferic, normal deschis

Van de echilibrare

Clapet antiretur

Supap automat de aerisire

filtru

Fig.10. Schem alctuire preparator solar cu schimbtor vitanjabil

Pomp circulaie

Robinet sferic, normal deschis

Van de echilibrare

Clapet antiretur

Supap automat de aerisire

filtru

Vas de expansiune

Reductor de presiune

Supap de securitate

Sond de temperatur

Regulator diferenial de temperatur

Ieire

ap

cald

Boiler

Intrare

ap rece

Parte de instalaie ce poate fi supusa la ger

Partea interioar a instalaiei

Intrare

ap rece

Parte de instalaie ce poate fi supusa la ger

Partea interioar a instalaiei

Pomp circulaie

Robinet sferic, normal deschis

Van de echilibrare

Clapet antiretur

Supap automat de aerisire

filtru

Vas de expansiune

Reductor de presiune

Supap de securitate

Sond de temperatur

Regulator diferenial de temperatur

Ieire

ap

cald

Boiler

Aport electric

Fig.11. Schem alctuire preparator solar cu schimbtor i rezisten electric nglobat

Fig. 12. Schem alctuire preparator solar cu schimbtor i surs hidraulic de adaos

Pomp circulaie

Robinet sferic, normal deschis

Van de echilibrare

Clapet antiretur

Supap automat de aerisire

filtru

Vas de expansiune

Reductor de presiune

Supap de securitate

Sond de temperatur

Regulator diferenial de temperatur

Ieire

ap

cald

Sursa hidraulica adaoh

Schibbtor solar

central

Intrare apa rece

Fig. 13.

Fig. 14

Fig. 15.

Fig. 16

Fig. 17.

Fig. 18.

CAPTATOARE SOLARE

PLANEU INCALZITOR

APA RECE

SPRE SURSA DE ADAOS APA CALDA DE CONSUM

pompe

Regulator

Fig. 19.

CENTRAL

APA AMESTECATA

APA RECE

APA AMESTECATA

PLANEU INCALZITOR

de exemplu investitiile pentru implementarea energiilor solare cor creste cu 5 miliarde de euro anual

Michael KRAUS, Optimizarea sistemelor hibride de producere a energiei termice solare si cu pompe de caldura, Geneva , 2003

_1227952057.xlsChart2

1.2845

1.373375

1.471

1.5997

1.741

1.868375

2.0045

2.1794

2.3669

2.532775

2.7074

2.9285

3.1622

3.4085

3.6674

Temperatura aerului ambiant, grd C

Coeficientul de performanta

Sheet1

-231.2845

-20.51.373375

-181.471

-151.5997

-121.741

-9.51.868375

-72.0045

-42.1794

-12.3669

1.52.532775

42.7074

72.9285

103.1622

133.4085

163.6674

Sheet1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Temperatura aerului exterior, grd C

Coeficientul de performanta

Sheet2

Sheet3