Pompa de calduraCe este pompa de caldura?Formularea lui Causius a pricipiului II al termodinamicii afirma ca "intr-un proces arbitrar, caldura trece de la sine doar de la corpurile cu temperatura mai mare la corpurile cu temperatura mai mica. Cu alte cuvinte, fara cheltuiala de lucru mecanic este imposibil sa se transfere caldura de la un corp mai rece la un corp mai cald". Cu timpul, oamenii au incercat sa realizeze transferul de caldura de la un corp cu temperatura mai mica, la un corp cu temperatura mai ridicata. Astfel a aparut pompa de caldura, dispozitiv care, prin intermediul lucrului mecanic, permite transferul caldurii de la o sursa catre un alt corp, de cele mai multe ori acesta avand o temperatura mai ridicata decat corpul sursa.Majoritatea pompelor de caldura functioneaza prin manipularea unui "agent frigorific", fluid ce poate trece prin procese de evaporare si condensare. Aceste dispozitive sunt formate din 4 componente: compresor, condensator, ventil de expansiune si vaporizator.

Principiul de functionareIn compresor, fluidul aflat in stare gazoasa se afla la presiune si temperatura mare. El este trimis catre condensator, prin intermediul caruia se realizeaza un schimb de caldura. Astfel, temperatura gazului scade si incepe procesul de condensare; in urma acestei faze rezulta un lichid aflat la presiune mare si temperatura moderata. Urmeaza un proces de scadere a presiunii, realizat in ventilul de expansiune si in urma caruia temperatura fluidului scade si mai mult (dupa cum se poate observa in figura). Ajuns in vaporizator, are loc un al doilea schimb de caldura, in urma caruia lichidul primeste caldura, pana cand ajunge la temperatura de evaporare, moment in care trece din nou in compresor si intregul ciclu se repeta.Pentru a functiona, pompa de caldura are nevoie de 3 componente: un corp cu temperatura scazuta (ex: apa, aer, sol) aflat in vaporizator, numit sursa rece, agentul frigorific aflat la o temperatura mai mica decat a sursei reci si care conform principiului II al termodinamicii va primi caldura; un corp aflat in condensator, care va primi caldura de la agentul frigorific, numit agent termic.Intr-un astfel de sistem este esential ca agentul frigorific sa ajunga la o temperatura suficient de mare atunci cand este comprimat, deoarece conform legii a doua a termodinamicii caldura nu poate trece dintr-un mediu rece la unul mai cald. Practic, acest lucru inseamna ca agentul frigorific trebuie sa ajunga la o temperatura mai mare decat cea ambientala n jurul schimbatorul de caldura din partea de presiune inalta. n mod similar, lichidul trebuie s ajung la o temperatur suficient de scazuta dupa expansiune pentru a putea absorbi energie termica din mediul rece, adica lichidul trebuie sa fie mai rece decat mediul inconjurator in jurul schimbatorului de caldura din partea de joasa presiune. In special, diferenta de presiune trebuie sa fie suficient de mare pentru ca fluidul sa condenseze in partea fierbinte si sa se poata inca evapora in regiunea de presiune mai mica, la partea rece. Cu cat se doreste o diferenta de temperatura mai mare, cu atat diferenta de presiune necesara va fi mai mare si prin urmare, mai multa energie necesara pentru a comprima fluidul. Astfel, n cazul tuturor pompelor de caldura, eficienta energetica (cantitatea de caldura mutata pe unitate de lucru mecanic consumat) scade cu cresterea diferentei de temperatura.

Clasificarea pompelor de calduraIn functie de sursa rece si agentul termic, intalnim mai multe tipuri de pompe de caldura: Pompe aer-aer/aer-apa: aceste pompe folosesc ca sursa de energie aerul, pentru a raci/incalzi spatii inchise (interiorul locuintei) si apa (in cazul pompei aer-apa). Instalarea acestor dispozitive este recomandata in zone unde temperatura aerului nu scade sub 0C. Pompe sol-apa: Aceste pompe de caldura folosesc ca sursa de energie caldura constanta a solului. In timp ce in Romania temperaturile variaza intre extreme de la temperaturi mari vara pana la temperaturi mult sub 0C pe timul iernii, la cativa metri sub suprafata pamantului temperaturile sunt constante variind intre 7-21C. Aceste temperaturi, ca intr-o pestera, sunt mai mari decat temperatura aerului iarna si mai mici decat temperatura aerului pe timp de vara.Acest avantaj este folosit de pompele de caldura sol-apa utilizand o sonda geotermala. Pompe de caldura apa-apa: Aceste pompe de caldura folosesc ca sursa de energie caldura apei. La cativa metri sub pamant, in puturi, temperaturile, sunt constante, iar in lacuri sub adancimea de 2m apa nu ingheata niciodata, fapt ce permite utilizarea acestor ape in realizarea schimbului de caldura. Pe langa acestea mai exista si pompe de tip sol-aer si apa-aer, desi sunt intalnite mai rar.

In functie de fenomenul chimic/fizic ce sta la baza lor, pompele de caldura se mai pot clasifica in: Pompe de caldura cu comprimare de vapori, actionate electric: acest dispozitiv, folosit in scopul incalzirii locuintelor, prezinta multe avantaje fata de alte sisteme de incalzire, unul dintre acestea fiind consumul scazut de energie electrica in raport cu energia termica obtinuta. Pompe de caldura cu comprimare de vapori, actionate de un motor cu ardere interna: datorita motorului, prin intermediul acestor pompe se realizaeaza schimbul de caldura mai rapid fata de cele electrice, insa acestea necesita combustibil, ducand la costuri mai ridicate. Pompe de caldura cu absorbtie, actionate de gaze (GAHP): In cazul acestei pompe de caldura, agentul frigorific este inlocuit cu un amestec de apa si amoniac iar compresorul este inlocuit cu un arzator de gaz. Unele dintre aceste pompe functionaza atat prin incalzire, cat si prin racire. In cazul incalzirii: solutia de apa si amoniaceste incalzita de flacara arzatorului provocand evaporarea si separarea amoniacului. Vaporii fierbinti de amoniac trec prinevaporator : apa se incalzeste sivaporii se racesc(condenseaza). In faza lichida ei sunt trimisi printr-un restrictor in condensator. Aici are locevaporarea amoniacului sipreluareacaldurii din mediul exterior. Vaporii de amoniacse amesteca impreuna cu apa caldain absorber-regenerator (redevin solutie bogata)sisunt recirculati de pompa de solutie in generator, de unde ciclul se reia. In procesul de racire: De data aceasta, vaporii fierbinti de amoniac din generator sunt trimisi in condesator unde se racesc cedand caldura aerului exterior. In condesator amoniacul devine lichid si isi continua apoi ciclul frigorific prin evaporator . Aiciabsoarbe caldura de la apa ce trebuie racita si trece in faza gazoasa. In absorber este amesteca cusolutia saracaseparata din generator si devinesolutie bogata. Sub actiunea pompeisolutia este trimisa din nou in generator, de unde ciclulse repeta.

Aplicatii ale pompelor de caldura in viata de zi cu ziPrincipiile pompelor de caldura isi gasesc aplicatii in multe dispozitive de uz casnic. Exemplele includ: Frigiderul si congelatorul: cele doua dispozitive folosesc pompa de caldura pentru a obtine o temperatura interioara mai joasa decat a mediului ambiant. Aparatele de aer conditionat: sunt pompe de caldura de tip aer-aer, formate din doua componente: o unitate interioara si una exterioara. Important de retinut este faptul ca intre cele doua unitati nu are loc un schimb de aer, ci de caldura, iar unitatea interioara preia aerul din incapere si transmite caldura catre unitatea exterioara. Efectul invers poate fi obtinut de anumite aparate: unitatea exterioara preia caldura din mediu si o trimite catre cea interioara, care o transmite in incapere.

Avantajele pompelor de calduraFata de alte surse de incalzire, pompele de caldura prezinta cateva avantaje semnificative. Dintre acestea, mentionam: Existenta unor surse gratuite de caldura de tipul: aer (aerul exterior sau aerul evacuat prin instalatiile de ventilare), apa (apa de suprafata, apa freatica, apa calda uzata evacuata prin instalatiile de canalizare, ape geotermale) si sol. Posibilitatea utilizarii aceleiasi instalatii, printr-o simpla inversare a ciclului, pentru racire in anotimpul calduros. Reducerea semnificativa a emisiilor de CO2 si a costurilor. Inlaturarea inconvenientelor provocate de utilizarea combustibililor clasici (transport, stocare, poluare) Utilizarea, in majoritatea cazurilor, a dispozitivelor silentioase. Inlaturarea pericolului de explozie: pompa de caldura nu foloseste flacara deschisa. Capacitatea acestora de a se adapta oricarui tip de locuinta.

Schemele diferitelor pompe de caldura

Pompa de caldura cu comprimare de vapori, actionata electric.

Pompa de caldura cu comprimare de vapori, actionata de un motor cu ardere interna.

Pompa de caldura cu absorbtie actionata de gaze (GAHP).

Surse de documentarehttp://www.fidelitas.ro/despre-pompe-de-caldura.htmlhttp://www.ratioterm.ro/index.php?p=news&act=show&cid=3http://pompedecaldura2005.ro/echipamente/pompe-de-caldura/principiul-de-functionare-al-pompei-de-caldura/#.VLbVq3n9mmQhttp://www.frigomac.ro/principiu-functionare-aparate-aer-conditionat.htmlhttp://www.naturenergy.ro/pompele-de-caldura-avantaje-dezavantaje-si-riscuri-158853.htm#.VLhHn3n9mzkhttp://www.kip.ro/Cum-functioneaza-pompa-de-caldura-cu-absorbtie-GAHP.html*infoID_5-categories_detailsTehhttp://ro.instalbiz.com/news/1-full-news-t-o-noua-pompa-de-caldura-cu-absorbtie-de-gaze-naturale_418.htmlhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Pomp%C4%83_de_c%C4%83ldur%C4%83