Poenaru Cecilia Ms14 [611216]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
060042 București, Splaiul Independenței, nr. 313, sector 6

POMPA DE CALDURA GEOTERMALA NIBE F1145
PENSIU NE PITESTI

STUDENT: [anonimizat] –Mariana POENAR U
Grupa: MS14

2

CUPRINS

1. Pompe de căldură ………………………………………………………………………….. .
1.1 Rolul pompelor de căldură ……………………………………………………. ……… .
1.2 Evoluția utilizării pompelor de căld ură ………………………………… …………. ..
1.3 Surse de căldură………………………. ……………………………………….. ………..
1.4 Principiul de funcționare a unei pompe de căldură ……… ………… ……… …
1.5 Regimuri energetice de funcționare……………………………………… ……….. .
1.6 Eficiența termică a pompelor de căldură . COP ……………………………….. .
1.7 Clasificarea pompelor de căldură ………………… ……………………………….. .

2.Studiu d e caz -PENSIUNE PITESTI ……………………………………………..
3. Avantajele pompelor de caldura …………………………………………….
4. Bibliografie ……………………………………………………………………….

3 1. POMPE DE CALDURA

1.1. Rolul pompelo r de căldură

Dintre diferitele forme de energie , utilizate in actuala etapa de dezvoltare a tehnicii ,energia termica
are ponderea cea mai mare in balanta energetica a unei tari .Datorita acestui fapt, se depun eforturi sustinute
pentru gasirea cailor op time de folosire a energiei termice ,cu scopul scopul economisirii resurselor
energetice primare de combustibili.
Crizele petroliere din anii 1973 si 1979, impreuna cu discutiile asupra energiei pe care le -au generat,
au determinat o puternica con stientiza re a problemelor legate producerea si utilizarea energiei.
Cateva dintre acestea sunt :
-crestere a permanenta la nivel mondial a consumului de combustibili ;
-puternica dependenta a unor stat e (in special a celor puternic dezvoltate) de importul de
energie ;
-poluarea mediului ambiant datorita emisiilor de substante nocive precum si prin caldura degajata.
Se apreciaza ca de la inceputul erei noastre pana in 1990 , s-a consumat o cantitate de energie
echivalenta cu 420 miliarde ton e de comb ustibil conventional. Aceeasi cantitate se apreciaza ca va fi
consumata in perioada 1990 -2018 si mai tarziu in intervale din ce in ce mai scurte. Aceasta crestere a
consumului mondial de energie –chiar si in conditiile scaderii consumului pe cap d e locuito r – se datoreaza
in primul rand puternicii cresteri demografice din tarile in curs de dezvoltare. In conformitate cu ultimele
rezultate ale cercetarilor din domeniul resurselor de energie , se apreciaza ca rezervele disponibile si
exploatabile de c ombustibi li fosili sunt echivalente cu 1263 miliarde tone de combustibil conventional.
Aceasta cantitate este de circa trei ori mai mare decat cea care va fi consumata in perioada 1990 –
2018. Din analiza consumului total de energie primara din cadrul Un iunii Eur opene, se poate vedea ca
aproximativ 82% se face in domeniul rezidential si cel industrial. Din aceasta 47% este utilizata pentru
incalzirea locuintelor si pentru producerea caldurii necesare diverselor procese industriale .Se estimeaza ca
aproxim ativ 30% din energia aferenta proceselor industriale este eliberata la debite si temperature care ar
permite o reutilizare a acesteia. Aceasta reprezinta 12% din consumul total de energie primara.

In anumite cazuri ,de exemplu in scopuri de confort sau in anumite procese tehnologice, energia
termica trebuie sa aiba un potential termic redus, corespunzator unor temperaturi care nu depasesc 100…150
șC. Prin arderea combustibililor clasici ,chiar si ai celor inferiori enrgia termica se obtine la un nivel term ic
ridica t ce corespunde unor temperaturi cuprinse intre1500…2000 șC.
La acest nivel ,exergia caldurii – partea maxima care poate fi transformata in lucru mecanic – are
valori insemnate ,iar utilizarea in scopuri cum ar fi incalzirea apei intr -un cazan de apa fierb inte duce la
pierderi energetice insemnate si reducerea eficientei instalatiei .In aceste conditii, solutia rationala consta in
valorificarea imenselor cantitati de caldura care pot fi preluate din mediul ambiant. O astfel de solutie o
reprezinta utilizare a pompelor de caldura pentru incalzire si prepararea apei calde menajere. Pompele de

4 caldura ofera posibilitati tehnice efective pentru economisirea de energie si reducerea emisiilor de CO 2.
Pompele de caldura ofera premisele tehnolo gice necesare pentru a folosi e ficient energia solara
inmagazinata in apa, sol si aer sub forma de caldura ecologica. Ele obtin aproximativ trei sferturi din energia
necesara pentru incalzire din mediul inconjurator, iar pentru restul utilizeaza ca energie de actionare curentul
electric dupa cum reiese din figura 1.1.

Figura 1.1. Schema energetica a pompei de caldura

Utilizarea pe scara larga a surselor regenerative de energie este impiedicata datorita
neeconomicitatii acestora sau a suprafetelor mari necesare. V ariatiile zilnice sau sezoniere la nivelul sursei
de energie reprezinta o piedica suplimentara.
Pompele de caldura – ca sisteme de conversie a energiei – sunt masini termice care pot ridica
calitatea caldurii de la un nivel scazut de temperatura pana la un nivel ri dicat de temperatura. Ele pot furniza
in mod obisnuit caldura pana la temperaturi de 120 0C.
Pentru incalzirea cladirilor, caldura este necesara la o temperatura mai mica de 90 0C, ceea ce
inseamna ca pompele de caldura pot furniza pentru intreaga piata di n domeniul incalzirii cladirilor, asta
reprezentand 26% din consumul total de energie primara. Datorita temperaturilor mai mari de 400 0C
necesare in industrie, pompele de caldura pot furniza numai 2% din intregul necesar de caldura.
Functionarea oricarei instalatii de incalzire produce emisii poluante. De exemplu cazanul pe
combustibil lichid al unei instalatii de incalzire si prepararea apei calde menajere pentru casa unei singure
familii produce in medie pe an: 6kg funingine, 41kg acid sulfuric, 18kg mon oxide de carbon, 38 kg ozid de
azot si 1200 kg dioxid de carbon. Toate aceste substante prezinta ele insele un pericol pentru mediul
ambiant, contribuind totodata la cresterea efectului de sera.
In cazul utilizarii energiei electrice si a termofi carii in scopul incalzirii, emisiile de substante nocive
se deplaseaza catre centralele termo -electrice sau catre centrele de teroficare, astfel incat la locul de
producere a caldurii nu sunt eliberate noxe poluante, contribuind la scaderea poluarii aerulu i in zone le dens
populate mai ales in perioada de iarna.
Desi majoritatea pompelor de caldura sunt actionate de energie electrica, marindu -se in acest fel
consumul de electricitate, tot se va reduce consumul total de combustibili fosili atunci cand sunt in locuite
sistemele conventionale de incalzire. Modul in care pompele de caldura vor reduce emisiile poluante

5 depinde de tehnologia pe care o inlocuiesc aceste pompe si de sursa de energie de actionare.
In cazul in care energia de actionare este energie elec trica, re ducerea depinde de modul de
producere a acesteia. Daca energia electrica nu este produsa pe baza de combustibili fosili, se asteapta o
reducere foarte puternica chiar si atunci cand energia electrica este produsa d in combustibili fosili , pompele
de caldur a pot reduce emisiile de dioxid de carbon cu 30 pana la 50% in comparatie cu cazanele clasice.
Reducerea se datoreaza faptului ca este nevoie de o energie mult mai mica de actionare.

Activitate a de cercetare trebuie orientata in urmatoarele direc tii:
 gasirea de noi agenti de lucru care sa posede un potential minim de distrugere a ozonului si
o contributie cat mai mica la efectul de sera si sa nu prezinte toxicitate sau imflamabilitate;
 ridicarea eficientei pompelor de caldura prin utilizarea de no i cicluri de lucru, de agenti
termici de lucru si de componente constructive optimizate;
 realizarea de pompe de caldura pentru temperaturi ridicate;
 determinarea echilibrului optim dintre calitatea echipamentelor ( in scopul limitarii
scaparilor, a crest erii dura tei de viata si a sigurantei) pe de o parte, si timpul de recuperare a
investitiilor pe de alta parte.

1.2. Evolutia utilizarii pompelor de caldura

Avand in vedere ca pompele de caldura isi extrag o mare parte de energie din mediul inconju rator (
apa , pamant, aer) sunt considerate a fi o sursa de energie regenerabila in Elvetia, Olanda, Danemarca,
Finlanda si Norvegia .
In Uniunea Europeana, pompa de caldura ar putea contribui la onorarea unor angajamente privind
furnizarea unui procent de 12% din co nsumul intern de energie din sursele regenerabile.
In USA, pompa de caldura este din ce in ce mai folosita, iar dezvoltarea acesteia este sustinuta de
Agentia de Protectie a Mediului Inconjurator din USA.Acelasi lucru se intampla si in Canada und e
Minister ul Resurselor Naturale isi ofera tot sprijinul in aceste sens.
In Elvetia, pompa de caldura acopera deja 40% din noua piata de desfacere avand ca obiectiv
atingerea unui procent de 50% pana in 2010. Datorita sprijinului venit din partea Biroului Federal de
Energie, pompa de caldura reprezinta subiectul unor campanii stimulative in continua crestere in lupta
impotriva efectului de sera si a folosirii energiei regenerative.
In Germania, piata pompelor de caldura a crescut cu 23% intre 1997si 1998.
Suedia, dej a echipata cu pompe de caldura, are ca obiectiv dublarea numarului de pompe de caldura
instalate, ajungand la un numar de 620.000 pana in 2010.

6 1.3. Surse de caldura

Dupa cum s e stie , pompele de caldura produc aproximativ trei sferturi d in energia ne cesara pentru
incalzire din energia solara acumulata in mediul ambiant , iar pentru restul folosesc energia electrica.
Energia solara este ecologica si regenerativa.
In figura 1.2. se prezinta distributia radiatiei solare la nivelul atmosferei si a solului astfel:
 19% este absorbita de vapori, ozon si praf;
 8% este disipata in atmosfera;
 4% este absorbita de catre nori;
 17% este reflectata de catre nori;
 6% este reflectata de catre pamant;
 46% este absorbita de catre pamant.

Figura 1.2. Dis tributia radi atiei solare

Temperatura surselor naturale ca aerul, solul, apele freatice si de suprafata, variaza in concordanta
cu variatia anuala a temperaturii cu o atenuare si o defazare in timp mai mare sau mai mica. Aceasta
inseamna ca tocmai atunci cand necesar ul de caldura este maxim avem cel mai mic disponibil de caldura de
la sursele naturale.
Prin urmare sursele naturale care depind in mica masura de temperatura exterioara sunt cele mai
indicate in procesul de alimentare cu caldura al locuintelo r.
In figura 1.3. este prezentata variatia medie a temperaturii pentru sol, aer si apa freatica pe parcursul
intregului an.

7

Figura 1.3. Variatia temperaturii surselor naturale pe parcursul intregului an

Se observa ca apa freatica ( reprezentata cu ve rde) are temp eratura cea mai constanta pe parcursul
intregului an. Solul (reprezentat cu galben inchis) are temperatura cea mai constanta pe parcursul intregului
an. Solul (reprezentat cu galben inchis) prezinta o variatie mai mare de temperatura fata de ap a freatica.
Aerul (reprezentat cu galben deschis) prezinta cele mai mari variatii de temperatura pe parcursul intregului
an de aceea nu este recomandat pentru incalzirea cladirilor.
Pentru utilizarea practica a surselor de energie, pe langa o temperatura c at m ai consta nta pe
parcursul intregului an mai trebuie respectate urmatoarele criterii :
 disponibilitate suficienta;
 capacitate cat mai mare de acumulare;
 nivel cat mai ridicat de temperatura;
 regenerare suficienta;
 captare economica;
 timp redus de astepta re;
 sa nu fie coroziva;
Pe langa sursele naturale de energie care reprezinta de fapt acumulatori de energie solara se mai
poate utiliza si caldura evacuata din diferite procese tehnologice.
Aerul ambient si cel evacuat din sistemele de climatizare, solul s i apa freatic a sunt surse de caldura
pentru pompele de caldura de puteri mici, in timp ce apa de mare, lac sau rau, rocile, apa geotermala si apa
tehnologica sunt utilizate pentru pompe de caldura de puteri mari.

8 Aerul ambient este gratis si disponibil pe ste tot, re prezentand cea mai obisnuita sursa de caldura
pentru pompele de caldura. Acele pompe de caldura care utilizeaza aerul drept sursa de caldura ating insa
coeficienti de performanta sezonieri cu 10 -30% mai redusi decat in cazul utilizarii apei ca s ursa de cal dura.
Aceasta se datoreaza in special scaderii rapide a randamentului si puterii odata cu scaderea temperaturii
exterioare, a diferentei relativ mari de temperatura din vaporizator si a e nergiei suplimentare necesare pentru
degivrare si pentru f unctionarea ventilatoarelor.
In conditii climatice blande si umede, pe suprafata vaporizatorului se acumuleaza gheata, ceea ce
duce la scaderea puterii si a randamentului pompei de caldura. Degivrarea bateriilor se realizeaza prin
inversarea ciclului funct ional al po mpei de caldura sau prin intrarea in functiune a unei rezistente electrice.
In acest mod creste consumul de energie, iar COP -ul total al pompei de caldura va scadea odata cu cresterea
frecventei degivrarilor.
Eficienta totala poate fi marita pr in controlu l frecventei cu care se face degivrarea mai degraba
decat prin controlul timpului de functionare.Utilizarea aerului drept sursa de caldura se recomanda in special
in cazul cladirilor existente, unde pompele de caldura aer -apa sau aer -aer isi pot aduce cont ributia la
incalzire prin functionarea in sistem bivalent, completand deci incalzirea clasica bazata pe arderea unui
combustibil.
Puterea termica a agregatelor de pompa de caldura functionand cu aer ca sursa de caldura este
stabilita de catre co nstructorul acestora inca din fabrica.Pompele de caldura aer -apa pot functiona pe
perioada intregului an, intocmai ca si pompele de caldura ce extrag caldura din sol sau din apa freatica.
Trebuie insa observat ca puterea termica de incalzire a unei astfel de pompe de caldura variaza
foarte mult in functie de temperatura aerului utilizat ca sursa de caldura. Astfel, la inceputul si sfarsitul
perioadei de incalzire (toamna si primavara), puterea termica de incalzire este mult mai mare decat in cea
mai rece zi a anului s i simtitor mai mare decat necesarul de caldura al cladirii (daca pompa de caldura a fost
gandita sa functioneze in regim monovalent).
Din acest motiv, un astfel de tip de pompa de caldura trebuie dotata cu un sistem de reglare a puterii
termice livrate con sumatorului de caldura.
Aerul evacuat din sistemele de climatizare reprezinta o sursa de caldura obisnuita pentru pompele
de caldura din cladirile comerciale si rezidentiale. Prin recuperarea caldurii din aerul evacuat, pompele de
caldura realiz eaza incalz irea apei si/sau a spatiilor. In timpul perioadei de incalzire sau chiar in decursul
intregului an este necesara functionarea continua a sistemului de climatizare -ventilare. Unele tipuri de
pompe de caldura sunt astfel proiectate incat sa utiliz eze atat ae r ambiant cat si aer evacuat.

In cazul cladirilor mari, pompele de caldura avand ca sursa de caldura aerul evacuat sunt de multe
ori cuplate cu sisteme de recuperare a caldurii de tip aer -aer.
Apa freatica prezinta o temperatura constanta (4 -100C) in mult e zone. Pentru utilizarea ei sunt
folosite sisteme inchise sau deschise.

9 In sistemele deschise, apa subterana este pompata, racita si apoi reinjectata intr -un put separat sau
returnata catre apa de suprafata. Sistemele de suprafata trebuiesc pr oiectate cu m are atentie, pentru evitarea
problemelor legate de inghet, coroziune si colmatare. Sistemele inchise pot fi si sisteme cu detenta directa
(in care agentul termic de lucru vaporizeaza in interiorul tevilor montate subteran), sau sisteme cu agen t
intermediar .
Sistemele cu agent intermediar prezinta in general performante tehnice mai scazute, dar sunt mai
usor de intretinut. Dezavantajul major al acestor pompe de caldura este costul ridicat al lucrarilor pentru
exploatarea sursei de caldura. Exis ta totodata p osibilitatea unor constrangeri suplimentare generate de
legislatia privitoare la protectia stratului de apa freatica si la preintampinarea poluarii solului.
Solul prezinta aceleasi avantaje ca si apa freatica, si anume are temperaturi medii an uale ridicate .
Caldura este extrasa cu ajutorul unor conducte ingropate orizontal sau vertical in sol, iar sistemele pot fi de
asemenea cu detenta directa sau sisteme cu agent intermediar.
Capacitatea termica a solului depinde de umiditatea acestuia si de cond itiile cl imatice. Datorita
extragerii de caldura din sol, temperatura acestuia va scadea in decursul perioadei de incalzire. In regiunile
foarte reci, cea mai mare parte a caldurii este extrasa sub forma de caldura latenta, atunci cand solul
ingheata. Cu t oate aces tea in timpul perioadei de vara, radiatia solara incalzeste solul, iar refacerea
potentialului termic este posibila in totalitate.
Solul prezinta capacitatea de a inmagazina sezonier caldura provenita de la soare, lucru care
conduce la obtiner ea unei tempe raturi relativ constante a acestei surse de caldura si la atingerea unor
coeficienti sezonieri de performanta de valori ridicate.
Contributia energiei geotermice – adica a acelui flux de caldura indreptat de la interiorul catre
exteriorul pama ntului – este atat de redusa incat poate fi neglijata. Rezulta deci ca energia extrasa d in sol de
catre acest tip de pompe de caldura provine aproape exclusiv de la soare. Pompele de caldura pentru cladirile
de locuit si care utilizeaza solul drept sursa de caldura sunt astazi executate sub forma de instalatii compacte,
ce pot fi montate cu usurinta in cladire.
Caldura preluata de la sursa de caldura este transportata cu ajutorul unui amestec antigel, al carui
punct de inghet se situeaza la circa -150C. Prin aceasta se a sigura faptul ca sonda nu va ingheta in timpul
functionarii.
Extragerea caldurii din sol se poate face cu ajutorul unui sistem de tevi din material sintetic, cu o
mare suprafata de trasfer.
Caldura geotermala poate fi utilizata ca sursa de c aldura acolo unde apa freatica este foarte putina
sau lipseste total. Adancimea forajelor atinge 100…200m.
Atunci cand este necesara o ca pacitate termica ridicata, forajele se fac inclinat pentru a cuprinde un
volum mai mare de stanca. Acest tip de pompa de caldura e ste intotdeauna conectat la un sistem de agent
intermediar realizat din conducte din plastic. Unele dintre pompele de caldura de acest tip destinate
cladirilor comerciale utilizeaza masivul pentru acumularea caldurii sau a frigului. Costurile ridicate ale
operatiunilor de foraj impiedica insa utilizarea caldurii geotermale ca sursa pentru pompele de caldura
domestice.

10 Apa de rau si de lac este in principiu o sursa foarte buna de caldura, dar are ca principal dezavantaj
o temperatura scazuta in timpul iernii (apropiata de 00C).
Din acest motiv trebuiesc luate masuri de siguranta pentru a evita inghetatrea vaporizatorului.
Apa de mare este o sursa excelenta de caldura si este utilizata in special pentru pompe de caldura de
puteri medii si mari. L a adancimea d e 25 -50m, apa de mare are temperatura constanta de 5 -80C, iar
formarea ghetii nu mai constituie o problema (Punctul de inghet este la -20C).
Se pot folosi atat sistemele cu detenta directa cat si sistemele cu agent intermediar. Pentru
preinta mpin area coro ziunii si a colmatarii cu substante organice trebuiesc luate masuri constructive speciale
in realizarea schimbatoarelor de caldura a pompelor si a conductelor.
Apa tehnologica se caracterizeaza prin temperaturi constante si relativ ridicate i n tot timpul anului.
Principalele probleme sunt legate de distanta pana la utilizator si de variatia fluxului de caldura transportat.
Ca posibile exemple privind sursele de caldura din acesta categorie sunt: efluentii provenind din canalizare
(apa de canal izare tratata si netratata), efluentii industriali, precum si apa de racire (pentru condensare) de la
procese industriale sau din producerea de energie electrica.

1.4. Principiul de functionare al pompelor de caldura

Modul de funcționare al pompei de căldură corespunde modului de func ționare al unui frigider
după cum se vede și din figura urmatoare:

Figura 1. 4. Func ționarea po mpei de căldu ră

11 În cazul frigiderlui, agentul de răcire scoate căldura cu ajutorul vaporizatorului, iar prin in termediul
cond ensatorului aparatului, aceasta se transfe ră in încăpere. În cazul po mpei de căldu ră, căldura se extrage
din mediul înconjur ător (sol, apă, aer) și se conduce la siste mul de încălzire. Circuitul agregatului de
răcire se realiz ează conform legilor fizicii.
Agentul de lucru, un lichid care atinge punctul de fierbere la o te mperatură re dusă, se conduce
într-un circuit inchis și consecutiv se evapo ră, se co mprimă, se condensează și se destinde. În vaporizator
se află agent de lucru lichid la presiune redusă.
Nivelul de te mperatu ră al căldurii ecologice din vapori zator este mai ridicat decât domeniul de
temperaturi de fierbere corespunzător presiunii agentului de lucru. Această diferen ță de temperatu ră
conduce la o trans mitere a căldurii ecologic e asupra agent ului de lucru, iar agentul de lucru fierbe și
vaporizează. Căldura necesară se preia de la sursa de căldură. Vaporii rezulta ți din agentul de lucru se
aspiră continuu din vaporizator de către compressor și se co mprimă. În ti mpul co mprimării c resc presiunea
și temperatura vaporilor.
Vaporii agentului de lucru ajung din compresor în condensator care este înconjurat de agent
termic. Te mperatura agentului ter mic este mai redu să decât te mperatura de condensare a agentului de
lucru, ast fel încât vaporii se răcesc și se lichef iază din nou.
Energia preluată în vaporizator și supli mentar, energia electri că transferată prin co mprimare, se
eliberează în condensator prin condensare și se trans feră agentului ter mic.În continuare se recirculă
agentul de luc ru pr in inter mediul unui ventil de destindere în vaporizator. Agentul de lucru trece de la
presiunea ridicată a condensatorului la presiunea redusă a vaporizatorului. La intrarea în vaporizator se
ating din nou presiunea și te mperatura ini țială , si astfel circuitul se închide.

1.5. Regimuri energetice de functionare ale pompelor de caldura

Regimul de funcționare a pompelor de căldură, trebuie adaptat la tipul sistemului de încălzire al
obiectivului pe care îl deservesc, dacă acesta este deja realizat, iar po mpele de căldură înlocuiesc
echipamente existente funcționând cu combustibili clasici. În aceste situații, o restricție importantă este
reprezentată de faptul că temperatura maximă pe care o pot realiza pe tur pompele de căldură este de 55°C,
iar pes te ace astă temp eratură pompele de căldură pot funcționa doar în cuplaj cu alte surse de încălzire.
În clădirile noi, sistemul de încălzire va fi special proiectat pentru aceste echipamente și va fi
caracterizat prin nivelul redus al temperaturii agentului de înc ălzire. Î n cazul încălzirii prin pardoseală și/sau
pereții laterali, temperatura agentului de încălzire, poate cobori până la valori de cca. 35°C pe tur, sau chiar
sub această valoare.
Din punct de vedere al soluțiilor tehnice utilizate pentru încălz ire și preparar e a apei calde menajere,
există mai multe regimuri posibile de funcționare a pompelor de căldură:

– Regim de functionare monovalent – pompa de căldură este unica sursă de căldură;
– Regim de functionare bivalent – pompa de căldură este util izată în combin ație cu o altă sursă de căldură
care funcționează cu combustibil solid, lichid sau gazos, echipamente de captare a energiei solare, etc;

12 – Regim de functionare monoenergetic – pompa de căldură este utiliztă în combinație cu un alt sistem de
încălz ire care funcționează tot cu energie electrică. Cea mai întâlnită situație de acest tip, este cea în care apa
caldă menajeră este doar preîncălzită în pompa de căldură, fiind utilizat și un alt dispozitiv de încălzire a
apei, fie un încălzitor electr ic ins tant, fie o rezistență electrică montată în boilerul pentru prepararea apei
calde menajere.
În cazul utilizării pompelor de căldură în regim monovalent sau monoenergetic, un interes deosebit
este prezentat de utilizarea sistemului de tarifare dife rențiat ă a energ iei
electrice pe timp de zi și de noapte, vacua care în România este disponibil la cerere și care poate reduce
semnificativ valoarea facturilor de energie electrică. Regimul de functionare conteaza foarte mult la
dimensionarea PDC:
– PDC supradi mensionat a pe langa faptul ca mareste costurile de investitii duce la o functionare
defectuoasa a pompei ajung andu-se la porniri si opriri mai dese si implicit la uzura vacuate a
echipamentului.
– PDC subdimensionata duce la marirea timpului de f unction are cu ac eleasi efecte de uzura a
componentelor.

1.6. Eficienta termica a pompelor de caldura .Coeficientul de performanta

Cu o pompă de căldu ră se poate mări, prin alimentarea cu energie mecani că vacuate ic surselor
de căldu ră neutilizabile ca de exemplu aerul, apa freatică sau solul. Pentru a ob ține un indice de putere
momentan ridicat se tinde să se ajungă la puterea vacua pe tur de 35șC, la încălzirea prin pardoseală .
Cantitatea mai mare de căldură, cea cu care de exe mplu se ali mentează o instala ție de încălzire nu
provine de la energia de acționare a compresorului, ci este în principal energie solară care se acu mulează
pe cale vacuat în sol, aer sau a pă.
Aceas tă cantitate poate fi în funcție de tipul acumulatorului de căldură, mai ales de nivelul de
vacuate ic, de trei până la cinci ori mai mare decât energia cu care se ali mentează compresorul.
Coeficientul de performanta C OP al unei pompe de caldura , reprezinta raportul dintre puterea de
incalzire a acesteia si puterea electrica absorbita de la retea. Acesta depinde de ecartul de temperature dintre
sursa rece si sursa calda.
Pompele de caldura functioneaza cu atat mai eco nomic ,cu cat diferenta dintre vacuate ic
mediului ales ca sursa energie(sursa rece) si vacuate ic agentului termic din circuitul de incalzire (sursa
calda) este mai redusa . De aceea se vor folosi sisteme de incalzire care functioneaza la vacuate ic
coborate : ventiloconvectoare , incalzire in pardoseala , in pereti.

13
Cu cât diferen ța de vacuate ic dintre sursa de căldu ră și instala ția de utilizat căldura este mai
vac cu atât mai mare (mai bun) este indicele de putere. Eficien ța termică medie anuală β a instala ției cu
pompe de căldu ră se calculează ca raport dintre căldura cedată pe timp de un an de către instala ția de
pompe de căldură și puterea electrică absorbită de către instala ția de po mpe de căldu ră pe ti mp de un an
(relația 1.2)

β = Q Wp / W (1.1)
,unde :
QWp- este cantitatea de caldura descarcata de catre instalatie pe parc ursul unui an ,in KWh;
W- este energia electrica cu care se alimenteaza instalatia pet imp de un an in KWh .

1.7. Clasificarea pompelor de caldura

Sunt cunoscute mai multe vacua de vedere în confor mitate cu care sunt clasificate instala țiile de
pompe de căldu ră, o clasificare vacuate și riguroasă fiind foarte difici lă din cauza nu meroaselor tipuri
constructive și condi țiilor de funcționare.
În funcție de modul de realizare al ciclului de func ționare, precum și de forma energiei de
antrenare există ur mătoarele tipuri de po mpe de căldu ră:
-Pompe de căldu ră cu comprimare mecanică de vapori sau gaze, pre văzute cu co mpresoare cu
piston, turboco mpresoare, co mpresoare elicoidale antrenate de motoare electrice sau ter mice.În cazul
acestei pompe de căldură este posibilă atingerea unor vacuate ic ridicate cu ajutorul sistemelor în mai
multe trepte, dar acestea sunt complexe și necesită investi ții mari.
Proble ma cheie constă în găsirea unor fluide vacuat să condenseze la vacuate ic peste 120șC.
Utilizarea amestecurilor non-azeotrope poate contribui la soluționarea proble mei și per mite chiar atingerea
unei e ficiențe ridicate.
-Pompe de căldu ră cu comprimare cinetică, prevăzute cu compresoare cu jet (ejectoare) și care
utilizează energia cinetică a unui jet de ab ur. Datorită randa mentului foarte scăzut al ejectoarelor și al
consu mului ridicat de abur de antrenare acest tip de po mpe de căldu ră este din ce în ce mai pu țin utilizat.
-Pompe de căldu ră cu comprimare termochimică sau cu absorb ție care consu mă energie termică,
electrică sau sola ră. Ele prezin tă avantajul de a utiliza căldura recuperabilă cu un preț sc ăzut și nu prezin tă
părți mobile în mișcare
-Pompe de căldu ră cu compresie -resorb ție se află încă în stare experi mentală dar sunt foarte
promițătoare deoarece combină avantajele sistemelor cu co mpresie cu cele ale siste melor cu absorb ție.
Aceste pompe sunt vacuat să atingă vacuate ic ridicate de până la 180 șC și valori ridicate ale
eficien ței. Agen ții termici de lucru pot fi solu ții binare vacuate ic.

14 -Pompe de căldu ră termoelectrice bazate pe efectul Peltier și care consu mă energie electrică.
După puterea instala tă pompele de căldură pot fi:
-instala ții mici: folosite pentru prepararea apei calde sunt realizate în co mbinație cu frigiderele
având o putere de până la 1 K W.
-instala ții mijlocii: destinate în principal pentru climatizare și încălzire pe întreaga durată a anului
în locuin țe vacuate mici și birouri. Puterea necesară acționării este cuprinsă între 2 până la 20 KW iar
puterea ter mică poat e ajunge până la 100 K W.
-instala ții mari: pentru condi ționare și ali mentare cu căldură.
Aceste instala ții sunt cuplate de regulă cu instala ții de ventilare, de multe ori având și sarcină
frigori fică servind la răcirea unor spa ții de depozitare sau servin d patinoare artificiale. Puterea de
acționare este cuprinsă între câtiva zeci și sute de KW iar puterea ter mică depășește în general 1000 K W.
-instala ții foarte mari: folosite în industria chimică, far maceutică pentru instala ții de vaporizare,
concentrare, distilare. Puterea termică depășește câteva mii de KW și din această cauză sunt ac ționate
numai de co mpresoare.
În func ție de domeniul de utilizare a l pompelor de căldură se pot clasifica în:
-Pompe de căldu ră utilizate pentru încălzirea și condi ționarea aerului în clădiri. Aceste po mpe de
căldu ră utilizează aerul vacuate ic ca sursă de c ăldură, fiind reco mandabile în regiunile cu cli mat
temperat.
-Pompe de căldu ră folosite ca instala ții frigorigice și pentru ali mentarea cu căldură. Aceste po mpe
de căldu ră sunt utilizate succesiv pentru răcire în timpul verii și pentru încălzire în timpul iernii.
-Pompe de căldu ră folosite ca termocompresoare. Acestea sunt utilizate în domeniul
instala țiilor de distilare, rectificare, congelare, usca re, etc.
-Pompe de căldu ră utilizate în industria alimentară ca termocompresoare precum
și în scopuri de condi ționare a aerului sau vacuat a acestuia în cazul întreprinderilor de produse zaharoase,
vacuate i cel al antrepozitelor frigorifice de carne.
-Pompe de căldu ră destinate industriei energetice. În acest caz , ele sunt folosite pentru încălzirea
camerelor de comandă, sursa de căldu ră fiind, spre exemplu, apa de răcire a condensatoarelor sau căldura
vacuate de la generatoarele și transfor matoarele electrice.
-Pompe de căldu ră utilizate pentru recuperarea căldurii din resursele energetice secundare.
Se recomandă valori ficarea prin intermediul pompelor de căldură a caldurii evacuate prin
condensatoarele instala țiilor frigorifice sau a energiei apelor geotermale.
-Pompe de căldu ră folosite în industria de prelucrare a laptelui – acestea sunt utilizate si multan
pentru răcirea laptelui și prepararea apei calde.
După felul surselor de căldură utilizate pompele de căldu ră pot fi:
-aer-aer: au ca sursă de c ăldură aerul vacuate ic și folosesc aerul ca agent pur tător de căldu ră în
clădirile în care sunt montate. La acest tip de instal ații inversarea ciclului este deosebit de ușoară astfel în
sezonul rece instala ția este utilizată pentru încălzire iar în sezon ul cald pentru cond iționare.

15 -apă-aer: folosesc ca sursă de căldură apa de suprafa ță sau, de adânci me apa caldă vacuate din
industrie, agentul purt ător de căldu ră fiind aerul
-sol-aer: folosesc ca sur să de căldu ră solul iar agentul purtător de căldu ră este aerul.
-soare -aer: folosesc ca sursă de căldură energia termică provenită de la soare prin radia ție iar
agentul purtător de căldu ră este aerul.
-aer-apă: folosesc ca sursă de căldu ră aerul iar ca agent purt ător de căldu ră apa.
-apă-apă: folosesc ca su rsă d e căldură apa ,iar ca agent purtător de căldu ră tot apa.
– sol-apă: folosesc ca sursă de căldu ră solul iar ca agent purtător de căldu ră apa.
-soare -apă: folosesc ca sursă de căldu ră radia ția sola ră iar ca agent purtător de căldu ră apa .

2.STUDIU DE C AZ – PENSIUNE PITESTI

Pompe de c ăldură cu surs ă termic ă apa sunt pompele de căldură care utilizează căldura conținută în
sursele de apă, cum ar fi: mări, lacuri, râuri, ape subterane, iazuri, canalizări, ape reziduale.
 sunt divizate în 2 grupuri: o sistem deschis (apa dintr -o sursă, ex. lac, este pompată prin
vaporizatorul PC unde transferă căldură agentului frigorific. Apa răcită este reinjectată în
lac)
 sistem închis (apa sau saramura (foarte rar ag. frigorific) circulă printr -un schimbător de
căldură c are este imersat într -un iaz, lac, râu etc.)

Fig.2. Pompa de caldura geoter mala

Date cladire
 Suprafata utila 440 mp;
 Zidarie caramida Porotherm 35, izolatie polistiren 10;
 Tamplarie geam trip an; – Inaltime camere 2,9 m;
 Necesar de caldura calculat ~ 27, 5 Kw; in proiect prevazut cazan electric 50 Kw

16  Pompa de caldura geotermala F 1145 -17

– Vas tampon GB -VT 500;
– Modul racire pasiva PCM;
– Boiler preparare acm 500l – pentru pompa de caldura;
– Boiler preparare acm 300 l – pentru panouri solare ( pr eincal zire );
– Module hidraulice de amestec pentru circuitele de incalzire / racire in pardoseala;

Fig.2.1.Schema instalatiei

Descriere generala
 Eficienta extraordinar de ridicata (COP)
 Gama de puteri: 5 -17 kW
 Foarte usor de instalat
 Sistem modu lar pentru usurarea interventiilor
 Afisaj color cu instructiuni de utilizare si suport in diverse limbi
 Control de la distanta prin GSM (accesorii)
 Functie de programare (atat temperatura interioara si apa calda, cat si racire si ventilatie)
 Interfata de c onectare un iversala (1 port USB)
 Nivel de sunet extraordinar de scazut
 Pompe de circulatie clasa energetica A, consum redus de energie
 Design elegant, modern si universal

17 NIBE F1145 face parte dintr -o noua generatie de pompe de caldura, proiectate pentru inca lzirea
eficienta a locu intei dumneavoastra, protejand in acelasi timp si mediul inconjurator. Datorita boilerului
electric incorporat, a pompelor de circulatie si a unui sistem de control, producerea de caldura este sigura si
economica.
Pompa de caldura p oate fi conectata la un sistem optional de distributie a caldurii la temperaturi
scazute cum ar fi radiatoare, convectoare sau incalzire prin pardoseala. De asemenea, se poate conecta la
diferite echipamente si accesorii, ca de exemplu la un boiler pentru prepara re acm, free cool ing, la sisteme
de ventilatie cu recuperarea caldurii, piscina si alte instalatii de incalzire.
NIBE F1145 este echipata cu o unitate de control pentru a mentine un climat interior confortabil, in
conditii de siguranta si eficient din pun ctul de vedere al costurilor. Pe afisajul mare puteti citi si obtine
informatii detaliate despre starea si modul de functionare al echipamentului, despre temperaturile din
interiorul pompei, acest lucru eliminand necesitatea montarii unor termometre extern e.
Inaltim e 1500 mm
Latim e 600 mm
Adancim e 620 mm
Greutate neta 170-205 kg
Volu m circuit agent frigorific (R407C) * 1,5-1,8 kg

Sursa exterioara de caldura
– Serpentina ingropata in sol la adanc imea de 1,5 m;
– 3 serpentine de 300 m fiecare;
– Teava PE 80 DN 40
Instalatia interioara de incalzire / racire
– Incalzire / racire prin pardoseala, sistem HENCO, toata suprafata;
– Tub multistrat HENCO FLOOR D16mm;
– Pas montaj 10 – 15 cm;
Costuri investitie
– Echipamente CT, instalatie solara, inca lzire in pardosea la = 124.000 Lei;
– Serpentina exterioara = 11.300 Lei;
– Manopera montaj = 17.000 Lei;
– TOTAL investitie = 152.300 Lei.
– Instalatie executata in 2015
Consum energie PDC
– cost lei – Punerea in functiune s -a facut in Noiembrie 2015 ; functionare 2 a ni (19 luni);
– Consum electric in perioada nov 2015 – mai 2017 = 30.3 90 Kwh;
– Cost curent / luna = 832 Lei. (1 Kwh = 0,52 lei, poate varia conform contract)

18 Consum energie cazan electric – cost lei
– Energie echivalenta 102.534 Kwh (COP 4 la pompa de caldura);
– Cost curent / luna = 2806 Lei.
– Diferenta in plus fata de Po mpa de caldura = 1974 Lei;
– Diferenta in plus pentru 1 an = 23.688 Lei

3.Avantajele pompei de caldura

 Unul dintre beneficiile acestui sistem de incalzire est e ca asigura in dependent a fata de combustibili
(gazosi, solizi sau lichizi);
 Furnizeaza aceeasi cantitate de caldura ca si centralele pe gaze sau curent electric dar cu cheltuieli
mult mai mici legate de consum;
 Aceste tipuri de pompele pot furniza caldura necesara in in cinte iar na si aerul rece pentru
conditionare pe timpul verii;
 Nu produce noxe, deseuri rezultate in urma arderii – cum ar fi cenusa, si nu prezinta pericol de
explozie;
 Pompele de caldura pot fi instalate atat pentru locuinte normale cat si pentru vile, b locuri de
apartamente, spitale, localuri publice sau sedii ale firmelor.

 Proprietarii de case care au instalat un sistem de incalzire bazat pe pompa de caldura pot avea ierni
mai confortabile decat celialti. Caldura emanata de o centrala pe gaze, spre exe mplu, are o umiditate
scazuta, pe cand pompa de caldura degaja o temperatura cu un nivel de umiditate normal.

19 4.BIBLIOGRAFIE

1. Bălan M. Instalații frigorifice Edit Todesco Cluj -Napoca, 2000
2.Tofan I. Tehnologia frigului si climatizari in industria alimentara
3.Bălan M Utilizarea frigului artificial
4. Bălan M, Pleșa A. Instalații frigorifice Construcție, funcțio nare și calcu l. Cluj Napoc a 2002
5.Cane D. Geoexchange heating/cooling sistems 2002 – internet
6. Gavriliuc R. Pompe de căldură de la teorie la practică Edit Matrix Buc. 1999
7. Macovescu S Camere și instalații frigorifice Casa cărții de știință Cluj 2004
8. Popa B. Ter motehnică,mașini și instalații termice Edit Didactică și pedagogică Bucur ești 1971
9. Radcenco V. Instalații de pompe de căldură Edit Tehnică București 1985
10. *** Comercial earth energy systems -internet
11. *** Earth Energy Canada 2002 –internet
12. *** Ground Source Heat Pomp Project Model – internet
13. *** Mole Hill Commu nity Housing Society Project –internet
14. https://www.nibe.com.ro/produse/pompe -de-caldura -geotermale/NIBE -F1145/#technical