Aditionalul electric la pompele de caldura – Inger sau Demon ?
Autor: Nicu Avram – Inginer TRUST
16 Mai 2019 | 10:58
Sa intelegem aditionalul electric
Aditionalul este un echipament inclus in configuratia standard a unei pompe de caldura. Poate fi aditional intern sau aditional extern.
Aditionalul intern este electric si se compune dintr-o baterie de rezistente electrice ce sunt cuplate in trepte in functie de necesarul de caldura cerut de sistem. Aditionalul extern poate fi un cazan electric, pe motorina, pe gaz etc.
Nu se recomanda ca si aditional un cazan pe lemne sau peleti (inclusiv termosemineele) pentru ca timpul de reactie al acestora este foarte mare si pot crea un consum mai ridicat, deoarece, de cele mai multe ori, cererile de aditional sunt pentru valori mici de energie si pe perioade scurte de timp.
Temperatura normala de functionare este mult mai mare decat cea a pompei de caldura, si in plus functionarea este in “sarje” : cand sunt lemne in focar se furnizeaza energie multa si in exces iar dupa ce se termina lemnele scade si cantitatea de energie livrata sistemului.
Ori ca sa aduci in temperatura un cazan pe lemne sau pe peleti insemna multa energie consumata si aruncata pe cos.
Apoi, in cazul cazanelor pe lemne, e nevoie de pornire manuala, ceea ce face aproape imposibil de a corela momentul in care sistemul cere sursa aditionala (in mijlocul noptii de cele mai multe ori) si disponibilitatea noastra de a da porni cazanul/termosemineul.
De ce si cand este nevoie ?
Una din functiile aditionalului la un sistem cu pompa de caldura este de back-up al sistemului in caz de urgenta. Daca, din orice motiv, compresorul nu poate functiona, atunci este asigurat un back-up pentru instalatia mea de incalzire, si pana la rezolvarea problemei, nu vom suferi din cauza frigului.
A doua functie, si aici ajungem la miezul problemei, este de a ajuta sistemul de incalzire in momentele cu cereri bruste de energie termica.
De exemplu daca avem caderi dese de tensiune (ceea ce sunt destul de intalnite in Romania pe timpul iernii) compresorul are protectii si timpi de recuperare si nu mai reuseste sa mearga continuu, astfel nu va reusi sa furnizeze caldura catre instalatia interioara.
Aditionalul electric produce caldura in plus fata de caldura furnizata de compresorul din pompa de caldura.
Atunci cand cererea de incalzire este brusca si este mai mare de cat capacitatea pompei de caldura, aditionalul electric se conecteaza automat, in trepte pentru a suplini cererea si pentru a mentine confortul din casa.
Necesarul de incalzire al unei cladiri depinde de zona climatica in care este amplasata aceasta. In conditiile tarii noastre, acest necesar de caldura evolueaza de la valori minime in sezoanele de tranzitie (primavara, toamna) la valori maxime in perioadele geroase, numarul anual de ore cu temperatura exterioara minima fiind de 10-15% din cel total de incalzire.
Din acest motiv nu este recomandat ca pompa de caldura sa fie proiectata pentru acoperirea integrala a varfului de consum, situatie in care va functiona rar la capacitatea sa nominala.
Pentru reducerea investitiei sistemului de incalzire, pompa de caldura va fi dimensionata (aleasa) astfel incat sa acopere doar 70-75% din necesarul maxim de caldura (situatie cand va functiona si cu performante ridicate o perioada mai mare de timp), restul de caldura necesara incalzirii cladirii fiind produsa cu o sursa clasica (rezistente electrice la puteri termice reduse sau un cazan termic la puteri termice mai mari).
In acest caz, functionarea instalatiei de producere a caldurii este bivalenta: pompa de caldura fiind cuplata cu sursa aditionala de varf.
Cum lucreaza ?
In functie de modul in care s-a facut dimensionarea echipamentelor, de tipul de pompa de caldura in cauza si de cererea de energie termica, aditionalul va functiona mai mult sau mai putin.
Mai jos am facut o comparatie pe baza softului NIBE DIM pentru o casa de 150 mp, pastrand aceiasi instalatie interioara si aceleasi conditii de temperatura interioara / exterioara.
Observam ca atunci cand supradimensionam pompa de caldura pentru a elimina complet aditionalul electric, consumul electric incepe sa creasca.
Este, daca vreti, comparatia cu utilizarea unei camion doar pentru a merge la piata. Atunci cand chiar e nevoie de un camion, mai eficient este sa-l inchiriez decat sa-l cumpar si sa fiu nevoit sa-l folosesc zi de zi.
Pentru tipul de pompa de caldura SOL-Apa, a rezultat urmatoarele valori de consum functie de marimea pompei:
Din comparatiile de mai sus observam ca in cazul pompelor geotermale cu inverter, consumul scade chiar si in cazul unei usoare supradimensionari a pompei – a se vedea modelul F1155-12.
La fel si in cazul pompelor de caldura aer-apa model F2120 vs model F2040.
Este din cauza inverterului, care face ca pragul de eficienta sa porneasca de la un necesar mai mic; in fond din acest motiv aceste tipuri de pompe au si SCOP-ul cel mai mare (coeficientul de performanta pe un sezon de incalzire). Aici mai intervine si numarul de porniri ale compresorului la pompele on-off. Compresoarele prefera o functionare continua, numarul de porniri avand influenta directa asupra duratei de viata a acestora.
Cum este utilizat aditionalul in functie de cererea de energie
Aceiasi casa, isi schimba necesarul de energie pentru incalzire (respectiv racire, vara) permanent. Din acest motiv, NIBE utilizeaza sistemul de automatizare bazat pe grade minut (degree minutes).
Cand se calculeaza necesarul de caldura pentru o casa, se ia in calcul temperaturile asa cum sunt ele in normativ.
Totusi, odata la cateva ierni, pot aparea fenomene extreme, cum a fost in ianuarie 2017, cand timp de 3 zile, a batut vantul constat cu 70-80 km /h, temperatura exterioara a oscilat intre -10 si -15°C, iar in plus a nins (umiditatea in aer….). In aceste zile, temperatura resimtita (real feel) a coborat pana la -35°C !
Aceiasi temperatura a resimtit si casa si in aceasta situatie e nevoie de energie suplimentara, pana la dublu. Aditionalul, care poate pana atunci a fost doar pentru situatii de back-up, a intrat in functiune si a suplimentat necesarul urias doar pentru acele zile.
Cum poate fi diminuat aditionalul fara sa afecteze consumul si functionarea sistemului ?
Prin alegerea unei pompe cu inverter, dar atentie la ce tip de inverter. Sunt pe piata mai multe tipuri de invertere.
In Romania necesarul de caldura de calcul pentru cladiri civile si industriale, se calculeaza conform SR 1907-1 si SR 1907-2. Conform celor doua normative, in aceste cladiri, instalaţiile de încălzire, funcţionează în regim nestaţionar, ceea ce înseamnă că mărimile de stare variază în timp şi deci parametrii funcţionali şi de performanţă prezintă o anumită variaţie în timp.
Unul din factorii care definesc necesarul de caldura, este temperatura exterioara conventionala de calcul in functie de zona climatica in care este amplasata cladirea considerata.
De exemplu, pentru zona climatica III, temperatura exterioara de calcul este -18°C. Datele din arhiva meteo ne arata ca aceasta valoare, pe un sezon de incalzire, se atinge o perioada scurta de timp.
Dat fiind numărul redus al zilelor extreme din punct de vedere climatic în sezonul rece, pentru a nu supradimensiona pompa de caldura, inginerii de la NIBE Suedia, au echipat pompele de caldura pentru sectorul rezidential cu un modul electric care, in trepte de putere (maxim 9kW), astfel ajuta compresorul incat sa se asigure temperatura interioara dorita, indiferent de temperatura exterioara.
Cuplarea treptelor modulului electric aditional o face automatizarea standard a pompelor NIBE in functie de necesarul de caldura real al cladirii.
Regimul de funcţionare contează foarte mult la dimensionarea unei pompe de caldura:
- o pompa de caldura supradimensionată, pe lîngă faptul că măreşte costurile de investiţie, duce la o funcţionare defectuoasă a acesteia, ajungîndu-se la porniri şi opriri mai dese şi implicit la uzura prematură a echipamentului;
- o pompa de caldura subdimensionată duce la mărirea timpului de funcţionare cu aceleaşi efecte de uzură a componentelor;
O pompa de caldura trebuie lasata sa functioneze tot timpul; pompa, prin controlerul propriu, va sti cand sa porneasca si cand sa se opreasca pentru a satisface temperatura dorita in interior indiferent de temperatura exterioara. O pompa de caldura nu va functiona niciodata ca un cazan clasic.
Si pentru final
Foarte multe pompe de caldura de pe piata se lauda ca nu au nevoie de aditional electric, si totusi ganditi-va cum va putea face fata pompa dvs de caldura daca sunt intreruperi dese de curent, iar compresorul are protectii si timpi de recuperare, sau chiar exista o avarie si compresorul nu mai functioneaza.
Confortul nu mai este asigurat si pe “romaneste” veti ingheta de frig in casa.
Avantaje ale folosirii aditionalului electric sunt:
- Avantajul evident de a avea un backup in caz de avarie a compresorului, a ventilatorului (in cazul pompelor aer-apa) a invertorului sau a altei componente.
- In cazul caderilor de tensiune dese, toate compresoarele din pompele de caldura au nevoie de timpi de recuperare, (pentru a reporni), aditionalul electric poate interveni scurte perioade pentru a lasa compresorul sa-si revina si sa reporneasca.
- In multe cazuri tensiunea electrica de la retea nu este corespunzatoare din punct de vedere a voltajului sau a frecventei, astfel fara un aditional, compresorul nu va functiona corect iar inertia termica se va pierde, si veti consuma si mai multa energie ulterior sa reincalziti casa, decat are nevoie un aditional electric pentru a functiona o scurta durata de timp.
- In cazul unor necesitati bruste de crestere a temperaturii pe termen scurt, iar compresorul are nevoie in mod normal de timp mai mult.
- Valoare de investitie mai mica in echipamente dar si in sursa pompei de caldura (sol-apa, apa-apa) si o functionare continua a compresorului care se traduce in cresterea duratei de viata a acestuia si intr-un cosum electric mai mic.
Costurile cu un echipament supradimensionat sunt mai mari decat costul cu energia electrica suplimentara consumata de modulul electric incorporat. - Se stie ca noile cladiri sunt supuse unui proces de uscare – eliminare a umiditatii in primii ani de utilizare (citeste articolul despre umiditatea din casa). In acest timp evident ca se va consuma mai multa energie decat se va consuma ulterior, dupa intrarea in regim normal a cladirii. Si in aceasta situatie se dovedeste utilitatea modulul electric aditional al pompelor de caldura NIBE, cu evitarea supradimensionarii.
Materiale de studiu:
https://highperformancehvac.com/heat-pump-electric-backup-heating/
https://www.sunshinerenewables.ca/need-backup-heating-system-heat-pump/
https://www.atlantic.fr/aide/pompe-a-chaleur/fonctionnement/a-quoi-sert-l-appoint-electrique/
https://hvac-talk.com/vbb/showthread.php?863352-Geothermal-and-Backup-heat
Iti place acest articol ? Vrem si noi sa stim !
(50 voturi, media voturilor: 4.64)
Loading...
