Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




loading...



AnimaleArta culturaDivertismentFilmJurnalismMuzica
PescuitPicturaVersuri

PROIECT DE DIPLOMA - Instalatia de incalzire si preparare a apei calde menajere cu ajutorul unei pompe de caldura pentru un imobil cu birouri

diverse

+ Font mai mare | - Font mai mic








DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Efectul de piramida – o necunoscuta contemporana
POLITICA NATIONALA DE SECURITATE
Modern Languages and Performing Arts - ROMEO & JULIET (the play & the film)
STRATEGIE DE CREATIE
Manila
CALCUL FOTOMETRIC
Mori pentru macinarea deseurilor din mase plastice
Nebunie in Dubai
Stropi de suflet
Procesul tehnologic de recoltare a lemnului

COLEGIUL TEHNIC DE INDUSTRIE ALIMENTARA CRAIOVA

SCOALA TEHNICA DE MAISTRII




SPECIALIZAREA: Maistru frigotehnist

PROIECT  DE  DIPLOMA

TEMA PROIECTULUI

Instalatia de incalzire si preparare

a apei calde menajere

cu ajutorul unei pompe de caldura

pentru un imobil cu birouri


Argument

Aceasta lucrare prezinta instalatia pentru incalzirea unui imobil cu birouri folosind o pompa  de  caldura.  Pompa  de  caldura  este  un  sistem  de  incalzire  care  utilizeaza  surse regenerabile de caldura.

Sistemele de incalzire care utilizeaza energie regenerabila, insotite de eficienta termica ridicata a cladirilor, sunt foarte importante pentru reducerea emisiilor de CO2  si a consumului de combustibil, subiecte de larg interes in Uniunea Europeana.

Nici  una  dintre  solutiile  de  incalzire,  care  folosesc  surse  regenerabile  de  energie  nu sunt  nici  pe  departe  mai  putin  convenabile,  sau  mai  dificil  de  utilizat  decat  solutiile moderne care  utilizeaza  combustibili  lichizi  sau  gazosi,  datorita  posibilitatii  de  reglare  a puterii  si  a controlului automatizat.

Prima  parte  a  lucrarii  contine  un  scurt  memoriu  tehnic  in  care  se  prezinta  rolul  si functionarea sistemelor de incalzire imobilelor, importanta utilizarii surselor regenerabile de energie,  modul  in  care  este  amplasat  imobilul  cu  birouri  considerat,  dimensiunile  acestuia, precum si temperaturile care intervin in efectuarea calculelor pentru determinarea necesarului

de caldura specific acestui imobil.

A doua parte a lucrarii contine memoriul justificativ, de calcul, care este structurat in zece capitole. In primul capitol s-a calculat influenta unui strat de izolatie termica asupra  necesarului  de  caldura.  Al  doilea  capitol  prezinta  calculul  necesarului  de  caldura pentru imobilul cu birouri considerat  .In  cel  de-al  treilea  capitol   s-au   prezentat solutiile tehnice de incalzire care utilizeaza pompe de caldura  . In  capitolul  al  patrulea  s-a  efectuat o  analiza pentru alegerea ciclului si agentului pentru pompa de caldura utilizata. In capitolul cinci   s-a   efectuat   calculul  termic  al  sistemului  de  incalzire  utilizand  diferite  pompe  de caldura.  Capitolul   sase   prezinta   analiza  tehnico-economica  si  alegerea  solutiei  optime  a pompei  de  caldura.  In  capitolul  sapte  este  prezentat  calculul  de  dimensionare  si  alegere  a aparatelor  componente.   Capitolul  opt cuprinde schema  de  automatizare  a  instalatiei term ice  cu  pom p a  de  c a ldur a .  Capitolul  al  noualea  contine  o  tema  tehnologica,  mai precis  un  itinerar  tehnologic  efectuat  in  scopul  realizarii  unui  reper  aflat  in  componenta instalatiei termice proiectate. In capitolul zece este prezentata tema economica.

La  finalul  lucrarii  a  fost  atasata  lista  bibliografica.  


I.Memoriu tehnic

1.    Descrierea rolului si functionarii sistemelor de incalzire a imobilelor

Pentru a asigura confortul termic necesar desfasurarii, in bune conditii, a activitatilor, orice   imobil   trebuie   prevazut  cu   o   instalatie   pentru   incalzire,   care   sa   poata   acoperi necesarul de caldura si debitul necesar de apa calda menajera.

Instalatia  termica  transforma  energia  calorica a  combustibililor  in energie termica. Dintre  combustibilii  utilizati  in  instalatiile  termice  cea  mai  mare  pondere  o  au  combustibili fosili cum ar fi gazul metan, lemnul , carbunele.

Unul  din  principalele  obiective  ale  politicilor  energetice  mondiale  este  reducerea consumurilor de combustibil fosil. In aceasta ordine de idei, folosirea surselor regenerabile de energie,  pentru  incalzirea  locuintelor,  este  un  obiectiv  interesant  care  are  ca  scop,  in contextul dezvoltarii  durabile,  cresterea  sigurantei  in  alimentarea  cu  energie,  protejarea mediului inconjurator si dezvoltarea la scara comerciala a tehnologiilor energetice viabile.

Instalatiile  termice  care  folosesc  surse  de  energie  regenerabile  sunt,  in  prezent,  o solutie  buna  pentru  o  energie  ieftina  si  relativ  curata.  Deoarece  energiile   regenerabile  nu produc  emisii  poluante  prezinta  reale  avantaje  pentru  mediul  mondial si  pentru  combaterea poluarii locale. Obiectivul principal al folosirii energiilor regenerabile il reprezinta reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera. Studiile oamenilor de stiinta au devenit in ultimii ani din

ce in ce mai unanime in a aprecia ca o crestere puternica a emisiilor mondiale de gaze cu efect  de  sera  va  conduce  la  o  incalzire  globala  a  atmosferei  terestre  de  2  -  6  oC,  pana  la sfarsitul acestui secol, cu efecte dezastroase asupra mediului inconjurator.

Tinand  seama  de  timpul  de  implementare  a  unor  noi  tehnologii  si  de  inlocuire  a instalatiilor  existente,  este  necesar  sa  se  accelereze  ritmul  de  dezvoltare  a  noilor  tehnologii curate si a celor care presupun consumuri energetice reduse.

Pentru utilizarea practica a surselor de energie  pe langa o temperatura cat mai constanta 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 asteptare

-              sa nu fie coroziva

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 contributia 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 constructorul 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  faptul  ca  puterea  termica  de  incalzire  a  unei  astfel  de  pompe  de caldura variaza foarte mult in functie de temperatura aerului 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  si  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 tip de pompa de caldura trebuie dotata cu un sistem de reglare a puterii termice livrate consumatorului 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 realizeaza incalzirea 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 utilizeze atat aer 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 tipul aer-aer.

Apa   freatica   prezinta   o   temperatura   constanta   (4-10ºC)   in   multe   zone.   Pentru utilizarea ei sunt utilizate sisteme inchise sau deschise. 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   proiectate   cu   mare   atentie,   pentru   evitarea problemelor   legate   de   inghet, coroziune  si  colmatare.  Sistemele  inchise  pot  fi  sisteme  cu detenta directa (in care agentul termic de lucru   vaporizeaza   in   interiorul   tevilor   montate   subteran),   sau   sisteme   cu   agent 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.  Exista  totodata  posibilitatea 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 anuale  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   conditiile climatice.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 toate acestea 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   obtinerea   unei   temperaturi   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 pamantului- este atat de redusa incat poate fi neglijata .Rezulta deci ca energia extrasa din sol de catre acest tip de pompe de caldura provine aproape exclusiv de la soare.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 toate acestea 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   obtinerea   unei   temperaturi   relativ   constante   a   acestei   surse   de caldura  si  la atingerea unor coeficienti sezonieri de performanta de valori ridicate.

poate fi neglijata .Rezulta deci ca energia extrasa din sol de catre acest tip de pompe de caldura provine aproape exclusiv de la soare.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 toate acestea 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   obtinerea   unei   temperaturi   relativ   constante   a   acestei   surse   de caldura  si  la atingerea unor coeficienti sezonieri de performanta de valori ridicate.

          Capacitatea   termica a solului  depinde  de umiditatea   acestuia   si   de   conditiile climatice.Datorita  

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 -15 ºC. Prin aceasta se asigura faptul ca sonda nu va ingheta in timpul functionarii. Schema acestui circuit este prezentata in figura de mai jos

Extragerea  caldurii  din  sol  se  poate  face  cu  ajutorul  unui  sistem  de  tevi  din

material sintetic, cu o mare suprafata de transfer Caldura  geotermala  poate  fi  utilizata  ca  sursa  de  caldura  acolo  unde  apa  freatic este foarte putina sau lipseste total. Adancimea forajelor atinge 100200m.

Atunci  cand  este  necesara  o  capacitate  termica  ridicata,  forajele  se  fac  inclinat  pentru  a cuprinde un volum mai mare se stanca. Acest tip de pompa de caldura este intotdeauna conectat la  un  sistem  de  agent  intermediar  realizat  din  conducte  din  plastic.  

Unele  dintre  pompale 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.

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   0   ºC).   Din acest  motiv trebuie luate masuri de siguranta pentru a evita inghetarea vaporizatorului.

Apa de mare este o sursa excelenta de caldura si este utilizata in special pentru pompe de caldura de puteri medii si mari. La adancimea de 25-50m, apa de mare are temperatura constanta 5-8ºC, iar formarea ghetii nu mai constituie o problema (Punctul de inghet este la -2 ºC).Se pot folosi atat sistemele cu detenta directa cat si sistemele cu agent intermediar.

Pentru preintampinarea   coroziunii   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 in 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  aceasta categorie sunt: efluentii  provenind  din  canalizare  (apa  de  canalizare  tratata  si  netratata), efluentii  industriali, precum  si  apa  de  racire  (pentru  condensare)  de  la  procese  industriale sau  din  producerea  de energie electrica.

2.                      Importanta folosirii surselor de energie regenerabile

Sursele fosile poseda proprietati foarte folositoare care le-au facut foarte populare in ultimul secol. Din nefericire, sursele fosile nu sunt regenerabile. Mai mult decat atat, acestea

sunt responsabile de emisiile de CO2 din atmosfera, care sunt daunatoare unui climat ecologic.

Utilizarea in continuare a surselor de energie fosile ar produce o crestere a emisiilor de

CO2  care este reprezentata in figura

.

Cresterea emisiilor de CO2  generate prin arderea surselor fosile de energie

In anul 2000, ponderea surselor regenerabile in productia totala de energie primara pe plan  mondial  era  de  13,8  %.  Din  analiza  ratelor  de  dezvoltare  din  ultimele  trei  decenii  se observa ca energia produsa din surse regenerabile a inregistrat o crestere anuala de 2%.

Prin  schimbul  natural  dintre  atmosfera,  biosfera  si  oceane  pot  fi  absorbite  circa  11 miliarde de  tone  de  CO2  din  atmosfera  (sau  3  miliarde  de  tone  echivalent  carbon),  ceea  ce

reprezinta   circa   jumatate   din   emisiile   actuale   ale   omenirii.   Aceasta   a   condus   la   o crestere permanenta  a  concentratiei  de  CO2  din  atmosfera  de  la  280  de  ppm inainte  de dezvoltarea industriala la 360 ppm in prezent.

Estimand ca la sfarsitul acestui secol populatia globului va atinge circa 10 miliarde de locuitori, in conditiile unor drepturi de emisie uniforme pentru intreaga populatie, pentru a nu depasi  concentratia  de  CO2   de  450  ppm  in  atmosfera,  ar  fi  necesar  ca  emisiile  pe  cap  de locuitor  sa  se  limiteze  la  0,3  tone  C/locuitor,  ceea  ce  pentru  tarile  dezvoltate  reprezinta  o reducere de 10 ori a actualelor emisii de gaze cu efect de sera.

Prognoza  consumului  de  energie  primara  realizata  de  Consiliul  Mondial  al  Energiei

pentru  anul  2050,  in  ipoteza  unei  cresteri  economice  de  3  %  pe  an,  fara  o  modificare  a tendintelor  actuale  de  descrestere  a  intensitatii  energetice  si  de  asimilare  a  resurselor energetice regenerabile, evidentiaza un consum de circa 25 Gt de emisii poluante, din care 15

Gt de emisii poluante provin din combustibilii fosili. Pentru a se pastra o concentratie de CO2

de  450  ppm,  ceea  ce  reprezinta  circa  6  Gt  carbon,  cantitatea  maxima de combustibili fosili utilizabila nu trebuie sa depaseasca 7 Gt de emisii poluante, rezultand un deficit de 18 Gt de emisii  poluante  care  ar  trebui  acoperit  din  surse  nucleare  si  surse  regenerabile.  Rezulta  ca pentru o dezvoltare energetica durabila nu ar trebui sa se depaseasca la nivelul anlui 2050 un consum  de  13-18  Gt  de  emisii  poluante,  acoperit  din  combustibili  fosili  7  Gt  de  emisii poluante,  din  nuclear  2-3  Gt  de  emisii  poluante  si  restul  de  4-9  Gt  de  emisii  poluante  din resurse regenerabile.

Pentru  atingerea  acestui  obiectiv  ambitios,  propus  de  tarile  Uniunii  Europene,  de  a reduce de patru ori emisiile la orizontul anului 2050, se estimeaza o puternica “decarbonizare”

a   sistemului   energetic,   prin   apelare   atat   la   energia   nucleara,   dar   mai   ales   la   sursele regenerabile de energie.

Tinand  seama  de  timpul  de  implementare  a  unor  noi  tehnologii  si  de  inlocuire  a instalatiilor  existente,  este  necesar  sa  se  accelereze  ritmul  de  dezvoltare  a  noilor  tehnologii curate si a celor care presupun consumuri energetice reduse. In acelasi timp este necesara o profunda evolutie a stilului de viata si o orientare catre o dezvoltare durabila.

Este  evident  ca pe termen mediu sursele regenerabile de energie nu pot fi privite ca alternativa  totala  la  sursele  conventionale,  dar  este  cert  ca,  in  masura  potentialului  local, datorita avantajelor pe care le au (resurse locale abundente, ecologice,ieftine,indipendente de importuri), acestea trebuie utilizate in complementaritate cu combustibilii fosili si energia nucleara.

Cresterea emisiilor de CO2  generate prin arderea surselor fosile de energie

In anul 2000, ponderea surselor regenerabile in productia totala de energie primara pe plan  mondial  era  de  13,8  %.  Din  analiza  ratelor  de  dezvoltare  din  ultimele  trei  decenii  se observa ca energia produsa din surse regenerabile a inregistrat o crestere anuala de 2%.

Prin  schimbul  natural  dintre  atmosfera,  biosfera  si  oceane  pot  fi  absorbite  circa  11 miliarde de  tone  de  CO2  din  atmosfera  (sau  3  miliarde  de  tone  echivalent  carbon),  ceea  ce

reprezinta   circa   jumatate   din   emisiile   actuale   ale   omenirii.   Aceasta   a   condus   la   o crestere permanenta  a  concentratiei  de  CO2  din  atmosfera  de  la  280  de  ppm inainte  de

pompe de caldura este din ce in ce mai putin utilizat

-Pompe  de  caldura  cu  comprimare  termochimica  sau  cu  absorbtie  care  consuma

energie termica, electrica sau solara. Ele prezinta avantajul de a utiliza caldura recuperabila cu un pret scazut  si nu prezinta parti mobile in miscare

-Pompe  de  caldura  cu  compresie-resorbtie-  se  afla  inca  in  stare  experimentala  dar  sunt foarte promitatoare  deoarece combina avantajele sistemelor cu compresie cu cele  ale sistemelor cu  absorbtie.  Aceste  pompe  sunt  capabile   sa  atinga  temperaturi  ridicate  de  pana  la  180  ºC si valori ridicate ale eficientei. Agentii termici de lucru pot fi solutii binare inofensive.

-Pompe  de  caldura  termoelectrice  bazate  pe  efectul  Peltier  si  care  consuma

energie electrica.

Dupa puterea instalata pompele de caldura pot fi:

-instalatii  mici:  folosite  pentru  prepararea  apei  calde  sunt  realizate  in  combinatie

cu frigiderele avand o putere de pana la 1 KW.

-instalatii mijlocii: destinate in principal pentru climatizare si incalzire pe intreaga durata a anului in locuinte relativ mici si birouri. Puterea necesara actionarii este cuprinsa intre 2 pana la 20 KW iar puterea termica poate ajunge pana la 100 KW.

-instalatii mari: pentru conditionare si alimentare cu caldura. Aceste instalatii sunt cuplate de regula cu instalatii de ventilare, de multe ori avand si sarcina frigorifica servind la raciream unor  spatii   de   depozitare   sau   servind   patinoare   artificiale.   Puterea   de   actionare   este cuprinsa  intre cativa zeci si sute de KW iar puterea termica depaseste in general 1000 KW.



-instalatii  foarte  mari:  folosite  in  industria  chimica,  farmaceutica  pentru  instalatii  de vaporizare,  concentrare,  distilare.  Puterea  termica  depaseste  cateva  mii  de  KW  si  din aceasta cauza sunt actionate numai de compresoare.

In functie de domeniul de utilizare a pompelor de caldura  se pot clasifica in:

                       -Pompe  de  caldura  utilizate  pentru  incalzirea  si  conditionarea  aerului  in  cladiri. Aceste  pompe de caldura utilizeaza aerul atmosferic ca sursa de caldura, fiind recomandabile in regiunile cu climat temperat.

-Pompe de caldura folosite ca instalatii frigorifice si pentru alimentarea cu caldura Aceste   pompe de caldura sunt utilizate succesiv pentru racire in timpul verii si pentru incalzire in timpul iernii.

.               -Pompe  de  caldura  folosite  ca  termocompresoare.  Acestea  sunt  utilizate  in domeniul instalatiilor de distilare, rectificare, congelare, uscare, etc.

-Pompe  de  caldura  utilizate  in  industria  alimentara  ca  termocompresoare  precum  si  in scopuri  de  conditionare  a  aerului  sau  tratare  a  acestuia  in  cazul  intreprinderilor  de  produse zaharoase, respectiv cel al antrepozitelor frigorifice de carne.

                 -Pompe de caldura utilizate pentru recuperarea caldurii din resursele energetice secundare.Se  recomanda  valorificarea  prin  intermediul  pompelor  de  caldura  a  caldurii  evacuate  prin condensatoarele instalatiilor frigorifice sau a energiei apelor geotermale.

-Pompe  de  caldura  folosite  in  industria  de  prelucrare  a  laptelui   acestea  sunt utilizate simultan pentru racirea laptelui si prepararea apei calde.

Dupa felul surselor de caldura utilizate pompele de caldura pot fi:

-aer-aer:  au  ca  sursa  de  caldura  aerul  atmosferic  si  folosesc  aerul  ca  agent  purtator  de caldura in cladirile in care sunt montate. La acest tip de instalatii inversarea ciclului este deosebit de usoara astfel in sezonul rece instalatia este utilizata pentru incalzire iar in sezonul cald pentru conditionare.

-apa-aer: folosesc ca sursa de caldura apa de suprafata sau de adancime, apa calda

evacuata  din industrie, agentul purtator de caldura fiind aerul.

-sol-aer: folosesc ca sursa de caldura solul iar agentul purtator de caldura este aerul.

-soare-aer: folosesc ca sursa de caldura energia termica provenirta de la soare prin radiatie iar agentul purtator de caldura este aerul.

-aer-apa: folosesc ca sursa de caldura aerul iar ca agent purtator de caldura apa.

-apa-apa: folosesc ca sursa de caldura apal iar ca agent purtator de caldura tot apa.

- sol-apa: folosesc ca sursa de caldura solul iar ca agent purtator de caldura apa.

-soare-apa: folosesc ca sursa de caldura radiatia solara iar ca agent purtator de caldura apa.

4.Stabilirea amplasamentului si a dimensiunilor

-Pompe  de  caldura  folosite  ca  termocompresoare.  Acestea  sunt  utilizate  in domeniul instalatiilor de distilare, rectificare, congelare, uscare, etc.

-Pompe  de  caldura  utilizate  in  industria  alimentara  ca  termocompresoare  precum  si  in scopuri  de  conditionare  a  aerului  sau  tratare  a  acestuia  in  cazul  intreprinderilor  de  produse zaharoase, respectiv cel al antrepozitelor frigorifice de carne.

-Pompe de caldura utilizate pentru recuperarea caldurii din resursele energetice secundare.Se  recomanda  valorificarea  prin  intermediul  pompelor  de  caldura  a  caldurii  evacuate  prin condensatoarele instalatiilor frigorifice sau a energiei apelor geotermale.

-Pompe  de  caldura  folosite  in  industria  de  prelucrare  a  laptelui   acestea  sunt utilizate simultan pentru racirea laptelui si prepararea apei calde.

Dupa felul surselor de caldura utilizate pompele de caldura pot fi:

-aer-aer:  au  ca  sursa  de  caldura  aerul  atmosferic  si  folosesc  aerul  ca  agent  purtator  de caldura in cladirile in care sunt montate. La acest tip de instalatii inversarea ciclului este deosebit de usoara astfel in sezonul rece instalatia este utilizata pentru incalzire iar in sezonul cald pentru conditionare.

-apa-aer: folosesc ca sursa de caldura apa de suprafata sau de adancime, apa calda

evacuata  din industrie, agentul purtator de caldura fiind aerul.

-sol-aer: folosesc ca sursa de caldura solul iar agentul purtator de caldura este aerul.

-soare-aer: folosesc ca sursa de caldura energia termica provenirta de la soare prin

radiatie iar agentul purtator de caldura este aerul.

-soare-aer: folosesc ca sursa de caldura energia termica provenirta de la soare prin

radiatie iar agentul purtator de caldura este aerul.

-aer-apa: folosesc ca sursa de caldura aerul iar ca agent purtator de caldura apa.

-apa-apa: folosesc ca sursa de caldura apal iar ca agent purtator de caldura tot apa.

- sol-apa: folosesc ca sursa de caldura solul iar ca agent purtator de caldura apa.

-soare-apa: folosesc ca sursa de caldura radiatia solara iar ca agent purtator de caldura

apa.

4.Stabilirea amplasamentului si a dimensiunilor

Amplasarea imobilului cu birouri,care   se   va   proiecta   instalatia   de   incalzire   si   preparare a cladire destinata unor birouri cu pc-uri,  in  care  lucreaza 15 de persoane,  situata  in  judetul  Cluj Imobilul este compus   din  6  incaperi, avand impreuna o suprafata de 468 m2

Peretii  exteriori  sunt  realizati  din panouri sandwich   cu  o  grosime  de  15  cm  .

Peretii  interiori  sunt  realizati  din  caramida care au  o grosime de 20 cm. Podeaua este realizata dintr-un strat de 30 cm de beton peste care se monteaza termoizolatie din polistiren extrudat cu grosime de 15 cm. Peste izolatie se aplica un parchet de lemn de brad cu o grosime de 4 cm.

Tavanul   realizat   din   beton   armat,   avand   o   grosime   de   20   cm   este   izolat   cu polistiren extrudat cu grosime de 15 cm .Geamurile si usile care comunica cu exteriorul sunt realizate din termopan

Dimensiunile imobilului cu birouri

Vedere frontala

Vedere din spate


In figura de mai jos este prezentat tipul de panou folosit pentru peretii exteriori

 

Panouri de tip  sandwich

Dimensiunile imobilului sunt prezentate in tabelul urmator:

Incaperea

Lungimea  [m]

Latimea  [m]

Inaltimea  [m]

Birou director

5

4

2,5

Birou secretara

5

3

Birouri cu pc-uri

20

10

Sala de sedinte

15

7

Baie1

5

4

Baie2

5

4

hol

24

2,5

 

II. Memoriu justificativ de calcul

1.Determinarea necesarului de caldura pentru incalzirea imobilului cu birouri

1.1.Calcul privind influenta unui strat de izolatie termica

Se face pentru mai multe tipuri de izolatie si diferite grosimi :polistiren expandat si panouri sandwich

In tabelul 1.1 sunt prezentate rezultatele obtinute pentru diferite grosimi de izolatie si pentru panouri de tip sandwich,  a coeficientului global de transfer termic

In tabelul 1.1 sunt prezentate rezultatele obtinute pentru diferite grosimi de izolatie si pentru panouri de tip sandwich,  a coeficientului global de transfer termic

Tabelul 1.1

Tipuri de

izolatie

Coeficientul

global de transfer termic

Grosimile izolatiilor in milimetrii

0

50

100

150

200

250

Polistiren

expandat

K

1,33

0,50

0,307

0,22

0,177

0,14

Panouri

sandwich

0

0,342

0,175

0,118

0,089

0,071

In tabelul 1.2 sunt prezentate  rezultatele obtinute prin

Tabelul 1.2

Tipuri de

izolatie

Fluxul de

caldura pierdut prin pereti

Grosimile izolatiilor in milimetrii

0

50

100

150

200

250

Polistiren

expandat

2

Q[kw/m ]

68

25,5

15,69

11,33

8,87

7,28

Panouri

sandwich

0

17,41

8,93

6,01

4,52

3,63

Diagrama pierderilor de caldura in functie de grosimea si tipul izolatiei

 

250  240

220

200

180

160

d                   140

d u                          120

100

80

60

40

20

0

10                                                                   20                     30                     40                     50                     60

3                                                                                                                                                              Q , Q u                                                                                                                       68

Fig.1.1 diagrama pierderilor de caldura in functie de grosimea izolatiei


In urma studiului facut asupra izolatiilor si al panourilor sandwich  am ales pentru peretii  exteriori panouri sandwich cu grosimea de 150 mm

2.Determinarea necesarului de caldura si apa calda menajera pentru incalzirea imobilului

Utilizarea unei pompe de caldura

Functionarea  pompelor  de  caldura  are  la  baza  principiul  al  doilea  al  termodinamicii care afirma ca, caldura nu trece, de la sine, de la un mediu cu o temperatura mai scazuta la un mediu cu o temperatura mai ridicata. Pentru a face posibila trecerea caldurii de la un mediu cu temperatura  mai  scazuta  la  un  mediu  cu  o  temperatura  mai  ridicata  este  nevoie  de  un consum de lucru mecanic.

Prin  utilizarea  unei  instalatii  termice  sub  forma  unei  pompe  de  caldura  se  face posibila preluarea  energiei  termice  solare,  inmagazinata  sub  forma  de  caldura,  din  apa  sol sau  aer  si folosirea  ei  pentru  incalzirea  locuintelor.  Toate  aceste  surse  de  caldura,  mai  sus mentionate, reprezinta un acumulator al energiei solare, astfel incat utilizand aceste surse se utilizeaza,  de fapt, indirect, energia solara. Pentru mediul din care se extrage caldura, apa, solul sau aerul, se foloseste  denumirea  de  mediu  racit,  sau  sursa  calda.  Mediul  in  care  se valorifica  caldura  este denumit  mediu  incalzit  sau  sursa  rece.  In  componenta  unei  pompe

de  caldura  se  regasesc  in  mod         obligatoriu      urmatoarele     aparate:    un    compresor,    un vaporizator,   un   condensator  si   un ventil  de  laminare,  fara  acestea  instalatia  nu  ar  putea functiona.  Pe  langa  aceste  aparate  mai  pot   exista   si   altele   in   functie   de   specificul instalatiei,  dar  acestea  vor  fi  regasite  in  orice instalatie termica sub forma de pompa de caldura.

            Alte componente care mai pot fi regasite intr-o  pompa  de  caldura  sunt  schimbatoarele  de  caldura  intermediare  a  caror  importanta  le face sa fie folosite frecvent, precum si elementele de automatizare care realizeaza o crestere a randamentului instalatiei precum si o usurinta mare in utilizare.Elementul  esential  in  procesul  de  captare  si  cedare  a  energiei  este  agentul  termic din  circuitul  interior  al  pompei  de  caldura.  Acesta  are  proprietatea  de  a  trece  din  stare

lichida in stare de vapori reci la temperaturi scazute.

                         In  interiorul  unei  pompe  de  caldura  agentul  termic  sufera  patru  transformari  ale starii termodinamice.  Cele  patru  faze  ale  procesului  de  transfer  termic  care  are  loc  in interiorul pompei  de  caldura  se  desfasoara  astfel.  Agentul  termic  lichid  la  aflat  la  o temperatura   mai  scazuta  decat  cea  a  mediului  racit  intra  in  vaporizator  unde  se  produce transferul  de  caldura  de  la   sursa   calda   la   agentul   termic.   La   iesirea   din   vaporizator agentul   termic   este   in   stare   de vapori   reci.   Vaporii   reci   de   agent   termic   intra   in compresor           unde,      cu       ajutorul energiei  electrice,  se  produce  cresterea  de  presiune  si temperatura a acestora. La iesirea din compresor vaporii  calzi  de  agent  termic  vor  avea  o temperatura  mai  mare  decat  cea  a  mediului  incalzit. Vaporii calzi de agent termic intra in condensator unde se produce transferul de caldura de la vaporii  calzi  la  apa  din  circuitul inchis   al   sistemului   de   incalzire   al   casei.   La   iesirea   din condensator, in urma cedarii caldurii, agentul termic este in stare lichida cu o temperatura si o presiune  mai  mare  decat cea a mediului racit.Agentul termic, lichid  intra in       ventilul  de laminare, unde temperatura si  presiunea  acestuia  scade  pana  la  o  valoare  inferioara  celei  din mediul racit. Din acest moment ciclul se reia.

In figura 3.2.1 este prezentata diagrama cu temperaturile in sol la diferite adancimi in

functie de lunile anului

Fig3.2.1

Figura 3.2.2 reprezinta  circuitul de functionare al unei pompe de caldura

Fig3.2.2

1- vaporizator

2-compresor

3-condensator

4-ventil de laminare

In figura 3.2.3 este prezentat schematic principiul de functionare al pompelor de caldura


3.3Utilizarea pompei de caldura in varianta aer-apa

Aceasta varianta de pompa de caldura  aer-apa  ,  extrage energia solara, inmagazinata sub forma de caldura, din aerul exterior pe care o introduce in circuitul pentru incalzirea locuintei. In prezent aceasta pompa de caldura poate fi utilizata pe durata   intregului   an,   in   cladiri   construite   conform standardelor   in   vigoare,   in

combinatie cu o rezistenta electrica.

Sursa de caldura aer, este foarte usor de obtinut si este disponibila peste tot, in cantitati nelimitate. Prin aer se intelege in acest context utilizarea aerului din exterior. Nu se accepta utilizarea  ca  sursa  de  caldura,  in  cladiri  de  locuit,  a  aerului  interior  pentru  incalzirea locuintelor. Aceasta se poate realiza numai in cazuri speciale ca de exemplu  in cazul utilizarii

de  caldura  recuperata,  in  firme  de  productie  si  in  industrie.  In  cazul  pompelor  de  caldura pentru aer dimensionarea sursei de caldura se stabileste in functie de tipul constructiv si de dimensiunea  aparatului.  Cantitatea  necesara  de  aer  este  dirijata  de  catre  un  ventilator incorporat in aparat, prin canale de aer, catre vaporizator, care extrage caldura din el.

In figura 3.3.4 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip aer-aer:




 
Fig3.3.4 Pompa de caldura tip aer-apa


3.4 Utilizarea pompei de caldura in varianta sol-apa cu captatoare plane si

sonde

Pompa de caldura in varianta sol apa utilizeaza energia solara , stocata in sol. Solul capteaza energia solara, fie direct prin radiatie, fie sub forma de caldura provenira de la

ploi si din  aer.  Solul  inmagazineaza  si  mentine  caldura  pe  o  perioada  mai  lunga  de timp  ceea  ce conduce la un nivel de temperatura al sursei de caldura aproximativ constant de-a lungul unui an  ceea  ce  faciliteaza  functionarea  pompelor  de  caldura  cu  un randament  ridicat.  Caldura acumulata in sol se preia prin schimbatoare de caldura montate orizontal, numite si colectori pentru  sol,  sau  prin  schimbatoare  de  caldura  montate vertical  asa  numite  sonde  pentru  sol. Aceste   instalatii   functioneaza   de   regula   in regim   monovalent   si   se   utilizeaza aproximativ   la   fel   cu   cele   care   extrag caldura   din   apa   freatica   deoarece   sondele   si schimbatoarele  de  caldura  se  vor monta  cat  mai  aproape  de  suprafata  panzei  freatice. Montarea sondelor si a schimbatoarelor de caldura la un nivel inferior panzei freatice nu se aproba de obicei, deoarece nu se poate preveni avarierea orizontului apei freatice. Astfel se va proteja apa potabila aflata la un nivel inferior.

In figura 3.4.1 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip sol-apa cu captatoare plane:

 
Fig.3.4.1 pompa de caldura tip sol-apa cu captatori plani


In figura 3.4.2 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip sol-apa cu sonde forate:

 
Fig3.4.2Pompa de caldura cu sonde forate

3.5 Utilizarea pompei de caldura in varianta apa-apa

Utilizarea  energiei  solare  acumulata  in  apa  din  panza  freatica  se  face  intr-un mod foarte asemanator cu cel descris mai sus in cazul utilizarii energiei solului. Apa freatica   este un  bun  acumulator  pentru  caldura  solara,  care  chiar  si  in  zilele  reci  de iarna  se  mentine  o temperatura constanta, de 7 pana la 12 °C, conform diagramei din fig. I.1, fapt care reprezinta un avantaj. Datorita nivelului de temperatura constant al sursei de caldura, indicele de putere al pompei de caldura se mentine ridicat de-a lungul intregului an.

In figura 3.5.1 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip apa-apa

 
Fig3.5.1Pompa de caldura varianta apa-apa

3.6 Utilizarea pompei de caldura cu vaporizare directa in sol

Are acelasi principiu de functionare ca si pompa de caldura in varianta sol-apa cu

captatori plani numai ca circuitul secundar de antigel este inlocuit de agentul primar al pompei

de caldura.

In figura 3.6.1 este prezentata o instalatie termica cu pompa de caldura de tip apa-apa

 
Fig.3.6.1Pompa de caldura cu vaporizare directa in sol

4.Alegerea ciclului frigorific si a agentului frigorific

Am analizat doua tipuri de agenti ,freon si propan si doua tipuri de cicluri cu regenerare interna de caldura si fara regenerare interna.

Fig.4.2 Este reprezentata schema simplificata dupa care functioneaza o pompa de caldura fara schimbator intern regenerativ

Agentul de lucru trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

-                  presiunea de vaporizare apropiata de presiunea atmosferica si usor superioara

acesteia

-                                      presiunea de condensare cat mai redusa

 -                                     caldura preluata prin vaporizare sa fie cat mai mare

  -                                     caldura specifica in stare lichida sa fie cat mai mica

   -                                   volum specific al vaporilor cat mai mic

   -                                   sa nu fie inflamabili, explozivi sau toxici

   -                                  sa nu fie poluanti

Utilizarea unor freoni necorespunzatori poate duce la scaderea eficientei instalatiei sau

la supradimensionarea  elementelor  componente  ale  instalatiei  ceea  ce  atrage  dupa  sine cresterea pretului  de  achizitie.  Cea  mai  buna  solutie  la  alegerea  freonului  este

efectuarea  unui  calcul cu ajutorul programului coolp.

5.Calculul termic al sistemului de incalzire utilizand pompe de caldura

In figura 5.1 este prezentata schema de functionare a pompelor de caldura care au schimbator intern regenerativ.

Fig.5.1 Schema de functionare a pompei de caldura cu schimbator regenerativ intern

Figura 5.2 reprezinta diagrama de functionare a unei pompe de caldura cu schimbator intern regenerativ

Fig.5.2  Diagrama de functionare a pompelor cu schimbator intern regenerativ

6.Analiza comparativa tehnico-economica si alegerea solutiei  optime

Tabelul 6.1 reprezinta eficienta frigorifica a pompelor de caldura studiate

Tabelul 6.1

Varianta de pompa de

caldura

Eficienta in functie de agentul termic (cop)

propan

R407C

Cu subracire

avansata

Fara

subracire avansata

Cu subracire

avansata

Fara

subracire avansata

Apa-apa

5,76

4,2

5,39

4,03

Aer-apa

3,022

2,9

2,86

2,76

Sol-apa cu colectori liniari

4,93

4,2

4,88

4,1

Sol-apa cu sonde

6,207

5,63

5,79

5,3

Vaporizare directa in sol

6,207

5,65

5,79

5,5

Fig.6.1 Eficienta pompei in functie de tipul acesteia

Fig.6.2 Eficienta pompei in functie de tipul acesteia


Pompa aer-sol datorita eficientei termice scazute nu este recomandata deoarece duce la preturi de exploatare ridicate .Varianta sol-apa cu colectori orizontali necesita o suprafata mare a colectorului in jur de  400 m² si are si o eficienta termica mai scazuta ,varianta apa-apa are o eficienta mai scazuta fata de variantele cu vaporizare directa in sol si sol-apa cu sonde deci iasa in calcul.

Varianta  sol-apa  cu  sonde si cu vaporizare directa in sol  sunt cele mai  recomandate variante  deoarece  au  o  eficienta ridicata .

In alegerea variantei de pompa de caldura care va fi folosita in incalzirea locuintei pe

langa factorul economic mai trebuie tinut cont si de o serie de factori de alta natura cum sunt: dimensiunile  gradinii  locuintei,  existenta  unei  panze  freatice  cu  un  debit ridicat,  cunoasterea compozitiei solului, tipul solului, modul de dispunere a straturilor de roci etc.

Am ales pompa de caldura cu vaporizare directa in sol ,prezentata in figura 6.2,

pentru ca nu necesita un circuit secundar de agent ca si varianta de pompa de caldura  cu sonde care are nevoie de antigel ca sa preia caldura din sol, deci in acest caz avem  nevoie

de o pompa si o retea de tevi in plus fata de pompa cu vaporizare directa in sol.

Fig.6.3 Pompa de caldura cu vaporizare directa

In tabelul 6.2 sunt prezentate datele tehnice ale pompei alese

Tabelul 6.2

SuPRO Therma

7 DS

Capacitate termica la W10/W35 [kW]                                                      7,98

Capacitate de racire la W10/W35 [kW]                                                    6,47

Puterea instalata la W10/W35 [kW]                                                         1,51

Cifra de eficienta W10/W35                                                                                                                                                                           5,30

Intesi curentului in timpul fuctionarii la  W10/W35 [A]                                 3,80

Nr. Registrii vaporizator direct [Stück]                                                         4

Cantitate agent frigotehnic Propan R290 [kg]                                                                                                                                        2 bis 2,5


Intesitatea maxima[A]                                                                              8,3

Curentul la pornire (*1) [A]                                                                         36

Siguranta la alimentare                                                                         20 träge

Tensiunea [V]                                                                                      3 x 400

Frecventa [Hz]                                                                                         50

Turatia compresorului  [s^-1]                                                                                                                                                                        2950

Debit volumic al compresorului la 2900s^-1 [m³/h]                                      8,10

Cantitate ulei in compresor [ltr]                                                                1,00

Racord aspiratie [mm]                                                                            19,20

Racord refulare [mm]                                                                              12,80

Inaltimea de constructie a compresorului [mm]                                           412

Greutatea compresorului [kg]                                                                                                                                                                       28,50

Dimensiuni pompa de caldura L/l/I [mm]                                           1060/620/ 1040

Greutate pompa de caldura [kgnsiuni panou de comanda L/l/I [mm]         560/160/530

7.1 Alegerea vaporizatorului si a condensatorului

 

Fig7.1.3 Teava de cupru cu izolatie anticoroziva

In figurile 7.1.4,7.1.5,7.1.6  este prezentat modul de aranjare al tevilor vaporizatorului.

Fig.7.1.4 Dispunerea tevilor ce alcatuiesc vaporizatorul


 
Fig7.1.5Dispunerea tevilor unui vaporizator

 
Fig.7.1.6Acoperirea tevilor

7.2Incalzirea  in pardoseala

In alegerea sistemului de incalzire prin pardoseala exista astazi pareri diferite.

Datorita numeroaselor probleme generate de colmaterea cauzata de difuzia oxigenului. In anii ’80  in  Germania  au  fost  realizate  numeroase  sisteme  de  incalzire,  care  utilizeaza  surse clasice  de  caldura  (cazane)  si  folosesc  teava  ce  nu  permite  difuzia  oxigenului.

Problemele  apareau  insa  in  acele  instalatii  de  incalzire  unde  era  prelucrat  otelul.  Aici producea oxigenului coroziune si conducea la aparitia depunerilor sub forma de namol.


Daca instalatia nu contine elemente ce pot fi corodate, nu se formeaza nici depunerile sub forma  de  namol.  In  unele  tari  europene  se  utilizeaza  de  asemenea  tevi  care  permit difuzia oxigenului,  dar materialele  sunt  rezistente  la  coroziune  si  cazanul  este  protejat  prin intercalarea  unui   schimbator   de   caldura.   Aceasta   experienta   tehnica   a   condus  si   in Germania  la   utilizarea tevilor din polipropilena, care chiar daca sunt mai scumpe, prezinta

O foarte buna rezistenta la   difuzia oxigenului si compenseaza astfel cheltuielile suplimentare pentru instalatia de incalzire cu pompa de caldura.O schema a incalzirii prin pardoseala este prezentata in figura 7.2.1

Fig.7.2.1 Modul de asezare al tevilor pentru incalzirea in pardoseala

Sistemele de incalzire prin pardoseala lucreaza cu temperaturi superficiale scazute chiar si la sarcini termice mici.

7.3Calculul de alegere al compresorului

In alegerea compresorului, la fel ca si in cazul alegerii vaporizatoarelor si

condensatoarelor un criteriu important l-a reprezentat dimensiunile de gabarit. Din aceasta cauza

nu s-a optat pentru un compresor cu piston ci la unul cu spirale.

 
Fig.7.3.1 Compresor cu spirala

Modul de functionare al acestor tipuri de compresoare este ilustrat in figura 7.3.2

Figura 7.3.2 Principiul de functionare al compresorului cu spirala

Fazele functionarii:

-aspiratia  1:  in  timpul  deplasarii  spiralei  inferioare  se  formeaza  doua  zone  prin  care  sunt aspirati vaporii de agent frigorific pana in momentul in care cele doua zone se inchid

-comprimarea  2  si  3  :  miscarea  spiralei  antreneaza  vaporii  spre  zona  centrala,  iar  volumul ocupat de vapori se reduce treptat ceea ce produce comprimarea acestora.

-refularea  4 : vaporii comprimati sunt evacuati prin orificiul din zona centrala.

Se  observa  ca  in  timpul  functionarii  cele  trei  faze  se  desfasoara  simultan, simetric  si continuu, ceea ce reprezinta o caracteristica a acestui tip de compresor, care va

fi supus unei variatii de cuplu mai redusa decat in cazul compresorului cu piston.                  Compresorul nu necesita supape, fiind suficienta  o  simpla  clapeta  unisens,  care impiedica  reintoarcerea  vaporilor  refulati. Raportul  de comprimare este fix iar

coeficientul de debit este foarte bun pentru ca nu exista spatiu mort.

Alegerea  compresorului  se  face  in  functie  de  debitul  de  agent  frigorific  aspirat.

De la firma germana Bitzer, pe baza diagramei  se alege un compresor ES622 cu

un debit de 20 m³/h.

7.4Alegerea schimbatorului intern de caldura

Fig.7.4.1Schimbatoare interne de caldura


7.5Alegere ventilului de laminare termostatic

Ventilele   de   laminare   termostatice   sunt   echipamente   sunt   elemente   specifice instalatiilor frigorifice         destinate                                          reglarii        automatea gradului de supraincalzire   a vaporilor   care   parasesc vaporizatorul. Alegerea  ventilului  de  laminare  termostatic  se  face

in  functie  de  o  serie  de  parametri  cum sunt: tipul agentului frigorific, presiunea de lucru,     sarcina  termica  a  vaporizatorului,  temperatura  de  evaporare  si  valoarea  punctului  MOP.      Ventilele de laminare tip MOP protejeaza instalatia impotriva cresterii presiunii de aspiratie.

Din catalogul firmei daneze Danfoss prezentat in tabelul 7.5.1se alege pentru propan

un  ventil  de  laminare  termostatic  tip  TX/TEX2-1.5   care  poate  fi  folosit pentru  o  sarcina termica a vaporizatorului de pana la 10 KW.

Pentru  o  reglare  cat  mai  exacta  a  gradului  de  supraincalzire  bulbul  ventilului  de laminare termostatic trebuie montat pe conducta de iesire din vaporizator analog intervalul dintre orele 1 si 4 pe cadranul unui ceas.

Fig7.5.1 Ventile de laminare termostatice TEX2

Fig7.5.2 Desenul de executie al ventilelor de laminare

 
Fig.7.6.1 Pompa de recirculare

7.6Alegerea pompei de recirculare a agentului termic.

.

 

Fig.7.6.2 Caracteristica pompei de recirculare

7.7Alegerea boilerului pentru prepararea apei calde menajere

.

Fig.7.7.1 Boiler Vitocell L300



 
Fig.7.7.2 Desenul de executie al boilerul

7.8Alegerea pompelor de recirculare a apei calde menajere

 
Fig.7.8.1 Caracteristica pompei



                  7.9Alegerea electroventilelor


Fig.7.9.1 Electroventile

7.10Alegerea termostatelor

Termostatele  inchid  sau  deschid  circuite  electrice  de  comanda,  in  functie  de valoarea temperaturii  reglate,  care  este  detectata  prin  intermediul  unul  bulb,  sau  un  element termosensibil conectat la un burduf elastic. Principiul de functionare al termostatelor este

 
prezentat in figura 7.10.1.

Fig.7.10.1 Principiul de functionare al unui termostat


Traductorul  de  temperatura  este  reprezentat  de  bulbul  29,  legat  prin  tubul  capilar

28  de burduful elastic 23. In bulb se gaseste agent frigorific lichid in echilibru cu vapori, iar presiunea  din  bulb  este                                       proportionala               cu    temperatura.     Astfel,     variatia temperaturii controlate   de   termostat   este  transformata      in                           variatia           unei     presiuni,     care actioneaza asupra   burdufului   elastic.   Mecanismul termostatului   cuprinde   tija   principala   15,   care este  actionata  de  burduful  elastic  si  de  resortul principal  12.  Tensiunea  resortului  poate

fi  reglata  cu  ajutorul  surubului  de  reglaj  44,  actionat  prin intermediul  butonului  5.  Sub actiunea  diferentei  de  forta  datorate  presiunii  din  bulb  si  cea  datorata resortului principal,

tija termostatului se poate deplasa, modificand pozitia contactelor 16.

                         Alegerea termostatelor se realizeaza tinand seama de tipul aplicatiei in care vor fi utilizate,deci  de  functiile  pe  care  trebuie  sa  le   indeplineasca.  In  figura  7,.22  sunt prezentate  domeniile  de utilizare a termostatelor tip KP de la firma Danfoss

 
Fig.7.10.2 Domeniile de functionare ale termostatelor

Din figura 7.10.2 se alege pentru reglarea temperaturii interioare un termostat KP 69 iar pentru reglarea temperaturii apei calde menajere din boiler un termostat KP 79.

7.11Alegerea presostatelor

Presostatele inchid sau deschid circuite electrice de comanda, in functie de valoarea

 
presiunii reglate,  care  este  detectata  prin  intermediul  unui  burduf  elastic.  Principiul  de functionare  a  unui presostat este prezentat in figura 7.11.1.

 

Fig.7.11.1 Principiu de functionare al unui presostat

Presiunea   care   trebuie   reglata,   actioneaza   prin   intermediul   racordului   27   si   al

burdufului elastic 23, asupra tijei principale 15. Valoarea de referinta a presiunii controlate, este materializata cu ajutorul  resortului  principal  12,  care  actioneaza  asupra tijei 15, in sens opus. Valoarea  presiunii  de referinta, la care presostatul actioneaza este reglata cu ajutorul surubului de reglaj 44.

Presostatele  pot  fi  utilizate  atat  pentru  reglarea  presiunii  joase  (de  vaporizare)  cat  si pentru reglarea presiunii de condensare, corespunzator presostatele fiind numite presostate de joasa presiune sau de inalta presiune.

Selectia presostatelor din cataloagele firmelor producatoare se realizeaza in functie

 
de nivelul presiunii  pe  care  trebuie  sa  o  controleze.  In  figura  7.11.2  sunt  prezentate domeniile  de  utilizare  a presostatelor KP ale firmei Danfoss.

Fig.7.11.2 Domenii de functionare ale presostatelor

Din tabelul din figura 7.11.2 pentru reglarea presiunii de vaporizare s-a ales de la firma daneza Danfoss un presostat KP2 iar pentru reglarea presiunii de condensare un presostat KP

5A

8.Schema de automatizare

Fig.8.1 Schema de automatizare a instalatiei

Problema principala a automatizarii instalatiilor de  incalzire este mentinerea temperaturii

mediului incalzit la valoarea prescrisa, in conditii acceptabile, din punct de vedere economic si tehnologic, de functionare a instalatiei de incalzire.

Instalatiile  de  incalzire  consuma  energie,  pentru  producerea  efectului  util.  Eficienta

sistemelor de incalzire depinde de cantitatea de energie consumata in vederea realizarii efectului util.  Aceasta  la  randul  ei  depinde  de  conditiile  in  care  se  desfasoara  procesele  din  aceasta instalatie dar si de cantitatea si calitatea informatiilor despre sistem, precum si de modul in care informatiile sunt preluate si folosite.

Una din problemele fundamentale ale incalzirii este reducerea consumurilor energetice, iar  acest  obiectiv  se  poate  atinge  numai  in  conditiile  in  care functionarea  instalatiei  si  a componentelor acesteia este automatizata.

Mentinerea  temperaturii  constante  la  valoarea  prescrisa  a  mediului  incalzit  trebuie realizata indiferent de variatia temperaturii externe Unul din cei mai importanti factori externi, care schimba conditiile interne de functionare a instalatiei este necesarul de caldura.

Instalatiile de incalzire se proiecteaza sa poata asigura necesarul de caldura nominal, in cele mai grele conditii externe de functionare, previzibile pentru acea instalatie.

Regimul  stationar  nominal  de  functionare  a  instalatiei  este  caracterizat  de  egalitatea dintre puterea termica a instalatiei si necesarul total de caldura.

Atata timp cat instalatia functioneaza in regimul nominal, nu este necesar nici un sistem de reglare si automatizare a acesteia.

In  timpul  functionarii  instalatiei  aceasta  va  functiona  insa  extrem  de  rar  in  conditiile

nominale, prevazute la functionare.Astfel   pot fi mentionate cel putin doua tipuri de elementa care determina functionarea in conditii diferite de cele nominale:

-Necesarul de caldura pe care trebuie sa il asigure instalatia este variabil in timp

-Conditiile externe de lucru sunt caracterizate de fluctuatii mari atat diurne cat mai ales sezoniere,  iar  modificarea  conditiilor  externe  determina  modificarea  conditiilor  interne  de functionare a instalatiei.

Se poate spune ca in general reglarea temperaturii mediului incalzit se realizeaza prin

reglarea diferitelor componente ale instalatiei astfel incat puterea termica a instalatiei sa fie

in permanenta egala cu necesarul de caldura.


-Conditiile externe de lucru sunt caracterizate de fluctuatii mari atat diurne cat mai ales sezoniere,  iar  modificarea  conditiilor  externe  determina  modificarea  conditiilor  interne  de functionare a instalatiei.

Se poate spune ca in general reglarea temperaturii mediului incalzit se realizeaza prin

reglarea diferitelor componente ale instalatiei astfel incat puterea termica a instalatiei sa fie in permanenta  egala cu necesarul de caldura.

8.1 Reglarea temperaturii interioare

Mentinerea  temperaturii  interioare  la  valoarea  de  21  ºC  se  realizeaza  prin  intermediul unui termostat ,si un electroventil montat pe circuitul de incalzire in pardoseala iar termostatul in una din incaperi .

Termostatul  sesizeaza  modificarea  temperaturii  din  camera  si  actioneaza  asupra  unui electroventil  montat  pe  circuitul  de  incalzire  prin  pardoseala  inchizandu-l  sau  deschizandu-l in functie   de   modul   de   variatie   al   temperaturii   interioare.   Daca   temperatura   interioara creste termostatul  inchide  ventilul  electromagmetic  iar  daca  temperatura  scade  termostatul deschide ventilul   elecromagnetic   permitand   astfel   vehicularea   unui   debit   mai   mare   de agent            termic  secundar  prin  instalatia  de  incalzire  prin  pardoseala.  Reglarea temperaturii interioare este prezentata in figura 8.1.1.

Fig.8.1.1 Reglarea temperaturii interioare

Electroventilele  pot  sa  realizeze  o  reglare  continua  a  debitului  de  agent  termic  secundar pentru  ca  in  functie  de  temperatura  din  camera  detectata  de  traductorul  de  temperatura, regulatorul  comanda  coborarea  sau  urcarea  organului  de  inchidere  a  robinetului,  ceea  ce determina scaderea sau cresterea sectiunii de curgere in functie de necesitati

 

8.2.Reglarea temperaturii apei calde menajere

Reglarea temperaturii apei calde menajere se realizeaza prin intermediul unui termostat montat pe boiler fig.8.2,1.


Fig.8.2.1.Reglarea temperaturii apei calde menajere

                   Termostatul   este   reglat   sa   asigure   o   temperatura   a   apei   din   boiler   de   45ºC. Cand  temperatura                   apei  calde   menajere           incepe         sa            scada,            termostatul actioneaza asupra pompei (figura 8.2.1) montata pe circuitul de agent termic secundar deschizand-o si porneste  alimentarea  cu  energie  electrica  a  rezistentei  .  Cand  temperatura  apei  din  boiler atinge temperatura de 45ºC,   termostatul   inchide   electroventilul   si   opreste   alimentarea   cu energie a            pompei de  recirculare  a  apei  din  boiler,  acesta  urmand  a  fi  deschis  cand temperatura apei calde menajere incepe sa scada.

8.3 Reglarea supraincalzirii vaporilor de agent termic primar (propan)

Reglarea supraincalzirii vaporilor se face cu ajutorul ventilului de laminare termostatic

Daca  diferenta  dintre  temperatura  de  vaporizare,  masurata  la  intrarea  in  vaporizator  si temperatura  vaporilor  la  iesirea  din  vaporizator,  scade  atunci  presiunea  din  bulbul  montat pe iesirea din vaporizator scade si reduce sectiunea de curgere prin ventil.

Daca   diferenta   dintre   cele   doua   temperaturi,   care   masoara   gradul   de   supraincalzire devine  prea  mare,  corespunzator  unui  necesar  de  frig  mai  mare  decat  puterea  frigorifica a  vaporizatorului,  atunci  ventilul  termostatic  determina  cresterea  sectiunii  de  curgere  prin ventilul  de  laminare.  Corespunzator  va  creste  debitul  masic  de  lichid  care  alimenteaza vaporizatorul, iar acest debit mareste puterea frigorifica a vaporizatorului, si se supraincalzeste mai greu. Cand  diferenta  dintre  temperatura  de  vaporizare si temperatura  vaporilor  la  iesirea din            vaporizator,       este  prea  mare  ventilul  electromagnetic  opreste  alimentarea  cu  agent  a vaporizatorului.


8.4 Reglarea sarcinii termice a compresorului

          Reglarea  sarcinii  termice  a   compresorului  reprezinta  solutia  la  problema  fundamentala  a automatizarii     instalatiei                          de               incalzire, si anume realizarea unei permanente corelatii intre necesarul de caldura si puterea termica a instalatiei, in conditii acceptabile din punct de vedere tehnic, economic, tehnologic si energetic.

           Sarcina frigorifica     a compresorului depinde    direct    proportional   de   turatia   arborelui acestuia.  Modificarea  turatiei  compresorului  se  poate  realiza  prin  utilizarea  unui  motor de antrenare a compresorului asincron cu mai multe trepte de turatie.

Daca  se  doreste  o  reglare  mai  precisa  a  turatiei,  se  pot  utiliza  un  redresor  cuplat  cu  un motor   de   curent   continuu   sau   un   convertizor   de   frecventa   cuplat   cu   un   motor   de curent alternativ. Cand  necesarul  de  caldura  scade,  temperatura  de  condensare  creste

deoarece   agentul termic   secundar   nu   mai   poate   sa   preia   caldura   degajata   in   urma condensarii.  Crescand temperatura de condensare creste si presiunea de condensare , crestere

de  presiune  sesizata  de  presostatul  montat  pe  conducta  de  refulare  (figura7.4).  Presostatul comanda  un  convertizor  de  frecventa           care      determina     scaderea        turatiei arborelui compresorului.          Cand          presiunea                              de condensare  scade,  acelasi  presostat  actioneaza  asupra convertizorului de frecventa determinand cresterea turatiei arborelui.

O alta metoda de reglare a puterii compresorului este prezentata in continuare.

Ea consta in realizarea unui circuit de scurtcircuitare (by pass) intre conducta de refulare

si de aspiratie a compresorului ca in figura 8.4.1.

 
Fig.8.4.1 Reglarea sarcinii termice a compresorului

Intre conducta de refulare 2 si cea de aspiratie 8 a compresorului 1 se montreaza ventilul

de  reglare  4  actionat  de  regulatorul  de  presiune  de  aspiratie  5.  Acest  sistem  de  reglare  a puterii  frigorifice   este   prevazut   si   cu   un   regulator   al   temperaturii   de   refulare   3   care actioneaza  asupra ventilului   de   injectie   6,   ce   realizeaza   o   legatura   intre   conducta   de lichid   7   si   conducta   de aspiratie. Cand                     necesarul     de                                                                           caldura        scade,              presostatul                   5


sesizeaza       cresterea    presiunii      de condensare   si   deschide   treptat   ventilul   de   by-pass   4.

Astfel   o   parte   din   vaporii   refulati  de compresor  se  vor  intoarce  in  conducta  de  aspiratie ceea  ce  determina  o  scadere  a  presiunii  de condensare. Datorita faptului ca pe timp de vara necesarul  de  caldura  este  redus  deoarece  se  prepara  doar   apa   calda   menajera   utilizarea acestei   metode   de   reglare   a   puterii   compresorului   nu   este  rentabila  deoarece  duce  la cheltuieli de exploatare ridicate.

O alta metoda de reglare a puterii instalatiei este utilizarea a doua compresoare  legate

in paralel. In anotimpul rece functioneaza ambele compresoare iar in anotimpul cald se sisteaza functionarea unui compresor. Nici aceasta solutie nu este rentabila din punct de vedere economic deoarece pretul de achizitie al celui de-al doilea compresor este ridicat.

Fig.8..4.2 reprezinta automatizarea pentru oprirea si pornirea compresorului cu un presostat de joasa presiune ,oprirea si pornirea compresorului corespunzand cu oprirea si pornirea

pompei de caldura.

Fig.8.4.2  Oprirea si pornirea compresorului


8.5 Pornirea si oprirea pompelor de caldura

Cand una din temperaturile reglate a scazut (s-a deschis electroventilul de pe circuitul de agent termic secundar) termostatul comanda deschiderea electroventilului de pe intrarea in vaporizatorul pompei de caldura. Deschizandu-se electroventilul, agentul frigorific intra in vaporizator si vaporizeaza, in urma vaporizarii presiunea de pe aspiratia compresorului

creste. Cresterea presiunii de vaporizare este sesizata de presostatul de pe conducta de aspiratie care determina pornirea compresorului.

                                Cand  necesarul  de  caldura  pentru  instalatie  este  zero  (temperaturile  din  camere  si  din boiler au         atins                valorile          prestabilite)                       si     compresorul      functioneaza       la     turatia minima  termostatele  determina  inchiderea  electroventilului  de  pe  intrarea  vaporizatorului pompei  de  caldura.   Compresorul   aspira   in   continuare   vapori   creand  o  depresiune  in vaporizator. Scaderea presiunii este sesizata de presostatul de joasa presiune care opreste instalatia. Oprirea directa a  compresorului  la  atingerea  valorilor  de  temperatura prescrise  pune  mari  probleme  la pornire, cand  compresorul  aspira  si  lichidul  care  nu  a apucat  sa  vaporizeze  producand asa numitele lovituri hidraulice

10. Tema economi

Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul 10.2

Costuri estimative de exploatare  exprimate in [$]

Interv

alele de calcul

Pompe de caldura

Central a pe gaz

Vapor

izare direct a

Apa- apa

Aer- apa

Sol-apa

cu captator i plani

Sol-apa cu sonde

Pe zi

2,461

2,65

5,057

3,099

2,46

3,362

Pe

luna

73,84

79,488

151,71

92,966

73,84

100,863

Table 10.2

Fig.10.1 Diagrama estimativa a costurilor de exploatare

Protectia muncii

 Protectia muncii  este un sistem de masuri si mijloace social-economice, organizatorice, tehnice, profilactic-curative, care actioneaza in baza actelor legislative si normative si care asigura securitatea angajatului, pastrarea sanatatii si a capacitatii de munca a acestuia in procesul de munca.

            Scopul protectiei muncii este de a reduce la minimum, probabilitatea afectarii sau imbolnavirii angajatului cu crearea concomitenta a conditiilor confortabile de munca la o productivitate maximala a acesteia.

            Securitatea muncii in activitatea de productie se asigura pe urmatoarele cai:

-   instruirea in materie de protectia muncii a tuturor angajatilor si a altor persoane la toate nivelurile de educatie si pregatire profesionala;

-   instructarea prealabila si periodica a tuturor angajatilor;

-   pregatirea speciala angajatilor care deservesc masini, mecanisme si utilaje fata de care sint inaintate cerinte sporite de securitate;

-   verificarea periodica a cunostintelor personalului tehnic ingineresc a materiei in protectia muncii(nu mai rar decit o data in trei luni).

            Directii principale ale politicii de stat in domeniul protectiei muncii:

-   asigurarea prioritatii ale politicii de stat in domeniul protectiei muncii

-   emiterea si aplicarea actelor normative privind protectia muncii;

-   coordonarea activitatilor in domeniul protectiei muncii si al mediului;

-   supravegherea si controlul de stat asupra respectarii actelor normative in domeniul protectiei muncii;

-   cercetarea si evidenta accidentelor de munca si a bolilor profesionale;

-   apararea intereselor legitime ale salariatilor care au avut de suferit in urma accidentelor de munca si a bolilor profesionale;

-   stabilirea compensatiilor pentru munca in conditii grele, vatamatoare sau periculoase ce nu pot fi inlaturate in conditiile nivelului tehnic actual;

-   participarea autoritatilor publice la realizarea masurilor de protectie si al organizarii muncii;

-   pregatirea si reciclarea specialistilor in domeniul protectiei muncii;

-   organizarea evidentei statistice de stat privind conditiile de munca, accidentele de munca, bolile profesionale si consecintele materiale ale acestora;

-   colaborarea internationala in domeniul protectiei muncii;

-   contribuirea la crearea conditiilor nepericuloase de munca, la elaborarea si utilizarea tehnicii si tehnologiilor nepericuloase, la producerea mijloacelor de protectie individuala si colectiva a salariatilor;

-   reglementarea asigurarii salariatilor cu echipament de protectie individuala si colectiva cu incaperi si instalatii   sanitar-social, cu mijloace curativ profilactice din contul angajatului.

            Ministerul Muncii si Protectiei Sociale exercita coordonarea activitatii de protectie a muncii in Republica Moldova.

            Normele de protectie a muncii si normele de igiena muncii se emit de Ministerul Muncii si Protectiei Sociale si de Ministerul Sanatatii dupa consultarea patronatelor si sindicatelor.[10]

            Pentru realizarea lucrului metodoorganizatoric de protectie a muncii la intreprinderea de sticla este fondat cabinetul de protectie a muncii. Instructajul introductiv se petrece cu toti cei cae intra la intreprindere la lucru permanent sau temporar, indiferent de calificare, specialitate sau de stagiul de lucru al lor, deasemenea cu muncitorii, recomandatii la intreprinderele pentru indeplinerea lucrarilor de la alte organizatii, cu practicantii care-si petrec practica la intreprindere, admise pe teritoriul intreprinderii sau in sectiile de producere pentru indeplinirea lucrarilor.

            Instructajul introductiv il petrece inginerul de protectie a muncii si tehnica securitatii in cabinetul de protectie a muncii, iar cu muncitorii inginero - tehnici, cu specialistii tineri si cu elevii institutiilor de invatamint – inginerul sef al intreprinderii.


Bibliografie

[1] Balan M. Instalatii frigorifice Edit Todesco Cluj-Napoca, 2000

[2] Balan M. Reglarea si automatizarea instalatiilor frigorifice –note de curs

[3] Balan M, Plesa A. Instalatii frigorifice Constructie, functionare si calcul. Cluj Napoca

2002.

[4]  Balan M  Utilizarea frigului artificial – note de curs

[5] Gavriliuc R. Pompe de caldura de la teorie la practica Edit Matrix Buc. 1999

[6] Macovescu S Camere si instalatii frigorifice Casa cartii de stiinta Cluj 2004

[7]  Popa  B.  Termotehnica,masini  si  instalatii  termice  Edit  Didactica  si  pedagogica

Bucuresti 1971

[8] Radcenco V. Instalatii de pompe de caldura Edit Tehnica Bucuresti 1985

[9] www.danfoss.com

[10] www.vissman.com


[11] www.oekoterm.com



loading...






Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 2828
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site