Rolul important al radiatoarelor într-un sistem cu pompă de căldură

Sistem complet cu pompă de căldură

Pentru ca un sistem cu pompă de căldură să funcționeze eficient, ca de altfel toate sistemele, toate componentele trebuie să fie complet coordonate între ele. Numai atunci sistemul va putea să-și atingă potențialul maxim și să garanteze o eficiență optimă. Prin urmare, planificarea și proiectarea atentă a sistemului complet cu pompă de căldură este esențială și vizează sursa de căldură, pompa de căldură, distribuția căldurii și emițătoarele aferente.

În detaliu, acest lucru presupune determinarea sarcinii termice a clădirii și a încăperilor individuale, selectarea componentelor de instalație adecvate, verificarea proiectării emițătoarelor de căldură existente și, dacă este necesar, înlocuirea emițătoarelor subdimensionate sau inadecvate, precum și adăugarea unor suprafețe de încălzire suplimentare. De asemenea, sistemul de conducte existent trebuie curățat, garniturile și robinetele trebuie verificate (sau, dacă este cazul, înlocuite), iar sistemul de încălzire trebuie echilibrat.

Eficiență sporită

Eficiența unui sistem cu pompă de căldură crește automat când toate componentele acestuia sunt adaptate atât la pompa de căldură, cât și la clădire. În momentul în care căutăm modalități de a optimiza și mai mult această eficiență, importanța radiatoarelor în cadrul sistemului devine importantă.

O primă modalitate de creștere a eficienței unei pompe de căldură presupune reducerea suplimentară a temperaturilor sistemului de la 55/45 °C la 35/25 °C. Această acțiune poate avea ca rezultat economii de energie de aproximativ 25%(1). Temperaturile mai scăzute ale sistemului vor îmbunătăți valoarea SCOP (Coeficientul sezonier de performanță) a pompei de căldură, adică factorul său de performanță anuală în diferite stări de funcționare, care sunt evaluate în funcție de zonele climatice. Cu cât valoarea SCOP este mai mare, cu atât este mai redus consumul de energie. Acest lucru are sens, deoarece, cu cât este mai mică diferența de temperatură dintre sursa de căldură (aer, apă sau căldură geotermală) și mediul de transfer al căldurii (de exemplu, un radiator), cu atât funcționează mai economic o pompă de căldură.

În al doilea rând, echilibrarea instalației sistemului de încălzire este importantă pentru creșterea eficienței. Toate radiatoarele din cadrul sistemului trebuie să fie echilibrate pentru a menține căldura de la primul și până la cel mai îndepărtat radiator. În trecut, pompa de recirculare a apei de încălzire era adesea supradimensionată și/sau temperaturile pe tur erau setate la valori mai mari decât cele necesare. Ambele acțiuni generau pierderi inutile de energie. Echilibrarea instalației ajută la crearea unui sistem de încălzire eficient și generează economii de energie de 7-11%(2).

Un alt pas în direcția îmbunătățirii eficienței unui sistem cu pompă de căldură este utilizarea unei inserții constând într-un robinet termostatic de radiator. În special în cazul clădirilor existente, conductele ascunse pot reprezenta o problemă dacă documentația este incompletă sau indisponibilă. Lungimile și diametrele conductelor rămân incerte, ceea ce face ca proiectarea să se bazeze pe ipoteze și valori empirice. Inserarea unui robinet termostatic de radiator rezolvă această problemă. Atunci când este setat volumul de apă necesar, în funcție de puterea radiatorului și de temperaturile sistemului, robinetul va asigura un debit constant. Această setare trebuie realizată o singură dată, iar cheița de reglare este inclusă în pachetul de livrare. Reglarea în l/h face ca setarea să fie rapidă și simplu de realizat. Cu toate acestea, o condiție prealabilă pentru utilizarea robinetului termostatic este ca apa din sistem să fie necontaminată.

În plus, un robinet termostatic modern cu o variație a benzii proporționale de 1K în loc de 2K asigură mai puține fluctuații și garantează astfel respectarea exactă a temperaturii dorite în încăpere (temperatura de referință). Cu ajutorul capului termostatic de 1K, temperatura camerei poate fi controlată mai precis, generând totodată economii de energie, deoarece fiecare grad în minus corespunde unei economii de aproximativ 6%(3). Cu toate acestea, trebuie menționat faptul că acest avantaj este posibil doar în cazul în care rețeaua de conducte a fost proiectată cu o variație a benzii proporționale de 1K. 

În cele din urmă, eficiența radiatoarelor este, de asemenea, influențată de starea în care se află acestea. Radiatoarele vechi au adesea reziduuri de coroziune cauzate de reacția oțelului la combinația dintre umiditate și oxigen. Această coroziune acționează ca un strat izolator în interiorul radiatorului și, prin urmare, diminuează eficiența acestuia. Pentru a evita coroziunea, este necesară aerisirea periodică a radiatoarelor. 

Radiatoare de joasă temperatură și radiatoare cu pompă de căldură

După cum s-a menționat, temperaturile mai scăzute pe tur contribuie la optimizarea valorii SCOP a unei pompe de căldură. Temperaturile pe tur cuprinse între 35 și 50 °C s-au dovedit a fi compatibile cu sistemele de radiatoare conectate la o pompă de căldură. Totuși, temperaturile influențează performanța radiatorului. Dat fiind faptul că acesta combină căldura prin convecție (adică încălzește fluxul de aer din apropierea sa pentru a încălzi treptat încăperea) cu căldura radiantă (care se face simțită direct în locul în care ajunge) ponderea încălzirii prin convecție este redusă semnificativ atunci când temperatura pe tur scade sub 40 °C. Sub această temperatură, se recomandă radiatoarele cu ventilator sau convectoarele, deoarece acestea creează un flux de aer forțat în radiator și, astfel, continuă să încălzească aerul prin convecție. 

Pentru a permite ca sistemul de încălzire să funcționeze la temperaturi pe tur mai scăzute, ar putea fi necesară mărirea suprafețelor de încălzire. Deoarece căldura radiantă este eficientă chiar și la temperaturi scăzute, radiatoarele cu suprafețe radiante suficient de mari sunt deosebit de importante pentru încălzirea în intervalul de temperatură sub 50 °C. Astfel, și senzația plăcută de căldură este mai mare.

Dimensiunea radiatorului

În trecut, a existat întotdeauna o discuție legată de necesitatea subdimensionării sau supradimensionării radiatoarelor atunci când se optimiza izolația termică și se modificau temperaturile sistemului. În realitate, o sarcină termică mai mică rezultată în urma îmbunătățirii izolației clădirii, combinată cu modificări ale tehnologiei sistemului, permite utilizarea unor generatoare de căldură mai eficiente și mai economice.

În general, în cazul radiatoarelor deja existente, acestea ar trebui verificate separat și matematic, ținând cont de temperatura mai scăzută a sistemului, dispunându-se înlocuirea lor, după caz. Chiar dacă unele radiatoare au dimensiunile corecte, trebuie să aveți în vedere vechimea și starea acestora. În plus, echilibrarea instalației este un factor important, deoarece asigură o distribuție uniformă a căldurii în rețeaua de conducte și garantează alimentarea fiecărui radiator cu cantitatea necesară de apă caldă. 

Surse
(1) Conform datelor colectate în cadrul Grupului Purmo de la pompa de căldură MIRAI-SMI 4.0 EH1218DC.
(2) Conform raportului de cercetare din 2019 al ITG Dresda "Potențialul de economisire a energiei și evaluarea economică a echilibrării instalației în sistemele tehnice ale clădirilor".
(3) Comunicat, printre altele, de către Agenția Internațională pentru Energie (IEA) și de către Comisia Europeană.