Cum putem răci locuința prin intermediul unui calorifer?

Caloriferul este un recipient umplut cu apă circulată, care servește la nevoi de încălzire. Nu cu mult timp în urmă, am explicat felul în care funcționează un calorifer cu apă caldă. Despre același tip de calorifer vom vorbi și acum. Adică un calorifer cu două orificii în care se circulă un fluid. Vom introduce în acest calorifer un fluid rece, care în loc să aducă energie termică în cameră, el o va lua și o va duce în altă parte. Cam același lucru îl face și un aer condiționat, doar că acele funcționează cu aer și consumă o grămadă de curent electric.

Avantajul utilizării caloriferelor pentru răcirea locuinței este că va costa mai puțin să răcim locuința decât în cazul unui aer condiționat. Dezavantajul este că reprezintă o soluție doar pentru cei cu spațiu în curte. Ar putea fi o soluție și pentru un bloc de locuințe. Însă doar dacă întreaga asociație de locatari ar schimba de la aerul condiționat la răcirea centralizată. Practic nu vei avea cum să limitezi pe ceilalți din bloc să utilizeze rețeaua, chiar dacă nu plătesc. Acest sistem este prezent în majoritatea clădirilor moderne de birouri din țările dezvoltate.

Cum funcționează un sistem de răcire prin intermediul caloriferelor?

Vom îngropa o țeavă de PP în sol, sub adâncimea de îngheț. Această țeavă va fi umplută cu apă și va circula apa. Este vorba de aceeași apă care ne circulă prin calorifere. Acolo jos în sol, temperatura este de 12-15 grade și este constantă. Pe timp de vară, atunci când este o căldură greu de suportat în locuință, această apă va fi circulată prin sistemul de termoficare utilizat pe timp de iarnă. Vom avea aceleași țevi și același calorifer. Apoi agentul termic mai rece, 12-15 grade Celsius, va schimba căldură cu aerul cald din cameră. Aerul cald poate avea între 25 și 40 de grade Celsius.

Practic vom avea un proces invers încălzirii locuinței. Singura energie pe care o vom consuma va fi cea consumată de pompa care recirculă apa prin instalație. Acest proces este destul de simplu. Singura complicație este îngroparea unei țevi de plastic flexibil, destul de adânc sub adâncimea de îngheț. Cu cât țeava este mai lungă, cu atât vom putea să răcim un spațiu mai mare. De aceea am spus că acest sistem nu este accesibil oricui. Ai nevoie de sol pentru a îngropa țeava sau serpentina. Dispunerea țevii poate fi în plan, adică orizontal sau în foraje verticale. Mai jos avem un exemplu orizontal.

Una din problemele acestui sistem este condensul. Apa de 12-15 grade este foarte rece. Dacă temperatura și umiditatea din cameră este mare, se va forma condens pe calorifer și pe toate țevile neizolate corespunzător. Asta înseamnă că vom avea nevoie să anticipăm condensul. Una din metodele utilizate este să amplasăm o tavă din inox sau plastic sub calorifer, iar unele radiatoare confecționeate special pentru acest sistem vor veni cu o tavă a caloriferului. Aceeași tavă o are și frigiderul pentru că este un proces similar celui care are loc în interiorul unui frigider.

Condensul pe calorifer duce la dezumidificarea camerei

Apariția condensului pe calorifer are loc când temperatura caloriferului este destul de joasă. Asta înseamnă că umiditatea din cameră se reduce. Uneori ne dorim să dezumidificăm, iar alteori nu. Pentru a reduce formarea condensului și dezumidificarea este nevoie să rulăm apa din calorifere ceva mai încet. Însă acest lucru poate însemna că apa circulată prin instalație ar putea să nu mai răcească suficient. Ar fi echivalent cu un sistem de termoficare care nu reușește să încălzească suficient camera pentru că fluidul nu este circulat destul de repede prin instalație.

Dacă am circula apa destul de încet, nu vom mai avea condens. În consecință avem nevoie de un calorifer destul de mare pentru a circula apa încet, încât să avem destul contact între calorifer și aerul din cameră pentru a răci suficient spațiul. Coincidența face că un sistem de termoficare bine construit nu trebuie să aibă un agent termic cu o temperatură foarte mare. Pentru a construi un sistem de termoficare durabil, avem nevoie de o temperatură cât mai apropiată de temperatura maximă dorită în cameră și un calorifer cât mai mare.

Ideea de a avea un calorifer mic prin care se circulă o apă cu temperatura de 90 grade Celsius este o greșeală. Întreaga instalație se va deteriora din cauza dilatării și contractării termice. Acest lucru este valabil la încălzire, dar și la răcire. Oricum, la răcire nu ar fi posibil să avem o astfel de diferență de temperatură între mediul ambiant și apa din țevi pentru că acestea ar îngheța. Aceste bruscări termice a instalației trebuie evitate. În plus, când temperatura agentului termic este prea mare, te vei frige.

Cum arată un calorifer optimizat pentru încălzire, dar și răcire?

Aerul mai cald se ridică în partea de sus a camerei. Ar fi convenabil dacă am avea un calorifer lung, pe tot peretele. În articolul Unde se amplasează corect caloriferul în cameră? am explicat că vom căuta să amplasăm calorifere sub toate ferestrele din locuință. Recomand să citiți acel articol pentru că acolo explic și de ce. Odată ce am amplasat calorifere sub toate ferestrele, atunci vom putea amplasa un calorifer pe un anume perete fără fereastră. Dacă facem acest lucru vom căuta să-l optimizăm pentru răcire, dar prioritate există în continuare la fereastră pentru încălzire.

Caloriferele de la fereastră își vor face treaba și când răcim, dar cele optimizate vor face majoritatea condiționării. Aceste calorifere sunt lungi. Ele preiau aerul cald de sus, îi fură căldură făcându-l greu, iar aerul va cădea prin partea de jos a caloriferului. Acest proces se numește tot convecție, doar că mișcarea aerului este în sens invers. Această optimizare este importantă pentru că prin convecție avem un transfer termic mult mai mare decât prin conducție. Aceasta este o soluție pasivă care răcește aerul fără să faceți altceva.

Există o altă metodă activă. Prin intermediul unui ventilator se forțează aerul din cameră în calorifer. Acesta îl răcește, iar întregul proces se repetă până când se face destul de răcoare în casă. Dacă casa este bine izolată termic, în funcție de lungimea și diametru țevii îngropate, se poate face chiar frig. Chiar dacă afară sunt peste 30 de grade Celsius. Radiatoarele de răcire din cupru pot fi de 40 de ori mai eficiente decât un calorifer, când sunt utilizate corespunzător și cuplate cu un ventilator puternic.

Cum circulă apa printr-un sistem de încălzire versus cum circulă într-un sistem de răcire

Într-un sistem de încălzire, apa circulă în așa fel încât intră în calorifer în partea de sus. Apa pierde căldură și își schimbă densitatea. De face mai rece și mai grea căzând în partea de jos a caloriferului, pe unde și iese. Dacă respectați aceste principii,  pompa de recirculare va consuma mai puțină energie electrică și va putea fi subdimensionată pentru că ingineria sistemului o ajută. Dacă nu respectați aceste principii, sistemul va funcționa ineficient. Întregul design al rețelei de încălzire trebuie gândit similar de la centrală și până la calorifer.

Într-un sistem de răcire, lucrurile au loc în sens invers. Apa intră în calorifer în partea de jos, urmează să atragă căldura din cameră și devine mai puțin densă. Asta înseamnă că ea vrea să se ridice singură în sus. Acest lucru înseamnă că vara, același sistem de țevi va necesita o pompă care circulă fluidul în sens invers. Asta poate însemna că trebuie să inversați fizic pompa de recirculare. Mare grijă că sunt unele pompe care pot inversa rotația motorului, dar eficiența lor este foarte mică. Pentru a obține o funcționare normală, este nevoie de inversați fizic poziția pompei.

Pompa de recirculare funcționează mai bine cu apă mai rece decât cu apă mai caldă. Căutați să țineți cont și de acestă informație atunci când gândiți locul de poziționare a pompe de recirculare. De regulă, pompa de recirculare este poziționată pe retur, lângă boiler, imediat înainte ca apa să reintre în boiler pentru reîncălzire. Întotdeauna, o pompă, va împinge fluidul mai eficient decât îl va trage, chiar dacă este o pompă de recirculare. În imaginea de mai sus avem un sistem normal de încălzire. Pentru încălzire, pompa este montată greșit, pentru răcire ea este montată corect.

Cât de folosită este această metodă în mediul rezidențial?

Răcirea locuinței cu instalația de termoficare este destul de rară. Însă ea a ajuns destul de utilizată în mediul industrial. Voi scrie un articol care explică sistemul de reducere a căldurii dintr-o hală. Sunt două motive principale pentru care acest tip de răcire a locuinței nu este foarte utilizat deși este mai eficient din punct de vedere energetic. Primul motiv este că este nevoie să ai unde să îngropi serpentina. Adică acea țeavă de plastic care circulă apa de la calorifere prin pământ. Acesta nu este neapărat un factor care elimină posibilitatea răcirii, dar asta face din acest sistem unui ieftin.

Al doilea motiv poate fi caracterizat de un dezavantaj. Dezavantajul este formarea condensului pe calorifer. Daca se utilizează acele calorifere ieftine din tabla presată în formă și sudate, atunci caloriferele vor ruginii imediat. Acest lucru este valabil și în cazul celor vopsite, dar mai puțin posibil pentru cele galvanizate termic. Acest dezavantaj există oricum indiferent ce ai utiliza. Această problemă se poate mitiga destul de ușor, dar presupune un design special al caloriferelor. Mi-am pus în gând un astfel de design și îl voi enunța în secțiunea de proiecte.

Spuneam că se poate utiliza instalația sistemului de termoficare pentru răcire, chiar dacă nu avem o serpentină îngropată în pământ. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul unui compresor similar cu cel al unui frigider. Singura diferență pentru aceste sisteme este că toată căldura extrasă se înmagazinează într-un rezervor de apă caldă și se utilizează apoi pentru duș, gătit și spălat. Pentru o astfel de instalație avem nevoie de o mulțime de echipamente care consumă curent și ocupă spațiu. Evident că ți le poți face cu câteva componente ieftine de frigider.

Concluzie

Dacă un sistem de termoficare este bine dimensionat, atunci el va fi dimensionat în funcție de temperatura de 20 grade Celsius. Pe timp de iarnă, sistemul de termoficare va căuta să ridice temperatura externă medie de -5 grade Celsius. Dacă nu am avea un sistem de termoficare, în casă s-ar face -5 grade Celsius mai devreme sau mai târziu. Este nevoie ca sistemul de termoficare să schimbe cu 25 de grade temperatura întregului volum pe care dorim să-l locuim.

Pe timp de vară, sistemul de răcire, care este parțial același sistem de termoficare, va căuta să coboare temperatura externă medie de 30 grade Celsius. Dacă nu am avea un sistem de răcire, în casă s-ar face 30 sau chiar 35 de grade Celsius mai devreme sau mai târziu. Este nevoie ca sistemul de răcire să schimbe cu 10-15 grade Celsius temperatura aerului din întregului volum pe care dorim să-l locuim. Concluzia este că avem nevoie de o schimbare de temperatură ceva mai mică pe partea de răcire decât pe cea de încălzire.

Acest lucru este un lucru bun pentru că un sistem normal de termoficare poate răspunde nevoilor de răciră fără să supradimensionăm sistemul. Asta am dorim să arăt. Sunt destule voci care spun că am putea să circulăm aerul casei printr-un sistem de ventilație și să-l captăm și să facem schimbul de căldură într-un radiator foarte performant, etc. Însă și ideea de a răci casă cu ajutorul caloriferelor este destul de bună. Dacă îți calculezi instalația destul de bine și dacă reușești să ai un loc în care să îngropi țeava de PP, atunci este cea mai bună idee din punct de vedere energetic.