8 maggio 2016

Pompe di calore

Il riscaldamento e il raffrescamento sostenibili

Con il termine di Pompa di Calore si identificano le apparecchiature capaci di riscaldare o rinfrescare un ambiente attraverso un flusso d’aria e un’alimentazione elettrica. Esse sfruttano principi fisici e di termodinamica che consentono di traferire il calore di un ambiente in un altro ambiente a temperatura più elevata. Infatti possiamo:

  • riscaldare casa prelevando il calore contenuto nell’aria esterna
  • riscaldare e raffrescare casa grazie alla reversibilità del sistema 

COP – Coefficiente di Prestazione
L’efficienza e la rinnovabilità di questi sistemi di riscaldamento è dato dalla loro resa indicata dal COP, ossia il Coefficiente Di Prestazione (Coefficient Of Performance). Questo indice in genere è superiore a 3, ma cosa vuol dire? Significa che otteniamo oltre 3 unita di energia sotto forma di calore consumando solo 1 unità di energia in forma elettrica. L’energia elettrica infatti non viene trasformata in calore, ma viene utilizzata per trasportare il calore dall’ambiente esterno all’ambiente di casa.

Come funziona?
Questo trasporto di calore è reso possibile da quattro semplici componenti:

  1. Condensatore
  2. Valvola di laminazione
  3. Evaporatore
  4. Compressore

Essi sono montati in un circuito chiuso, dove circola un gas termovettore, capace di trasportare il calore. Questo circuito è reversibile, quindi quando noi decidiamo di raffrescare o riscaldare la nostra stanza, la macchina attraverso i suoi programmi elettronici gestisce questi quattro componenti per fornire la funzione desiderata con il massimo rendimento e risparmio.

Riscaldamento
Ecco come avviene il riscaldamento:

  1. Il gas circola in un circuito evaporatore che sta all’esterno dell’abitazione e acquisisce la temperatura dell’aria esterna.
  2. Viene compresso dal compressore attraverso l’energia elettrica che lo trasforma in liquido e inviato al circuito situato dentro l’abitazione.
  3. Qui si espande nel condensatore tornando nuovamente alla forma di gas e cede il calore acquistato dall’aria esterna e compresso, riscaldando l’ambiente di casa.
  4. Successivamente ritorna nel circuito esterno attraverso la valvola di laminazione che lo riporta allo stato gassoso per ripetere il ciclo.

Raffrescamento
Il raffrescamento avviene invertendo il senso di circolazione del fluido gassoso:

  1. Il gas in forma liquida circola in un circuito condensatore che sta all’interno dell’abitazione e cattura il calore dell’ambiente interno.
  2. Successivamente circola nel circuito esterno passando dalla valvola di laminazione che lo riporta totalmente allo stato gassoso.
  3. Passando nell’evaporatore si espande completamente tornando in forma gassosa e liberando il calore sottratto dall’ambiente interno verso l’ambiente esterno
  4. Il compressore comprime nuovamente il gas portandolo allo stato liquido e pronto per catturare nuovo calore dall’ambiente cedendo la sua temperatura fredda attraverso un ventilazione apposita all’ambiente di casa.

Tipologie
Esistono diverse tipologie di pompe di calore, che sfruttano diverse tecnologie mantenendo i principi e i funzionamenti precedentemente descritti. Quello che cambia sono le sorgenti di calore con cui scambiare temperatura e le modalità con cui si effettua questo scambio. Brevemente, in ordine di diffusione e popolarità di installazione:

  • ARIA-ARIA: rappresenta la tipologia di pompa di calore più nota e installata non solo in ambito domestico; un classico esempio sono gli split composti da una unità esterna che scambia energia con l’aria esterna e un’unità interna che scambia energia con l’ambiente domestico sempre attraverso l’aria.
  • ARIA-ACQUA: sono un’evoluzione delle precedenti macchina, consentono di acquisire il calore contenuto nell’aria esterna e trasportarlo all’interno degli ambiente attraverso l’acqua che può circolare nei classici sistemi di riscaldamento (meglio se a pavimento) oppure nei ventilconvettori che consentono anche l’utilizzo della funzione di raffrescamento.
  • ACQUA-ACQUA: sistemi che sfruttano l’acqua presente nel sottosuolo e la sua temperatura per scambiare calore con gli ambienti con l’ausilio delle modalità già viste prima.
  • GEOTERMICHE: sistemi che sfruttano la temperatura costante del sottosuolo per scambiare calore con gli ambienti con l’ausilio delle modalità già viste in precedenza.

Energia rinnovabile e sostenibilità
Riguardo i sistemi a pompa di calore, essi rappresentano a pieno titolo sistemi energeticamente efficienti e rinnovabili se vengono utilizzati nella la loro funzione di riscaldamento. Il raffrescamento rappresenta una funzione disponibile, ma energicamente dispendiosa e non rispettosa dell’ambiente. Se utilizziamo una pompa di calore per riscaldare, utilizziamo una fonte rinnovabile di calore, ossia la temperatura dell’aria dell’ambiente esterno, e attraverso l’energia elettrica la trasferiamo all’interno dell’ambiente domestico.
Guardando il bilancio di energia, normalmente una normale stufa elettrica consuma 1 unità di energia per produrre poco meno di 1 unità di energia termica. La pompa di calore è in grado invece di produrre anche oltre 3 unità di energia termica consumando solo 1 unità di energia. Energeticamente rappresenta un utilizzo molto efficiente e intelligente dell’energia elettrica, con una componente rinnovabile data dalla parte di energia, sotto forma di temperatura, acquisita dall’aria esterna.

 

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