Le Pompe di Calore
Le pompe di calore funzionano grazie a diversi principi fisici, ma sono classificate in base alla loro applicazione (trasmissione di calore, fonte di calore, dispersore di calore o macchina refrigeratrice).
Il compressore di una pompa di calore crea la differenza di pressione che permette al ciclo termodinamico di funzionare: esso aspira il fluido refrigerante liquido attraverso l'evaporatore, dove il fluido stesso assorbe calore ed evapora a bassa pressione, lo comprime e lo spinge all'interno del condensatore, dove il fluido rilascia calore e condensa ad alta pressione.
Dopo il condensatore, il fluido attraversa la valvola di laminazione che lo riporta allo stato liquido, successivamente rientra nell'evaporatore ricominciando il ciclo. Il fluido refrigerante cambia di stato all'interno dei due scambiatori: passa nell'evaporatore da liquido a gassoso, nel condensatore da gassoso a liquido. L'ambiente dove è collocato l'evaporatore viene quindi raffreddato, mentre quello in cui si trova il condensatore viene riscaldato.
Quando si confrontano le prestazioni di pompe di calore, si evita di parlare di "rendimento", poiché per definizione esso è sempre inferiore a 1.
È preferibile l'utilizzo del termine "resa", che è espressa dal coefficiente di prestazione, "COP", rapporto tra energia resa (calore fornito) ed energia consumata (di solito elettrica, richiesta dal compressore), usualmente indicato in fisica tecnica come coefficiente di effetto utile. Un valore del COP (coefficient of performance) pari a 3 indica che per ogni kWh di energia elettrica consumata, la pompa di calore movimenta 3 kWh di energia termica da o verso la sorgente di interesse.
Il compressore di una pompa di calore crea la differenza di pressione che permette al ciclo termodinamico di funzionare: esso aspira il fluido refrigerante liquido attraverso l'evaporatore, dove il fluido stesso assorbe calore ed evapora a bassa pressione, lo comprime e lo spinge all'interno del condensatore, dove il fluido rilascia calore e condensa ad alta pressione.
Dopo il condensatore, il fluido attraversa la valvola di laminazione che lo riporta allo stato liquido, successivamente rientra nell'evaporatore ricominciando il ciclo. Il fluido refrigerante cambia di stato all'interno dei due scambiatori: passa nell'evaporatore da liquido a gassoso, nel condensatore da gassoso a liquido. L'ambiente dove è collocato l'evaporatore viene quindi raffreddato, mentre quello in cui si trova il condensatore viene riscaldato.
Quando si confrontano le prestazioni di pompe di calore, si evita di parlare di "rendimento", poiché per definizione esso è sempre inferiore a 1.
È preferibile l'utilizzo del termine "resa", che è espressa dal coefficiente di prestazione, "COP", rapporto tra energia resa (calore fornito) ed energia consumata (di solito elettrica, richiesta dal compressore), usualmente indicato in fisica tecnica come coefficiente di effetto utile. Un valore del COP (coefficient of performance) pari a 3 indica che per ogni kWh di energia elettrica consumata, la pompa di calore movimenta 3 kWh di energia termica da o verso la sorgente di interesse.
Ti faccio un esempio per farti capire come scegliere la caldaia giusta per la tua abitazione.
Hai un appartamento da 140 mq con 3 bagni e in famiglia siete in 5, se hai una caldaia murale classica da 24 kW termici (sia sul riscaldamento che sul sanitario) probabilmente avrai il problema della contemporaneità docce, per farti capire meglio cosa sto dicendo.
In fase di raffreddamento la prestazione di una pompa di calore è descritta dall'"EER" (Energy Efficiency Ratio); la pompa di calore è solitamente più efficiente nel riscaldamento che nel raffreddamento, dato che la macchina dissipa sempre una parte di energia in calore, calore che può essere usato per il riscaldamento.
Nel caso ideale di macchina di Carnot a senso inverso (le si fornisce lavoro e si ottiene calore), tra sorgenti rispettivamente a 0 °C e 20 °C, il COP è pari a 15 (rapporto 1:15 tra il lavoro delle resistenze elettriche e il calore ottenuto). Macchine simili sono efficienti, ma il loro costo d'impianto è elevato.
Hai un appartamento da 140 mq con 3 bagni e in famiglia siete in 5, se hai una caldaia murale classica da 24 kW termici (sia sul riscaldamento che sul sanitario) probabilmente avrai il problema della contemporaneità docce, per farti capire meglio cosa sto dicendo.
In fase di raffreddamento la prestazione di una pompa di calore è descritta dall'"EER" (Energy Efficiency Ratio); la pompa di calore è solitamente più efficiente nel riscaldamento che nel raffreddamento, dato che la macchina dissipa sempre una parte di energia in calore, calore che può essere usato per il riscaldamento.
Nel caso ideale di macchina di Carnot a senso inverso (le si fornisce lavoro e si ottiene calore), tra sorgenti rispettivamente a 0 °C e 20 °C, il COP è pari a 15 (rapporto 1:15 tra il lavoro delle resistenze elettriche e il calore ottenuto). Macchine simili sono efficienti, ma il loro costo d'impianto è elevato.
In un caso reale, con un clima mite, una pompa di calore ha un COP che va da 3 a 4 (mediamente con una temperatura esterna di 10 °C raggiunge 3,3 ed a −8,3 °C è circa 2,3).[3] Per fornire un termine di paragone, una classica stufetta elettrica ha un COP teorico pari a 1, ovvero 1 joule di energia elettrica dato alla stufetta si trasforma in 1 joule di calore, mentre 1 joule di energia elettrica dato alla pompa di calore corrisponde a più di 1 joule di energia termica spostata da un luogo freddo a uno caldo.
Per le pompe di calore che sfruttano l'aria il COP è limitato quando operano in climi molto freddi, dove c'è meno calore da trasferire all'interno di un edificio. Tipicamente il COP crolla drasticamente quando la temperatura dell'aria esterna scende sotto a −5 °C/−10 °C.[4] Quando si compra una pompa di calore è importante prestare attenzione al COP, a quale intervallo di temperatura tale COP si riferisce, al costo di installazione della pompa, a quanto calore può trasferire, al rumore generato.
Il COP di una pompa di calore che sfrutta il sottosuolo (di solito l'acqua sotterranea) è maggiore di quello di una pompa che sfrutta l'aria, poiché il terreno presenta una temperatura abbastanza costante durante tutto l'anno; in compenso la sua installazione è più difficoltosa e costosa.[5]
Applicazioni tipiche delle pompe di calore sono per riscaldare le piscine e l'acqua per usi domestici.
Per le pompe di calore che sfruttano l'aria il COP è limitato quando operano in climi molto freddi, dove c'è meno calore da trasferire all'interno di un edificio. Tipicamente il COP crolla drasticamente quando la temperatura dell'aria esterna scende sotto a −5 °C/−10 °C.[4] Quando si compra una pompa di calore è importante prestare attenzione al COP, a quale intervallo di temperatura tale COP si riferisce, al costo di installazione della pompa, a quanto calore può trasferire, al rumore generato.
Il COP di una pompa di calore che sfrutta il sottosuolo (di solito l'acqua sotterranea) è maggiore di quello di una pompa che sfrutta l'aria, poiché il terreno presenta una temperatura abbastanza costante durante tutto l'anno; in compenso la sua installazione è più difficoltosa e costosa.[5]
Applicazioni tipiche delle pompe di calore sono per riscaldare le piscine e l'acqua per usi domestici.
