Pompa di calore
La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta, utilizzando energia elettrica (l'esempio più semplice ne è il climatizzatore). Il circuito è reversibile per cui con un'unica macchina si producono sia caldo che freddo. Particolari pompe di calore sono quelle geotermiche che utilizzano il calore contenuto nella terra o nell'acqua di falda.
Le pompe di calore, siano esse elettriche o a gas, ad aria o ad acqua, sono, tra le tecnologie per la produzione del calore per il riscaldamento, quelle più promettenti ed efficienti oggi disponibili sul mercato. Utilizzano diverse fonti di energia rinnovabile contenuta in aria, acqua o terreno, possono essere allacciate a diversi impianti e terminali di distribuzione con temperature diverse, a bassa per impianti radianti (il più efficiente), a media per piastre radianti e fan-coils e alta temperatura per radiatori (il meno efficente).
Funzionamento
La pompa di calore è una particolare macchina in grado di trasferire il calore presente in una sorgente a bassa temperatura verso un punto a temperatura maggiore.
Il principio del frigorifero che funziona come una pompa di calore, ma a ciclo inverso: il frigorifero estrae il calore dall’interno e lo disperde all’esterno tramite la serpentina posta nel retro. La Pompa di calore, invece, utilizza il “ciclo caldo”, estraendo cioè il calore dall’ambiente esterno in cui è installata per convogliarlo verso uno scambiatore interno, che surriscalda l’acqua che alimenta l’impianto di riscaldamento.
Efficienza
Il C.O.P., coefficient of performance, di una pompa di calore è stato definito nell’articolo intitolato pompe di calore e rappresenta il rendimento della macchina: è sempre superiore ad 1 (di solito da 3 a 6) perché il sistema assorbe energia elettrica per alimentare il circuito frigorifero in esso contenuto; il gas refrigerante contenuto nel circuito frigorifero preleva il calore dall’ambiente esterno per riscaldare quello interno.
Il C.O.P. della pompa di calore è tanto più elevato quanto più è bassa la temperatura del fluido di riscaldamento, sia esso aria od acqua. Per questo motivo la tecnologia della pompa di calore raggiunge i suoi massimi rendimenti quando il fluido riscaldante si trova a temperatura intorno ai 30÷35°C. Sul mercato attuale esistono già efficienti ed affidabili pompe di calore in grado di riscaldare acqua per termosifoni oltre i 70°C. In questo caso il rendimento è inferiore rispetto a pompe di calore che alimentano impianti di riscaldamento a pavimento radiante o ad aria a bassa temperatura.
Tipologie
Esistono differenti tipologie di Pompa di Calore, con diversi costi e, ovviamente, diversa efficienza in termini di capacità di riscaldamento e consumi energetici:
pompe di calore aria – aria
tipo i condizionatori, sia per il riscaldamento invernale che il raffrescamento estivo. L’unità esterna sottrae calore dall’aria esterna e restituisce internamente tramite i terminali che possono essere di diversi tipi, a parete, pavimento, soffitto o canalizzati. Più semplice da installare, di solito è la soluzione preferita per chi abita in appartamento.
pompe di calore acqua-acqua
sfruttano il calore delle acque di falda, che hanno temperatura costante durante tutto l’anno, tra i +9° e i +12°, sono molto efficienti ma richiedono la presenza di acque di falda, da raggiungere mediante tubazioni. Oltremodo sono da verificare i regolamenti della zona per il prelievo e lo smaltimento dell’acqua utilizzata.
pompe di calore terra-acqua
sfruttano il calore geotermico del sottosuolo. Richiedono un’installazione più complicata rispetto a quelle che sfruttano il calore rilasciato dall’aria o dalle falde acquifere. In particolare, la pompa di calore terra-acqua, sfrutta il calore del terreno ad una determinata profondità, compresa di solito, tra poco meno di un metro e 4 metri per le situazioni che usano il sistema di scambio orizzontale con l’installazione di tubi nel terreno adiacente alla casa per lo scambio del calore. La terra, infatti, presenta a tale profondità una temperatura costante, sia in inverno che in estate, pari a circa 12-15°. Insieme alle Pompe di calore acqua-acqua, sono molto efficienti essendo la temperatura di scambio molto più alta rispetto a quella dell’aria esterna, in inverno, e molto più bassa d’estate, quindi consigliate anche per zone climatiche con inverni molto rigidi. Per le pompe di calore terra-acqua con sistema a sonde l’inconveniente può essere dato dal numero delle trivellazioni necessarie, dal tipo di terreno che si andrà a trovare che comporterà anche la profondità delle trivellazioni per l’installazione delle sonde geotermiche.
pompe di calore aria-acqua
le più diffuse e facili da installare: si installano all’esterno dell’abitazione ed estraggono il calore dall’aria circostante per cederla ad uno scambiatore interno collegato all’impianto di riscaldamento. Le pompe di calore aria-acqua come quelle aria-aria subiscono la variazione della temperatura esterna, quindi allo scendere dei sette gradi cominciano ad essere meno efficienti e indicate per zone climatiche con inverni non troppo rigidi. Oggi le tecnologie fanno rendere bene questo tipo di pompa di calore anche con temperature al di sotto dello zero ovviamente diminuendo di C.O.P.
Sistema ibrido
La pompa di calore ibrida associa le caratteristiche delle pompe di calore a quelle delle caldaie. Uno dei limiti delle pompe di calore tradizionali è infatti quello di essere principalmente ideali per chi ha un sistema di riscaldamento radiante (a pavimento) che richiede una temperatura di 35° per l'acqua, mentre i normali termosifoni abbisognano di temperature fino a 80°.
Raggiungere tale calore con una pompa comprometterebbe gran parte del risparmio realizzabile, ma con la pompa di calore a sistema ibrido è possibile risparmiare.
Il sistema impianto ibrido è dotato infatti di entrambi gli apparecchi, sia la caldaia che la pompa di calore e grazie alla sua avanzata tecnologia, è in grado di scegliere quale sistema risulti più economico in un determinato momento, se invece si è passati al fotovoltaico i risparmi aumentano ancor di più.
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