CHE COS'È LA POMPA DI CALORE

La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un ambiente a temperatura più bassa ad un altro a temperatura più alta. Essa opera con lo stesso principio del frigorifero e del condizionatore d’aria.

 


pac

• come è fatta e come funziona

• efficienza

• tipologie

• applicazioni

• scelta

• installazione

• manutenzione

 

 

 

COME È FATTA E COME FUNZIONA

La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido (frigorigeno) che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore.


Il circuito chiuso è costituito da:

• un compressore
• un condensatore
• una valvola di espansione
• un evaporatore

Il condensatore e l’evaporatore sono costituiti da scambiatori di calore, cioè tubi posti a contatto con un fluido di servizio (che può essere acqua o aria) nei quali scorre il fluido frigorigeno. Questo cede calore al condensatore e lo sottrae all’evaporatore.

 

ciclo

I componenti del circuito possono essere sia raggruppati in un unico blocco, sia divisi in due parti (sistemi “SPLIT”) raccordate dai tubi nei quali circola il fluido frigorigeno.

 

Nel funzionamento il fluido frigorigeno, all’interno del circuito, subisce le seguenti trasformazioni:

Compressione: il fluido frigorigeno allo stato gassoso e a bassa pressione, proveniente dall’evaporatore, viene portato ad alta pressione; nella compressione si riscalda assorbendo una certa quantità di calore.

Condensazione: il fluido frigorigeno, proveniente dal compressore, passa dallo stato gassoso a quello liquido cedendo calore all’esterno.

Espansione: passando attraverso la valvola di espansione il fluido frigorigeno liquido si trasforma parzialmente in vapore e si raffredda.

Evaporazione: il fluido frigorigeno assorbe calore dall’esterno ed evapora completamente.

 

L’insieme di queste trasformazioni costituisce il ciclo della pompa di calore: fornendo energia con il compressore, al fluido frigorigeno, questo, nell’evaporatore, assorbe calore dal mezzo circostante e, tramite il condensatore, lo cede al mezzo da riscaldare.

 

SORGENTE FREDDA

Il mezzo esterno da cui si estrae calore è detto sorgente fredda. Nella pompa di calore il fluido frigorigeno assorbe calore dalla sorgente fredda tramite l’evaporatore.
Le principali sorgenti fredde sono:

• l’aria: esterna al locale dove è installata la pompa di calore oppure estratta dal locale dove è installata la pompa di calore;

• l’acqua: di falda, di fiume, di lago quando questa è presente in prossimità dei locali da riscaldare e a ridotta profondità.


Altre sorgenti possono essere costituite da:

• acqua accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare;

• terreno, nel quale vengono inserite le tubazioni relative all’evaporatore.


IL POZZO CALDO

L’aria o l’acqua da riscaldare sono detti pozzo caldo.
Nel condensatore il fluido frigorigeno cede al pozzo caldo sia il calore prelevato dalla sorgente fredda che l’energia fornita dal compressore.

 

Il calore può essere ceduto all’ambiente attraverso:

• ventilconvettori, costituiti da armadietti nei quali l’aria viene fatta circolare sopra corpi scaldanti;

• serpentine inserite nel pavimento o radiatori, nelle quali circola acqua calda;

• canalizzazioni, che trasferiscono direttamente il calore prodotto dalla pompa di calore ai diversi locali.

torna su

 

 

EFFICIENZA DELLA POMPA DI CALORE 

Nel corso del suo funzionamento, la pompa di calore: 

• consuma energia elettrica nel compressore;

• assorbe calore nell’evaporatore, dal mezzo circostante, che può essere aria o acqua;

• cede calore al mezzo da riscaldare nel condensatore (aria o acqua).

 

Il vantaggio nell’uso della pompa di calore deriva dalla sua capacità di fornire più energia (calore) di quella elettrica impiegata per il suo funzionamento in quanto estrae calore dall’ambiente esterno (aria-acqua).

L’efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione “COP” che è il rapporto tra energia fornita (calore ceduto al mezzo da riscaldare) ed energia elettrica consumata.

Il COP è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ed ha, in genere, valori prossimi a 3.Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh di calore al mezzo da riscaldare.

Va tenuto conto inoltre che la potenza termica resa dalla pompa di calore dipende dalla temperatura a cui la stessa assorbe calore.

torna su

 

tipologiepacLE DIVERSE POMPE DI CALORE

Le pompe di calore si distinguono in base alla sorgente fredda e al pozzo caldo che utilizzano. Ne esistono di vario tipo.

 

L’aria come sorgente fredda ha il vantaggio di essere disponibile ovunque; tuttavia la potenza resa dalla pompa di calore diminuisce con la temperatura della sorgente. Nel caso si utilizzi l’aria esterna, è necessario (intorno a 0°C), un sistema di sbrinamento che comporta un ulteriore consumo di energia.

Aria/Acqua

Aria/Aria

 

L’acqua come sorgente fredda garantisce le prestazioni della pompa di calore senza risentire delle condizioni climatiche esterne; tuttavia richiede un costo addizionale dovuto al sistema di adduzione.

Acqua/Acqua

Acqua/Aria

 

Il terreno, come sorgente fredda ha il vantaggio di subire minori sbalzi di temperatura rispetto all’aria. Le tubazioni orizzontali vanno interrate ad una profondità minima da 1 a 1,5 metri per non risentire troppo delle variazioni di temperatura dell’aria esterna e mantenere i benefici effetti dell’insolazione. È necessaria una estensione di terreno da 2 a 3 volte superiore alla superficie dei locali da riscaldare. Si tratta quindi di una soluzione costosa, sia per il terreno necessario che per la complessità dell’impianto.

Terra/Acqua

Terra/Aria

 

 

 

 

Video che spiega le varie sorgenti delle pompe di calore

torna su

 

 

APPLICAZIONI DELLA POMPA DI CALORE

Le possibili applicazioni della pompa di calore sono:

• climatizzazione degli ambienti;

• riscaldamento degli ambienti e dell'acqua calda.

invernoestateÈ ormai attuale l’applicazione della pompa di calore per la climatizzazione degli ambienti nel settore residenziale e nel terziario (esercizi commerciali di medie dimensioni; parrucchieri; cucine di ristoranti; studi professionali), in alternativa ai sistemi convenzionali composti da refrigeratore più caldaia. La stessa macchina infatti, mediante una semplice valvola, è in grado di scambiare tra loro le funzioni dell’evaporatore e del condensatore, fornendo così calore in inverno e freddo in estate (tipo reversibile).

La pompa di calore può essere utilizzata anche per la sola produzione di calore per il riscaldamento degli ambienti e dell’acqua sanitaria.

Diverse sono le applicazioni della pompa di calore nei settori terziario e industriale, ad esempio: la climatizzazione delle piscine, l’essiccazione e processi tecnologici a bassa temperatura nell’industria agro-alimentare, ecc.

torna su

 

 

SCELTA DELLA POMPA DI CALORE

Nella scelta della pompa di calore occorre considerare:

• le caratteristiche climatiche del luogo dove viene installata;

• le caratteristiche tipologiche dell’edificio;

• le condizioni di impiego.

 

CARATTERISTICHE CLIMATICHE

Le caratteristiche climatiche hanno importanza soprattutto qualora la sorgente fredda sia l’aria esterna; si può infatti avere, durante il periodo invernale, la formazione di brina sull’evaporatore. Per ovviare a questo inconveniente la pompa di calore è dotata di un dispositivo di sbrinamento.

Per le pompe di calore che impiegano l’aria quale sorgente esterna, il calore erogato diminuisce al diminuire della temperatura di questa.


CARATTERISTICHE TIPOLOGICHE

Le caratteristiche tipologiche dell’edificio influenzano altresì la scelta del tipo di pompa di calore ad esempio:

• in un appartamento vanno valutati gli spazi necessari per l’installazione e l’opportunità di utilizzare sistemi monoblocco o “split”;

• nelle case monofamiliari la pompa di calore può essere installata in cantina o nel locale caldaia. In questo caso, rumore e condensa legati alla pompa di calore, non danno problemi;

• negli esercizi commerciali quali parrucchieri, cucine di ristoranti, ecc., l’installazione di una pompa di calore ad aria estratta può risultare molto conveniente poiché l’azione di raffreddamento e di deumidficazione rende più confortevole l’ambiente di lavoro.

 

CONDIZIONI DI IMPIEGO

Anche le condizioni di impiego nei diversi ambienti influenzano la scelta della pompa di calore; ad esempio se l’ambiente è destinato a residenza o ad attività lavorativa sedentaria non rumorosa, è consigliabile la scelta di una pompa di calore del tipo “split”.

DIMENSIONAMENTO

Il dimensionamento dell’impianto a pompa di calore richiede un’accurata valutazione dei fabbisogni di calore: una valutazione in eccesso, con sovradimensionamento della pompa di calore, comporta un incremento dei costi di impianto e quindi una riduzione dei vantaggi economici che derivano dal suo impiego. È bene perciò che il dimensionamento venga valutato da un tecnico qualificato.

torna su

 

INSTALLAZIONE DELLA POMPA DI CALORE

La pompa di calore è una apparecchiatura che ha raggiunto una ottima affidabilità, ma che richiede una corretta installazione ed un minimo di manutenzione per conseguire buone prestazioni nel tempo.

Come per il dimensionamento, anche per l’installazione è comunque opportuno rivolgersi ad installatori specializzati.

Vengono forniti di seguito alcuni consigli pratici, utili all’utente per focalizzare i problemi connessi alla installazione delle apparecchiature:

• Si può ovviare al rumore prodotto dalla pompa di calore installandola in locali non abitualmente occupati da persone, oppure utilizzando il tipo “split”. Anche nel caso della posa di una unità al'esterno, però, va tenuto presente delle distanze col vicinato.

• È importante prevenire la formazione della condensa utilizzando una adeguata coibentazione delle tubazioni che trasportano fluidi freddi nei tratti interni ai locali.

• È buona norma prevedere, sulle sezioni di ingresso e di uscita delle canalizzazioni dell’aria, l’impiego di griglie al fine di evitare l’entrata di particelle solide o di animali.

• È opportuno prevedere uno scarico della condensa che si forma sull’evaporatore, ad esempio mediante un’apposita vasca o un tubo di scarico.

• Infine è necessario prevedere una protezione elettrica con un impegno di potenza tale da garantire il funzionamento della pompa di calore prescelta e fare effettuare il primo avviamento a tecnici competenti nella installazione.

torna su

 

MANUTENZIONE

Alcuni interventi di ordinaria manutenzione sono indispensabili per il buon funzionamento della pompa di calore.

Vanno eseguiti ad intervalli regolari di tempo, ad esempio:

• la pulizia dell’evaporatore e del condensatore;

• la pulizia dei filtri;

• la pulizia del tubo di scarico della condensa.


È necessario rivolgersi ad un tecnico specializzato o all’assistenza, qualora si riscontri un malfunzionamento della macchina.

torna su

Biografia: ENEA (Ente per le nuove teconologie, l'energia e l'ambiente)

 

 

 

 

 

 

 

Video esplicativo sui vantaggi delle pompe di calore e presenta il modello "split" Daikin Altherma