Pompe di calore: un solo impianto per riscaldare e raffrescare
Pompe di calore: un solo impianto per riscaldare e raffrescare
Negli edifici di nuova costruzione e negli interventi di ristrutturazione e riqualificazione energetica, l’installazione di pompe di calore elettriche è una soluzione che sta incontrando un successo crescente per via dei molteplici vantaggi derivanti dal loro impiego nell’alimentazione degli impianti di riscaldamento e raffrescamento, primo fra tutti, il notevole livello di efficienza energetica, che migliora la prestazione energetica degli edifici interessati, permettendo il raggiungimento di classi elevate.
Infatti, una pompa di calore può produrre da 4 a 5 kWh di energia termica o refrigerante consumando solo 1 kWh di energia elettrica: in termini tecnici si parla di “COP” (coefficient of performance) 4 o 5, in riferimento al rapporto tra consumi e prestazioni. Questi risultati si traducono poi in costi di gestione molto bassi, anche se confrontati con quelli di una moderna caldaia a condensazione, costi che possono essere praticamente azzerati se l'energia necessaria viene prodotta con un impianto fotovoltaico posto a servizio dell’utenza, raggiungendo in questo modo una completa autonomia energetica.
Le pompe di calore geotermiche sono quelle più efficienti, specialmente nell'impiego con l'acqua di falda (ove consentito) e garantiscono rendimenti più elevati e soprattutto costanti, poiché risentono solo in minima parte delle variazioni della temperatura esterna, a differenza delle pompe di calore aerotermiche, il cui rendimento si riduce notevolmente nei periodi più freddi. Comunque, le Pdc di tipo aerotermico sono l'opzione preferita dagli utenti e dai progettisti, grazie ai loro costi di installazione decisamente inferiori, un vantaggio che compensa ampiamente il relativo aggravio dei costi in bolletta durante i giorni più freddi dell'anno. Tuttavia, l’evoluzione tecnologica ha migliorato notevolmente il livello prestazionale delle pompe di calore aria-acqua e le macchine più recenti si sono dimostrate estremamente affidabili e performanti non solo con gli impianti a bassa temperatura, ma anche nell'impiego con i radiatori tradizionali.
Principio di funzionamento
Una pompa di calore elettrica a compressione è costituita da un circuito chiuso percorso da un fluido frigorigeno che, in funzione delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore. Il circuito è costituito da un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e un evaporatore. I componenti del circuito possono essere raggruppati in un unico apparecchio (pompe di calore monoblocco) o divisi in due parti collegate dalle tubazioni nelle quali circola il fluido frigorigeno (sistemi split). Grazie allo scambio termico con l'esterno, la macchina lavora con un costante apporto di energia termica gratuita prelevata dall'ambiente esterno (aria, acqua, suolo).
Il fluido frigorigeno, durante il funzionamento, subisce le seguenti trasformazioni:
Compressione: il fluido frigorigeno allo stato gassoso e a bassa pressione che proviene dall’evaporatore, viene portato ad alta pressione nella fase di compressione, raggiungendo circa 40-80°C, in base al tipo di macchina e al sistema di emissione.
Condensazione: il fluido frigorigeno, proveniente dal compressore, passa dallo stato gassoso a quello liquido, cedendo calore all’ambiente interno da riscaldare.
Espansione: passando attraverso la valvola di espansione il fluido frigorigeno liquido si trasforma parzialmente in vapore e si raffredda, raggiungendo una temperatura molto più bassa dell'aria esterna.
Evaporazione: il fluido frigorigeno assorbe calore dall’esterno ed evapora.
NOTA: lo schema rappresenta il ciclo di funzionamento di una pompa di calore aria-acqua
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