Pompe di calore: un solo impianto per riscaldare e raffrescare
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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.
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 blocco o divisi in due parti (sistemi split) collegate dalle tubazioni nelle quali circola il fluido frigorigeno.
Il fluido frigorigeno, durante il funzionamento, 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 determinata 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.
SCHEMA DI FUNZIONAMENTO
Le pompe di calore geotermiche sono indubbiamente le più efficienti, (specialmente se possono utilizzare direttamente l'acqua di falda) e garantiscono rendimenti più elevati e costanti, poiché non risentono delle variazioni della temperatura esterna, a differenza di quanto avviene invece con le pompe di calore aerotermiche, il cui rendimento si riduce notevolmente nei periodi più freddi. Le Pdc di tipo aerotermico sono però l'opzione generalmente preferita sia dagli utenti che dai progettisti, grazie ad un costo di installazione decisamente inferiore, vantaggio che compensa ampiamente il relativo aggravio dei costi in bolletta durante i giorni più freddi dell'anno.
L’evoluzione tecnologica sta comunque riducendo progressivamente il “gap” della fonte aerotermica, che nelle applicazioni combinate con sistemi avanzati di ventilazione meccanica controllata, in uso nelle più recenti case passive, sta dimostrando di essere la soluzione più performante e vantaggiosa.
L'abbinamento con un impianto radiante a pavimento viene generalmente considerato come la soluzione ideale per l’impiego delle pompe di calore, poiché queste danno i migliori rendimenti quando funzionano a temperature medio/basse. Tuttavia, negli edifici ad alte prestazioni energetiche e nelle case passive, che non hanno certo bisogno di inerzia termica, si possono efficacemente impiegare sistemi di diffusione ad aria, come ventilconvettori e le stesse canalizzazioni di un impianto VMC, soluzioni che sono sicuramente più reattive e pertanto preferibili nelle applicazioni che riguardano queste moderne categorie di edifici.
Sul mercato vengono proposte anche pompe di calore ad alta temperatura, utilizzabili negli impianti dotati di radiatori tradizionali. Tali apparecchi hanno un rendimento energetico che nelle condizioni reali di utilizzo non si discosta da un COP 2 o 3, ma rappresentano comunque un’interessante soluzione “pulita” per il riscaldamento degli edifici tradizionali.
PRINCIPALI TIPOLOGIE Pdc
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