Pompe di Calore

Pompe di calore

Sistemi a pompa di calore per il riscaldamento e per la refrigerazione

Le pompe di calore utilizzano aria esterna per produrre acqua o aria, calda o fredda, per riscaldare e raffrescare gli ambienti. Il principio di funzionamento di una pompa di calore si basa su un ciclo termodinamico composto da quattro componenti principali: compressore, evaporatore, condensatore e valvola di laminazione.

In caso di riscaldamento, il fluido utilizzato nel ciclo (R410A) passa nell'evaporatore dove, grazie allo scambio termico con l'aria esterna, evapora e viene immesso nel compressore dove aumenta la sua pressione e di conseguenza la sua temperatura; viene poi fatto passare dal condensatore dove cede calore all'ambiente attraverso un altro scambiatore. A questo punto, il fluido passa attraverso la valvola di laminazione dove perde pressione dando così nuovamente inizio al ciclo. In fase di raffrescamento invece il ciclo funziona nel verso opposto e sarà l'evaporatore che, assorbendo calore dall'interno, favorirà il raffrescamento degli ambienti.

Le pompe di calore si suddividono in diverse categorie, tra cui le principali sono:

• Aria-Acqua
• Aria-Aria

Entrambe utilizzano come fonti primarie l'aria esterna e la corrente elettrica e producono, a seconda della categoria, aria o acqua da destinare ai terminali di riscaldamento o raffrescamento presenti nell'ambiente.

Le pompe di calore Aria-Aria sono principalmente utilizzate per il raffrescamento degli ambienti in sostituzione dei vecchi condizionatori; oltre ad avere efficienze nettamente più alte rispetto ai condizionatori tradizionali, le pompe di calore aria-aria hanno il vantaggio di poter essere utilizzate per integrare il riscaldamento o, addirittura, per svolgerne interamente la funzione.

Le pompe di calore Aria-Acqua, invece, sono utilizzate principalmente per la climatizzazione degli ambienti nel settore residenziale e nel terziario in alternativa ai sistemi convenzionali composti da refrigeratore più caldaia. La pompa di calore aria-acqua, inoltre, nella maggior parte dei casi viente utilizzata anche per la gestione dell'acqua calda sanitaria, tramite l'utilizzo di un boiler di accumulo termico inerziale.

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L'applicazione della pompa di calore alla climatizzazione ambientale (riscaldamento + raffrescamento) è la più conveniente perchè comporta un minor tempo di ammortamento dei costi dell'impianto rispetto ad un utilizzo per il solo riscaldamento.

Le pompe di calore costituiscono un importante strumento a disposizione delle Regioni per raggiungere il target loro assegnato dal Decreto sul Burden Sharing ovvero il processo di regionalizzazione dell’obiettivo di produzione energetica da fonte rinnovabile attribuito allo stato membro Italia in sede di approvazione della Direttiva 2009/28/CE. Questi impianti adottano una tecnologia ad alta efficienza con un pay-back basso e quindi più sostenibile economicamente. Le pompe di calore contribuiscono alla riduzione delle emissioni di CO2 e in particolare dei PM10. Queste problematiche, tipiche dei grandi centri urbani, sono causa di preoccupazione da parte dei Sindaci che dovranno rispettare gli obiettivi del Burden Sharing.

L’efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione COP (o EER in caso di raffrescamento) che è il rapporto tra energia termica fornita ed energia elettrica consumata. Il COP è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ed ha, generalmente, valori prossimi a tre. Ciò significa che per 1 kWh di energia elettrica consumato, la macchina fornirà 3 kWh di energia termica da destinare all'impianto. I due fattori che più di tutti incidono sulla variazione di tale valore sono la temperatura esterna dell'aria e la temperatura di immissione negli ambienti.

L'integrazione di un sistema a pompa di calore con un impianto fotovoltaico, permette di produrre energia termica senza nessun tipo di costo, grazie all'utilizzo di una fonte gratuita e inesauribile: il sole. Attraverso queste due tecnologie è possibile ridurre i consumi energetici e le emissioni di CO2.

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