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La pompa di calore
Alcuni condizionatori d’aria hanno una doppia funzione: azionando un semplice interruttore invertono il ciclo di funzionamento e d’inverno possono riscaldare il locale dove vengono installati.
La pompa di calore riesce a trasformare il calore a bassa temperatura contenuto dell’ambiente esterno in calore ad alta temperatura da cedere ai locali da riscaldare.
Il calore può essere ceduto all’ambiente attraverso:
- Ventilconvettori, armadietti che contengono tubazioni nelle quali circola l’acqua riscaldata dalla pompa di calore, e ventilatori che inviano l’aria riscaldata nel locale.
- Serpentine inserite nel pavimento, nelle quali circola l’acqua riscaldata dalla pompa di calore.
- Canalizzazioni, che trasferiscono direttamente il calore prodotto dalla pompa di calore ai diversi locali mediante aria in circolazione forzata.
La sorgente fredda
Il mezzo esterno da cui la pompa di calore estrae calore è detto “sorgente fredda”.
Le principali sorgenti fredde sono:
- Aria: esterna al locale dove è installata la pompa di calore oppure estratta dal locale stesso.
- Acqua: di falda, di fiume, di lago quando questa è presente in prossimità dei locali da riscaldare e a profondità ridotta, o accumulata in serbatoi e riscaldata dal sole.
- Terreno nel quale vengono inserite delle apposite tubazioni per lo scambio termico.
Il pozzo caldo
L’aria o l’acqua da riscaldare sono detti “pozzo caldo”.
La pompa di calore cede al pozzo caldo sia il calore prelevato dalla sorgente fredda che l’energia fornita per far funzionare la macchina.
Quanto consuma una pompa di caolore?
Una pompa di calore consuma il 67% in meno di energica elettrica rispetto ad un radiatore elettrico tradizionale. Naturalmente se fatta funzionare in condizioni ottimali, 7°C di temperatura esterna e 20°C di temperatura interna.
Come funziona una pompa di calore?
Nell’aria, nell’acqua e nel suolo sono immagazzinate enormi quantità di energia, che si rinnovano continuamente grazie al calore terrestre, alla radiazione solare e alle precipitazioni atmosferiche.
Con l’aiuto di un compressore, la pompa di calore può portare questa energia a una temperatura tale da renderla utilizzabile a scopo di riscaldamento.
La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, costituito da un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e un evaporatore, nel quale circola un fluido frigorigeno come R-134a, R125, R-507, NH3, CO2 , ecc.
Il ciclo di funzionamento è esattamente il contrario di quello di un frigorifero.
Con la COMPRESSIONE (A) il fluido aumenta di pressione e temperatura. Il fluido così riscaldato attraversa uno scambiatore di calore (il condensatore) (B). È in questa fase che il fluido cede calore al pozzo caldo passando dallo stato vapore a quello liquido. Il fluido liquefatto e raffreddato attraversa una valvola di espansione (C) da cui ne esce ad una pressione e temperatura molto più bassa. A questo punto il fluido che si trova a temperature molto basse è in grado di assorbire il calore dalla sorgente fredda. Questo avviene nell’evaporatore (D) dove il fluido assorbendo calore passa dallo stato liquido a quello vapore. A questo punto il fluido è pronto a ricominciare il ciclo passando nel compressore.
APPLICAZIONI DELLA POMPA DI CALORE
La pompa di calore può essere utilizzata sia per climatizzare gli ambienti che per riscaldare l’acqua sanitaria.
Climatizzazione degli ambienti
L’uso della pompa di calore per climatizzare gli ambienti sia nel settore residenziale che nel terziario è ormai largamente diffuso. Essa viene utilizzata in alternativa ai sistemi convenzionali composti da un impianto refrigerante ed uno di riscaldamento.
Riscaldamento dell’acqua sanitaria
La pompa di calore può essere utilizzata anche per riscaldare l’acqua sanitaria. In questo caso sono però necessari serbatoi di accumulo più grandi di quelli impiegati nei scaldacqua elettrici o a gas in quanto la temperatura dell’acqua prodotta non supera i 55°C.
Tratto da "I condizionatori dell'aria: raffrescatori e pompe di calore" - ENEA