Esperti in refrigerazione e climatizzazione

Pompa di calore

Che cos’è una pompa di calore?

Una pompa di calore preleva energia da una fonte a temperatura (relativamente) bassa e la porta a una temperatura più alta per renderla più utile. È simile a una pompa idraulica, che porta l’acqua da un livello basso a uno superiore; una pompa di calore fa lo stesso, ma con il calore.

Nonostante il nome, le pompe di calore possono sia riscaldare che raffreddare un ambiente. Funzionano trasferendo il calore anziché crearlo. Quando fa freddo, pompano il calore dall’esterno all’interno dell’abitazione per riscaldarne l’ambiente. Un’unità esterna estrae l’aria calda e la invia attraverso una tubazione di refrigerante collegata a un’unità interna. L’aria viene compressa e quindi ulteriormente riscaldata lungo il percorso per poi essere soffiata nell’abitazione. Quando fa caldo, il sistema fa il contrario: aspira l’aria calda dall’interno e la pompa all’esterno (come fa, del resto, anche un condizionatore d’aria standard). Una pompa di calore è in grado di trasportare più calore dell’energia che consuma, quindi può essere considerata molto efficiente.

Si noti che una pompa di calore può fornire riscaldamento, raffreddamento e acqua calda sanitaria con un’unica unità, quindi è utile tutto l’anno e la manutenzione è ridotta a un’unica unità.

Il grande vantaggio di questo sistema è poter utilizzare un’unica fonte di energia, quindi non è necessario pagare le spese per il gas naturale o il trasporto di butano, propano e gasolio.

 Come funziona una pompa di calore?

Il principio di funzionamento delle pompe di calore si basa sui principi della termodinamica e può essere strutturato in quattro fasi:

– Nella prima fase, il fluido refrigerante si trova a bassa temperatura e a bassa pressione ed è quindi allo stato liquido. L’aria dell’ambiente viene aspirata e passa attraverso l’evaporatore, dove il refrigerante assorbe il calore dell’aria dell’ambiente e cambia stato. Allo stesso tempo, l’aria viene espulsa a una temperatura inferiore.

– Il fluido di raffreddamento arriva nella fase 2 sotto forma di vapore, ma ancora a bassa pressione. Il passaggio attraverso il compressore provoca un aumento della pressione e un conseguente aumento della temperatura.

– In questo modo, il vapore si trova in uno stato ad alta energia (derivante dal calore dell’aria nell’evaporatore più il calore della conversione dell’energia elettrica in energia termica). Il vapore ottenuto nella fase 3 circola attraverso il condensatore situato lungo il serbatoio, dove trasferisce tutta l’energia all’acqua immagazzinata, tornando così allo stato liquido.

– Nell’ultima fase del processo, il fluido refrigerante, già allo stato liquido, viene fatto passare attraverso la valvola di espansione per ottenere il fluido nelle sue condizioni iniziali, cioè a bassa pressione e bassa temperatura. Il processo può quindi essere riavviato.

Tipi di pompe di calore

Esistono tre tipi principali di pompe di calore, a seconda della sorgente:

– Aria come sorgente: le pompe di calore aerotermiche, poco costose da installare e molto diffuse, funzionano bene in climi temperati, in quanto utilizzano l’aria esterna come mezzo per lo scambio di calore.

– Acqua come sorgente: le pompe di calore ad acqua trasferiscono il calore attraverso l’acqua anziché l’aria. Richiedono l’accesso a pozzi, laghi o altre fonti d’acqua e non sono così comuni.

– Terreno come sorgente (geotermiche): le pompe di calore geotermiche sfruttano l’energia termica immagazzinata nel terreno e trasferiscono il calore in modo simile alle pompe di calore aerotermiche. Grazie alla temperatura costante del terreno, funzionano in modo molto più efficiente, anche se la loro installazione è più costosa e complicata a causa della necessità di scavare e installare tubi sotterranei.

I principali sottotipi sono:

– Aria-aria: il calore prelevato dall’aria viene trasferito direttamente all’aria dell’ambiente da riscaldare.

– Aria-acqua: il calore viene prelevato dall’aria e trasferito a un circuito d’acqua che alimenta sistemi di riscaldamento/raffreddamento a pavimento/soffitto, radiatori a bassa temperatura, ventilconvettori o termoventilatori e accumulatori di acqua calda sanitaria (ACS).

– Acqua-acqua: il sistema preleva il calore da un circuito d’acqua a contatto con un elemento che gli fornisce calore (il terreno, la falda acquifera) per trasferirlo poi a un altro circuito d’acqua.

– Sistemi aerotermici: questo tipo di apparecchiature è in grado di riscaldare o raffreddare un ambiente, come le pompe di calore aria-aria, o di riscaldare o raffreddare un pavimento radiante/raffreddante.

Areacademy, vincitore del premio Iniziativa Industriale dell’Anno da ACR News Awards