Pompa di Calore per Riscaldamento e Raffrescamento: Tipologie, Caratteristiche, Funzionamento e Risparmio

Le pompe di calore forniscono riscaldamento, raffreddamento e acqua calda agli edifici nel settore domestico, pubblico e industriale; possono essere posizionate in qualsiasi parte del mondo in quanto utilizzano la temperatura costante della terra, la temperatura dell’aria o la fonte d’acqua. Le pompe di calore possono anche essere invertite e funzionare come refrigeratori di spazio. 

Caratteristiche

La maggior parte delle pompe di calore funziona su un ciclo di compressione del vapore e sono azionate da un motore elettrico. Alcune pompe di calore usano il principio di assorbimento, con il gas o il calore disperso come energia di guida. Ciò significa che il calore, piuttosto che l’energia meccanica, viene fornito per guidare il ciclo. Le pompe di calore ad assorbimento per l’aria condizionata nello spazio, possono essere alimentate a gas, mentre le installazioni industriali sono solitamente guidate da vapore ad alta pressione o calore residuo. Le pompe di calore sono le più adatte per l’uso in raffreddamento, riscaldamento dell’ambiente, acqua calda e calore industriale.

Tipologie

Esistono due tipi principali di pompe di calore: pompe di calore geotermiche e pompe di calore ad aria. Le pompe di calore sono state principalmente utilizzate per il riscaldamento degli ambienti, ma è possibile installare uno scambiatore per il riscaldamento dell’acqua calda domestica e possono essere utilizzate anche in estate per il raffreddamento. Nella “modalità riscaldamento” una pompa di calore funziona come un frigorifero al contrario, dove la temperatura costante del terreno (o dell’aria) viene utilizzata come serbatoio caldo in inverno. Per una pompa di calore geotermica viene utilizzato un sistema a circuito chiuso.

Una soluzione con antigelo viene fatta circolare attraverso tubi posati nel terreno al di sotto della linea del gelo, in configurazione orizzontale (con bobine poco profonde) o verticale (scambiatore di calore del pozzo) per estrarre calore o per scartare il calore al suolo. Il calore viene utilizzato per espandere il gas refrigerante che viene inviato al compressore. La compressione del gas vaporizzato produce calore distribuito intorno alla casa. La tecnologia utilizza refrigeranti, compressori e pompe e funziona a elettricità. Per il sistema idrico, è richiesta la disponibilità di un lago o di un pozzo vicino in quanto il sistema si basa su un circuito chiuso.

Pompe di calore ad aria 

Le pompe di calore ad aria, estraggono calore dall’aria anziché dal suolo ma non sono altrettanto efficienti delle pompe di terra e utilizzano il doppio di refrigerante. Le pompe di calore della sorgente d’aria tendono ad essere utilizzate nei climi caldi. Nella “modalità di raffreddamento”, una pompa di calore può funzionare rigettando il calore nel terreno dall’edificio e funziona come un frigorifero.

Pompe di calore geotermiche 

Le pompe di calore geotermiche, sono estremamente efficienti dal punto di vista energetico. Il coefficiente di prestazione è da 3 a 6. Sono quindi molto efficaci in termini di costi con ammortamenti in 2 o 10 anni. Le pompe di calore geotermiche non hanno caratteristiche visibili all’esterno dell’edificio e sono a bassa manutenzione con poche parti mobili in modo che siano anche silenziose. Le tubazioni sotterranee durano per 40-50 anni. Anche il rischio di incendio è molto basso. Le pompe e le valvole dei compressori sono tecnologie ben note e ci sono molti fornitori.

Funzionamento e risparmio

Il tipo di pompa di calore scelto dipende dal tipo di terreno. Le pompe possono essere utilizzate in qualsiasi clima, ma la configurazione di questa tecnologia dipende dalle condizioni locali. Per lo spazio domestico e il riscaldamento dell’acqua, il raffreddamento / condizionamento dell’aria, la refrigerazione e il teleriscaldamento è combinato con accumulo solare e termico.

Altre applicazioni sono per processi industriali, in particolare: applicazioni di processo come l’essiccazione nell’industria alimentare e la d’umidificazione di risorse / materiali per la conservazione o l’elaborazione. La tecnologia a pompa di calore evita il costo della distribuzione del gas. Questo rende il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti l’unico sistema efficiente per l’utilizzo di energia elettrica per questi servizi.
Con l’utilizzo delle pompe di calore, ci sono reali vantaggi nell’efficienza energetica e nella riduzione delle emissioni di gas serra in tutti i paesi, specialmente se sono collegate ad una fonte di energia rinnovabile. La tecnologia non è complessa e richiede poca manutenzione.

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