Pompe di calore: un vademecum completo

Le pompe di calore sono sempre più diffuse perché consentono di ottenere un risparmio energetico consistente e allo stesso tempo rispettano l’ambiente. Per questo motivo abbiamo pensato di creare una sorta di vademecum che spieghi (brevemente nonostante la complessità del tema) cosa sono le pompe di calore, a cosa servono, come funzionano, quali sono le tipologie di pompe di calore esistenti e qual è il loro rendimento.

Cosa sono le pompe di calore e perché rispettano l’ambiente?

Le pompe di calore sono delle macchine termiche che trasferiscono energia da una fonte ad una temperatura inferiore ad un sistema che ha una temperatura più alta. Le pompe di calore, ad esempio, possono essere usate per riscaldare, raffrescare gli ambienti oppure per produrre acqua calda sanitaria. Questo sistema permette di risparmiare sull’energia effettivamente consumata, perché non tutta l’energia prelevata viene utilizzata. Inoltre per il funzionamento delle pompe di calore viene utilizzata unicamente energia elettrica, che può anche essere prodotta utilizzando delle fonti rinnovabili (come ad esempio il fotovoltaico). In quest’ultimo caso si produce energia termica senza nessun costo, perché deriva da una fonte gratuita e inesauribile come quella solare, riducendo i consumi energetici e diminuendo le emissioni di C02.

A cosa servono le pompe di calore?

Come anticipato sopra, le pompe di calore possono essere utilizzate per svariati scopi. Possono infatti riscaldare o raffreddare l’aria, e quindi possono essere usate per raffrescare o riscaldare un ambiente, oppure possono riscaldare l’acqua, e quindi essere utilizzate per produrre acqua calda.

Come funzionano le pompe di calore?

Le pompe di calore funzionano sfruttando il ciclo termodinamico composto da compressore – evaporatore – condensatore e valvola di laminazione. La pompa di calore funziona infatti attraverso l’azione di un compressore che genera calore attraverso una differenza di pressione. Distinguiamo la modalità di funzionamento in base alla finalità della pompa di calore.

• Riscaldamento: il fluido refrigerante passa nell’evaporatore. Qui, attraverso lo scambio termico con l’aria esterna, il liquido evapora e viene immesso nel compressore, dove aumenta la sua pressione e di conseguenza la sua temperatura. Successivamente passa al condensatore, dove cede calore all’ambiente attraverso un altro scambiatore. Infine il fluido passa attraverso la valvola di laminazione, perdendo così pressione e dando nuovamente inizio al ciclo.
• Raffrescamento: in questo caso il ciclo funziona nel modo opposto. Avremo quindi l’evaporatore che assorbe calore dall’interno per raffrescare gli ambienti.

Quali tipologie esistono di pompe di calore?

Esistono differenti tipologie di pompe di calore, che distinguiamo in base alla sorgente che genera calore. Questa sorgente può essere l’aria, l’acqua oppure il suolo. Le più diffuse ed utilizzate pompe di calore sono le pompe di calore aria – acqua e le pompe di calore aria – aria. Esistono poi le pompe di calore geotermiche e le pompe di calore ad acqua. Approfondiamo le due più diffuse forme di pompe di calore.

Pompe di calore aria – acqua Le fonti di energia sfruttate da queste pompe sono l’aria e la corrente elettrica. Le pompe in questo caso producono acqua calda o fredda da inviare ai terminali di riscaldamento o raffrescamento installati. Tendenzialmente questa tipologia di pompa di calore è usata per la climatizzazione degli ambienti nelle abitazioni e nel settore terziario. Generalmente queste pompe di calore sono usate anche per gestire l’acqua calda sanitaria, attraverso l’uso di un boiler di accumulo termico inerziale.

Pompe di calore aria – aria Anche in questo caso le fonti di energia sfruttate dalle pompe di calore sono l’aria e la corrente elettrica, viene però utilizzata l’aria come vettore anziché l’acqua. Le pompe di calore aria – aria vengono generalmente utilizzate per il raffrescamento degli ambienti (sostituendo i condizionatori) e per il riscaldamento, sia integrandosi al sistema esistente oppure sostituendolo interamente.

Efficienza delle pompe di calore

Il rendimento di una pompa di calore viene misurato dal coefficiente COP (Coefficient of performance), ovvero il rapporto tra energia termica acquisita esternamente e energia elettrica realmente consumata. Il COP varia in base ad una serie di elementi (in particolare la tipologia di pompa e le condizioni di funzionamento, soprattutto la temperatura esterna dell’aria e la temperatura di immissione negli ambienti), però generalmente ha valori vicini a tre. Ciò significa che ogni kilowatt di energia elettrica permette di produrre 3 kilowatt di energia termica da destinare all’impianto.

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