Pompa di Calore

La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un ambiente a temperatura più bassa ad un altro a temperatura più alta. Essa opera con lo stesso principio del frigorifero e del condizionatore d’aria.

La pompa di calore può essere di due tipi:

  1. Pompa di calore elettrica
  2. Pompa di calore ad assorbimento

1. Pompa di calore elettrica

La pompa di calore elettrica è costituita da un circuito chiuso percorso da un fluido frigorigeno che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore. Il circuito chiuso è costituito da:

        un compressore

        un condensatore

        una valvola di espansione

        un evaporatore

L’insieme delle trasformazioni che il liquido subisce costituisce il ciclo della pompa di calore: fornendo energia con il compressore, al fluido frigorigeno, questo, nell’evaporatore, assorbe calore dal mezzo circostante e, tramite il condensatore, lo cede al mezzo da riscaldare.

Nel corso del suo funzionamento, la pompa di calore:

  •  consuma energia elettrica nel compressore assorbe calore nell’evaporatore dal mezzo circostante (aria o acqua)
  •  cede calore al mezzo da riscaldare nel condensatore

L’efficienza di una pompa di calore elettrica è misurata dal coefficiente di prestazione “COP” che è il rapporto tra energia fornita (calore ceduto al mezzo da riscaldare) ed energia elettrica consumata.

Il COP, variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento, ha  in genere valori prossimi a 3 ed in generale è tanto maggiore quanto più bassa è la temperatura a cui il calore viene ceduto
(nel condensatore) e quanto più alta quella della sorgente da cui viene assorbito (nell’evaporatore). Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh di calore al mezzo da riscaldare.

2. Pompa di calore ad
assorbimento

Le pompe di calore ad assorbimento funzionano per mezzo di un bruciatore alimentato a metano o GPL, sfruttando la solubilità e l’elevata affinità tra due sostanze, di cui una funziona da refrigerante e l’altra da assorbente, per realizzare un ciclo dove l’energia introdotta è prevalentemente termica. Le pompe di calore ad assorbimento, potendo utilizzare una qualsiasi sorgente termica, rappresentano una valida alternativa  alle pompe di calore elettriche.

Il circuito chiuso è costituito da:

        un bruciatore

        un condensatore

        una valvola di espansione

        un evaporatore

Il ciclo ad assorbimento ha in comune con quello a compressione meccanica tre componenti: il condensatore, la valvola di espansione e l’evaporatore, ma ne differisce per il modo di trasferimento di energia al fluido frigorifero. Nella macchina ad assorbimento sono presenti i cicli di due fluidi: quello frigorifero e quello del liquido assorbitore. I due cicli si intersecano perché il fluido frigorifero in certe parti del circuito si discioglie nel fluido assorbitore, in altre se ne separa, e in altre agisce indipendentemente.

Trattandosi quindi in parte di una caldaia a condensazione e in parte di una pompa di calore, scegliendo una pompa di calore ad assorbimento viene sommato il calore prodotto dalla combustione del gas a quello recuperato dall’ambiente esterno, ottenendo una sintesi sensibilmente più efficace dei vantaggi offerti singolarmente dalle due forme di riscaldamento più diffuse (caldaia a condensazione e pompa di calore elettrica).

Quando e perché

Il vantaggio nell’uso della pompa di calore deriva dalla sua capacità di fornire più energia, sotto forma di calore, di quella elettrica impiegata per il suo funzionamento in quanto estrae calore dall’ambiente esterno (aria-acqua). L’utilizzo di una pompa di calore diventa particolarmente interessante e conveniente quando utilizzata per impianti a bassa temperatura (riscaldamento a pavimento)e quando abbinata all’utilizzo di fonti rinnovabili, quali pannelli fotovoltaici e soluzioni geotermiche, in grado di fornire l’energia necessaria per il funzionamento della pompa. Occorre sottolineare inoltre che le pompe di calore sono in grado di fornire sia acqua calda per il riscaldamento e per usi sanitari (cioè l’acqua calda usata in bagno e in cucina), sia acqua fredda per il condizionamento estivo, coprendo il fabbisogno termo-igrometrico dell’edificio durante tutto l’anno solare, riscaldando e raffrescando.

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