Pompa di calore: cos’è, come funziona, tipologie disponibili
La pompa di calore è una macchina che trasferisce calore da un ambiente a temperatura più bassa (solitamente esterno) ad un ambiente a temperatura più alta (interno), utilizzando, generalmente, energia elettrica. Il trasferimento del calore avviene grazie a un circuito frigorifero percorso da uno speciale fluido, detto frigorigeno, che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione, assume lo stato liquido o gassoso all’interno del circuito.
Esistono diverse tipologie di pompa di calore: aria-aria, aria-acqua, acqua-aria, acqua-acqua, dove il primo termine sta per la fonte di approvvigionamento del calore e il secondo per il mezzo attraverso il quale viene distribuito all'interno dell'abitazione. A queste si aggiungono le pompe geotermiche, che attingono il calore direttamente dal suolo. Il disegno riporta uno schema esplicativo del funzionamento di una pompa di calore.
La pompa di calore è una macchina che trasferisce calore da un ambiente a temperatura più bassa (solitamente esterno) ad un ambiente a temperatura più alta (interno), utilizzando, generalmente, energia elettrica. Il trasferimento del calore avviene grazie a un circuito frigorifero percorso da uno speciale fluido, detto frigorigeno, che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione, assume lo stato liquido o gassoso all’interno del circuito.
Esistono diverse tipologie di pompa di calore: aria-aria, aria-acqua, acqua-aria, acqua-acqua, dove il primo termine sta per la fonte di approvvigionamento del calore e il secondo per il mezzo attraverso il quale viene distribuito all'interno dell'abitazione. A queste si aggiungono le pompe geotermiche, che attingono il calore direttamente dal suolo. Il disegno riporta uno schema esplicativo del funzionamento di una pompa di calore.
Il prelievo del calore da aria, acqua o terreno, dette “sorgenti fredde”, avviene tramite l’evaporatore, che fornisce calore al liquido refrigerante, trasformandolo in vapore. In seguito, attraverso un'azione di compressione, elettricamente alimentata, il gas refrigerante si scalda ulteriormente e, tramite il condensatore, cede questo calore all’interno dell’edificio, all’aria o all’acqua – producendo acqua calda sanitaria -, dette “pozzi caldi”.
Il liquido refrigerante, dopo il condensatore, passa attraverso una valvola di espansione, si espande riducendo così la propria temperatura, poi passa nell’evaporatore e riprende il ciclo. Se in inverno, dunque, la pompa preleva calore dall'esterno e, grazie a un input energetico, lo trasforma in energia a temperatura più alta che viene immessa nell’edificio per riscaldare gli ambienti, in estate le pompe di calore possono modificare il ciclo, invertendo le funzioni dell’evaporatore e del condensatore, e trasferire il calore dall'edificio verso l'esterno, raffrescando gli ambienti.
Ciascuna tipologia di fonte di approvvigionamento ha caratteristiche proprie che influiscono sul funzionamento e sull’efficienza della macchina.
In particolare:
- aria esterna: è disponibile ovunque, ma la potenza della pompa diminuisce con l’abbassamento della temperatura della sorgente. Per far fronte ai periodi più rigidi, è necessario prevedere un sistema di sbrinamento, che comporta un ulteriore consumo di energia;
- aria interna: estratta, cioè, dal locale dove è installata la pompa di calore. Dà maggiore stabilità di potenza, perciò l’impiego è più vantaggioso;
- acqua: di falda, di fiume, di lago oppure accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare. Garantisce le prestazioni della pompa di calore senza risentire delle variazioni climatiche; tuttavia, richiede un costo addizionale dovuto all’impianto per l’utilizzo dell’acqua;
- suolo: nel terreno vengono inserite le tubazioni dell’evaporatore che, in questo caso, subisce in misura minore gli sbalzi di temperatura. Proprio per questo, le tubazioni sono interrate, orizzontalmente, a circa 1-1,5 m di profondità perché possano godere dei benefici dell’insolazione. Tuttavia, essendo necessaria un’estensione di terreno 2 o 3 volte superiore rispetto alla superficie dei locali da riscaldare, questa soluzione è piuttosto costosa.
Il liquido refrigerante, dopo il condensatore, passa attraverso una valvola di espansione, si espande riducendo così la propria temperatura, poi passa nell’evaporatore e riprende il ciclo. Se in inverno, dunque, la pompa preleva calore dall'esterno e, grazie a un input energetico, lo trasforma in energia a temperatura più alta che viene immessa nell’edificio per riscaldare gli ambienti, in estate le pompe di calore possono modificare il ciclo, invertendo le funzioni dell’evaporatore e del condensatore, e trasferire il calore dall'edificio verso l'esterno, raffrescando gli ambienti.
Ciascuna tipologia di fonte di approvvigionamento ha caratteristiche proprie che influiscono sul funzionamento e sull’efficienza della macchina.
In particolare:
- aria esterna: è disponibile ovunque, ma la potenza della pompa diminuisce con l’abbassamento della temperatura della sorgente. Per far fronte ai periodi più rigidi, è necessario prevedere un sistema di sbrinamento, che comporta un ulteriore consumo di energia;
- aria interna: estratta, cioè, dal locale dove è installata la pompa di calore. Dà maggiore stabilità di potenza, perciò l’impiego è più vantaggioso;
- acqua: di falda, di fiume, di lago oppure accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare. Garantisce le prestazioni della pompa di calore senza risentire delle variazioni climatiche; tuttavia, richiede un costo addizionale dovuto all’impianto per l’utilizzo dell’acqua;
- suolo: nel terreno vengono inserite le tubazioni dell’evaporatore che, in questo caso, subisce in misura minore gli sbalzi di temperatura. Proprio per questo, le tubazioni sono interrate, orizzontalmente, a circa 1-1,5 m di profondità perché possano godere dei benefici dell’insolazione. Tuttavia, essendo necessaria un’estensione di terreno 2 o 3 volte superiore rispetto alla superficie dei locali da riscaldare, questa soluzione è piuttosto costosa.
La scelta della pompa di calore, quindi, deve essere il risultato di una progettazione tecnica accurata e valutazioni economiche precise, che tengano conto, innanzitutto, delle caratteristiche climatiche del luogo dell’installazione, delle caratteristiche dell’edificio e delle condizioni di impiego. Occorre, dunque, affidarsi a tecnici qualificati che possano suggerire un impianto dimensionato al fabbisogno energetico dell’edificio, installare correttamente la pompa di calore e, negli anni, preservarne le prestazioni con una periodica manutenzione.
