Pompa di calore

pompa di calore

Principio di funzionamento

Le pompe di calore sono macchine termiche che operano trasferendo calore da un ambiente a temperatura più bassa (sorgente fredda) ad un altro a temperatura più alta (sorgente calda), utilizzando energia elettrica. Esse operano con lo stesso principio del frigorifero e del condizionatore d'aria. Le pompe di calore possono essere classificate in base alla natura della sorgente fredda (primo termine) e di quella calda (secondo termine), che possono essere aria oppure acqua:

acqua-acqua: dove verrà riscaldata acqua trasferendo calore da altre acque.
acqua-aria: dove verrà riscaldata aria attingendo calore da acqua.
aria-aria: dove verrà riscaldata aria trasferendo calore da altra aria.
aria-acqua: dove verrà riscaldata acqua attingendo calore da aria.


La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido (frigorigeno) che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore. I principali componenti sono:

pompa di calorepompa di calore un compressore
pompa di calore un condensatore
pompa di calore una valvola di espansione
pompa di calore un evaporatore

Il compressore di una pompa di calore crea la differenza di pressione che permette al ciclo di ripetersi: esso pompa il fluido refrigerante attraverso l'evaporatore, dove appunto evapora a bassa pressione assorbendo calore dall'esterno (da aria, terra, acqua), in seguito lo comprime e lo spinge all'interno del condensatore, dove condensa ad alta pressione rilasciando il calore precedentemente assorbito all'esterno. Il fluido refrigerante cambia di stato all'interno dei due scambiatori di calore: nell'evaporatore passa da liquido a gassoso, nel condensatore passa da gassoso a liquido.

Efficienza della pompa di calore

risparmio energetico

Abbiamo visto sopra come nel corso del suo funzionamento, la pompa di calore:

pompa di calore consuma energia elettrica nel compressore
pompa di calore assorbe calore nell'evaporatore, dal mezzo circostante, che pu essere aria o acqua
pompa di calore cede calore al mezzo da riscaldare nel condensatore (aria o acqua)

Il vantaggio di una pompa di calore deriva dalla sua capacità di fornire più energia di quella elettrica impiegata per il suo funzionamento in quanto estrae calore dall'ambiente esterno (aria - acqua). L'efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione "C.O.P." che è il rapporto tra energia fornita ed energia elettrica consumata. Il C.O.P. è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ed ha, in genere, valori prossimi a 3-4, ovvero per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3kW (2580 kcal) di calore al mezzo da riscaldare. Il C.O.P. sarà 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). Al di sotto di una temperatura compresa tra -2C e 2C la pompa di calore si disattiva in quanto le sue prestazioni si ridurrebbero significativamente. Va tenuto conto inoltre che la potenza termica resa dalla pompa di calore dipende dalla temperatura a cui la stessa assorbe calore.

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