Come funziona una pompa di calore?

By Petalo In News No comments

Negli ultimi anni, il settore del riscaldamento e del raffrescamento ha assistito ad un vero e proprio boom della pompa di calore. Questo prodotto viene proposto sempre di più, sia nell’ambito residenziale che in quello commerciale, per la sua buona capacità di soddisfare i bisogni legati al comfort ambientale ed all’efficienza energetica. I vantaggi connessi all’utilizzo di questo sistema sono numerosi: in primis vi sono la versatilità e la funzionalità di questa macchina, che permette sia di riscaldare, sia di rinfrescare l’ambiente ed è facilmente abbinabile con vari sistemi di emissione (es. pannelli radianti, ventilconvettori, split ecc…).  Un altro dei vantaggi fondamentali da tenere in considerazione è la capacità di questa tecnologia di assorbire dall’ambiente fino a 3/4 dell’energia termica richiesta, mentre la restante parte deve essere soddisfatta tramite l’utilizzo di energia elettrica. I risparmi, quindi, sono notevoli: oltre alla riduzione dei costi in bolletta, sono previsti per legge dei benefici fiscali, che rendono possibile la detrazione per l’acquisto della pompa di calore.

…Ma come funziona una pompa di calore?

Probabilmente, anche tu avrai sentito parlare negli ultimi anni delle pompe di calore. Se l’argomento ti incuriosisce, e magari stai pensando di installarne una per la tua casa, potrà tornarti utile sapere il funzionamento di questo tipo di impianto. In questo articolo verrà analizzato, in maniera semplice e chiara, come funziona la pompa di calore: una conoscenza di base ti permetterà di fare delle scelte più consapevoli e ponderate in fase di acquisto, nonché di gestire in maniera efficiente il sistema installato.

Perché pompa di calore?

Quando parliamo di pompa di calore innanzitutto dobbiamo immaginarci una macchina che provvede a trasportare il calore da un corpo a temperatura inferiore ad un corpo a temperatura superiore. Questo sistema, quindi, inverte il passaggio di calore che si verifica normalmente. Per capire meglio questa affermazione basta pensare a cosa succede d’inverno quando si apre la porta di casa: in poco tempo il caldo accumulato nei locali interni riscaldati fuoriesce nell’ambiente esterno, che ha una temperatura nettamente inferiore. La pompa di calore si comporta in modo analogo ad una pompa per l’acqua interposta tra due taniche collegate tra di loro, ma posizionate a quote differenti. In condizioni normali, sgorgherebbe dalla tanica superiore verso quella inferiore. Invece, grazie all’ausilio della pompa alimentata ad energia elettrica, diventa possibile trasportare l’acqua dalla tanica più in basso fino a quella posizionata più in alto.

Il funzionamento di una pompa di calore

Quindi, la pompa di calore estrae energia termica dall’ambiente per cederla ai locali interni dell’abitazione. Fisicamente parlando, come avviene questo passaggio?Schema di funzionamento pompa di calore

Pompe di calore per il riscaldamento

Innanzitutto, bisogna sapere che la pompa di calore può prelevare energia dall’aria, dall’acqua di falda oppure dalla terra (queste ultime vengono chiamate pompe di calore geotermiche). La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, attraversato da un fluido (chiamato fluido frigorigeno o refrigerante) che, in base alle condizioni di pressione e temperatura, assume lo stato liquido o gassoso: i fenomeni di condensazione ed evaporazione sono sfruttati per far sì che il liquido frigorigeno assorba o ceda calore. Tale fenomeno si articola in 4 fasi:

  1. Evaporazione: l’evaporatore assorbe il calore dall’ambiente esterno e lo cede al liquido che circola nel sistema e che ha sempre una temperatura inferiore a quella dell’ambiente. Il liquido refrigerante ha la capacità di evaporare alle basse temperature. Per questo motivo, in questa fase, passa dallo stato liquido allo stato gassoso.
  2. Compressione: a questo punto il refrigerante viene letteralmente compresso tramite l’utilizzo di un componente chiamato compressore. Così facendo, aumenta la pressione del gas, contenuto in uno spazio limitato. Quest’operazione ha come conseguenza un ulteriore innalzamento della temperatura. Ora il gas può essere effettivamente utilizzato in casa.
  3. Liquefazione: in questa fase il vapore ha acquisito una temperatura davvero elevata ed è pronto per trasferire tutto il suo calore al sistema di riscaldamento della casa. Una volta ceduta l’energia, il refrigerante perde il calore accumulato e torna allo stato liquido.
  4. Laminazione: il refrigerante, però, è ancora troppo caldo per ri-iniziare il ciclo e prelevare nuovamente altro calore. Per questo motivo passa attraverso una valvola di laminazione che ne riduce la pressione e conseguentemente la temperatura. Ora il processo può ripartire.

Tante volte, però, immaginare il processo reale appena descritto, risulta complesso. Per una migliore comprensione, consigliamo di guardare il video riportato in di seguito, nel quale i nostri amici di Vaillant (esperti nel riscaldamento e climatizzazione) mostrano i vari passaggi di funzionamento della pompa di calore.

Pompe di calore per il rinfrescamento

Fino ad ora abbiamo analizzato come funziona una pompa di calore per il riscaldamento (della casa o dell’acqua sanitaria). In realtà, questo prodotto innovativo viene utilizzato anche per rinfrescare i locali durante stagione estiva. D’estate, infatti, il ciclo appena descritto si inverte, modificando anche la direzione del flusso di calore: la nostra macchina si comporta come un frigorifero, spostando il calore fuori dalla casa. Praticamente, è possibile immettere e distribuire nella casa temperature di mandata di 20°C avendo temperature esterne fino a 40°C, grazie al circuito del freddo della pompa di calore.

Pompa di calore acqua-acqua vs aria-aria

Come abbiamo detto inizialmente, le pompe di calore possono prelevare e scambiare energia da diverse fonti. Nello specifico, il prelievo può avvenire tramite:

  • aria
  • acqua
  • terreno

Mentre lo scambio con i sistemi di distribuzione ed emissione può essere fatto tramite:

  • aria
  • acqua

In base agli abbinamenti si avranno poi le varie tipologie di pompa di calore. La categoria attualmente più diffusa in ambito residenziale è la pompa di calore aria-aria, in cui un motore esterno preleva energia dall’aria ambiente e la diffonde nella casa attraverso gli split. Meno conosciuta, ma pur sempre efficiente, è la pompa di calore acqua-acqua, in cui il calore presente nell’acqua di falda viene utilizzato per produrre l’acqua calda sanitaria che usiamo per lavarci. Questa tipologia ha un vantaggio notevole rispetto alle altre: l’acqua del sottosuolo, infatti, mantiene una temperatura media di 10°C-12°C, garantendo un efficienza costante durante tutto l’anno

Impianto tipo aria – aria installato da Petalo

In breve

Nell’articolo di oggi abbiamo spiegato come funziona la pompa di calore, un sistema che consente di invertire il passaggio naturale di calore fra due elementi (ari o acqua). Ci sarebbero molte altre informazioni da aggiungere su questo tipo di impianto, ma per oggi preferiamo fermarci qui per non creare confusione. Nei prossimi articoli approfondiremo questa tematica, di modo da rendere più chiara la valutazione di un investimento in questo tipo di prodotto. Quindi, se sei interessato alla pompa di calore o ad altre tipologie di impianti a fonti rinnovabili, continua a seguirci sulla nostra pagina e non esitare a contattarci!