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Pompe di calore

 

p pompe di calore

 

Le pompe di calore funzionano grazie a diversi principi fisici, ma sono classificate in base alla loro applicazione (trasmissione di calore, fonte di calore, dispersore di calore o macchina refrigeratrice).

Immaginiamo 100 unità di energia termica all'interno di un pallone; questo viene compresso fino a raggiungere le dimensioni di una pallina da ping pong: questa pallina contiene le stesse unità di energia, ma l'energia termica per unità di volume è maggiore e la temperatura dell'aria all'interno della palla è aumentata. Le pareti della pallina si riscaldano e quindi il calore inizia a trasferirsi all'esterno. Per portare questo calore in un altro luogo, si può immaginare di muovere la pallina in una zona fredda, dove essa gradualmente aggiusterà la sua temperatura fino a uguagliare la temperatura dell'ambiente: in questo processo si ipotizza che essa trasferisca 50 unità di energia termica. Dopo che la pallina si è raffreddata, la si può riportare nella zona iniziale e lasciarla espandere. Dato che ha perso calore, nel momento in cui torna alle dimensioni di un pallone la sua temperatura è troppo bassa e quindi inizia ad assorbire energia termica, raffreddando l'aria circostante.

Il compressore di una pompa di calore crea proprio la differenza di pressione che permette il ciclo (similmente alla palla che si espande e si contrae): esso aspira il fluido refrigerante attraverso l'evaporatore, dove il fluido stesso evapora a bassa pressione assorbendo calore, lo comprime e lo spinge all'interno del condensatore dove il fluido condensa ad alta pressione rilasciando il calore assorbito. Dopo il condensatore, il fluido attraversa la Valvola di laminazione che lo porta in condizione liquido/vapore (riduce la pressione del fluido), successivamente rientra nell'evaporatore ricominciando il ciclo. Il fluido refrigerante cambia di stato all'interno dei due scambiatori: passa nell'evaporatore da liquido a gassoso, nel condensatore da gassoso a liquido.

 

Tipologie:

POMPA DI CALORE ARIA-ARIA: le pompe di calore aria-aria, o a espansione diretta (condizionatori), utilizzano lo stesso fluido per scaldare o raffreddare gli ambienti.

POMPA DI CALORE ARIA-ACQUA: le pompe di calore aria-acqua utilizzano una fonte di energia sostenibile estraendo il calore presente nell’aria esterna a bassa temperatura. La successione dei processi di evaporazione, condensazione, compressione ed espansione dà luogo al ciclo frigorifero che permette di portare il calore estratto ad una temperatura più alta. Attraverso poi uno scambiatore di calore l’energia ottenuta viene trasferita all’impianto di distribuzione, che può essere di tipo riscaldamento a pavimento, radiatori a bassa temperatura e/o fan-coil.

Valida alternativa al riscaldamento tradizionale

  • L’aria esterna, una risorsa sempre disponibile e gratuita
  • Sistema semplice, minimo impatto architettonico
  • Notevoli risparmi energetici
  • Abbassamento significativo delle emissioni di CO2
  • Riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria con un solo sistema

 

SCALDAACQUA IN POMPA DI CALORE: un sistema compatto per la preparazione dell'acqua calda sanitaria è rappresentato dai boiler con pompa di calore ad aria. Il calore sottratto all'aria, valorizzato dalla pompa di calore, viene direttamente ceduto all’accumulo di acqua calda sottostante.  L'aria richiesta può essere aspirata dal locale d'installazione, da un locale vicino oppure direttamente dall'esterno attraverso una canalizzazione: in fase di progettazione ci si deve accertare che l'aria impiegata rientri nel campo di funzionamento della pompa di calore (-10 °C-43 °C) e che non sia aspirata da ambienti troppo polverosi o inquinati.  Il passaggio dell’aria attraverso l’evaporatore ne produce il raffreddamento e la condensazione dell'umidità contenuta: si verifica dunque una deumidificazione che può essere sfruttata vantaggiosamente in ambienti umidi.

Si prestano alla collocazione di queste pompe di calore, locali come:

  • lavanderie/locali asciugatura;
  • cantine/dispense;
  • locali non riscaldati;
  • locali tecnici,

purchè sia garantito un volume minimo di almeno 30 m3.

L'apporto frigorifero dato dal funzionamento della pompa di calore all’ambiente non riscaldato va opportunamente considerato affinché la sottrazione di calore non si propaghi agli ambienti confinanti: una valida indicazione è quella di isolare le pareti di confine tra il locale di installazione ed il locale di consumo. Il raffreddamento, dell’ambiente di installazione, si evita canalizzando le pompe di calore e quindi lavorando direttamente sull’aria esterna.

Per il dimensionamento di queste unità, essendo esse caratterizzate da una potenza e da un accumulo prefissati, si può seguire come criterio quello della copertura del fabbisogno giornaliero stimato. In base ai modelli disponibli, è riportata una tabella indicativa di dimensionamento, per il settore residenziale: 

POMPA DI CALORE TERRA-ACQUA: detta anche Geotermica  è una specie di frigorifero alla rovescia: è una macchina capace di trasferire calore da un ambiente freddo, il sottosuolo o l'acqua di falda, ad un ambiente caldo, l'ambiente da riscaldare; utilizzando un processo inverso a quello che avviene spontaneamente in natura.
L'energia geotermica è l'energia che si trova nel sottosuolo sotto forma di calore. Vicino alla superficie terrestre il flusso geotermico è molto piccolo di conseguenza la temperatura del terreno a 20 metri di profondità risulta essere di 14°C e costante.
La pompa di calore è una macchina termodinamica che opera tra due sorgenti: quella fredda, il sottosuolo, dalla quale il calore viene prelevato a bassa temperatura e quella calda, l'abitazione da scaldare, verso la quale il calore viene ceduto a temperatura più alta.

 

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