Cos'è una pompa di calore e come funziona?

Cos'è una pompa di calore?

Il sistema a pompa di calore, come parte del riscaldamento e del raffreddamento domestico, non solo raffredda la casa, ma fornisce anche riscaldamento. Utilizza refrigeranti per trasferire il calore dagli spazi interni a quelli esterni e, nei mesi più caldi, estrae calore dall'aria interna. Questi sistemi, installati all'esterno della casa e alimentati da elettricità, mantengono temperature interne confortevoli durante tutto l'anno senza la necessità di sistemi di riscaldamento aggiuntivi.

Quali sono i tipi di pompe di calore?

Esistono 3 tipi di pompe di calore:

1.Pompe di calore ad aria (ASHP):

• Le ASHP estraggono calore dall'aria esterna e lo usano per riscaldare gli ambienti interni. Funzionano assorbendo calore dall'aria ambiente e trasferendolo all'interno tramite un ciclo refrigerante.
• Sono comunemente usati in climi moderati dove le temperature non scendono tipicamente a livelli estremamente bassi. Le ASHP sono efficienti e convenienti sia per scopi di riscaldamento che di raffreddamento.

Esiste un altro termine, "pompa di calore ATW", che sta per "pompa di calore aria-acqua". È il tipo più comune di pompa di calore che estrae calore dall'aria esterna e lo trasferisce all'acqua, in genere per riscaldare gli spazi interni o per l'uso di acqua calda sanitaria.
Una pompa di calore ATW funziona in modo simile a una pompa di calore ad aria (ASHP), che estrae calore dall'aria esterna. Tuttavia, la differenza fondamentale sta nel modo in cui viene utilizzato il calore estratto. Mentre un'ASHP potrebbe distribuire direttamente il calore nell'aria interna, una pompa di calore ATW trasferisce il calore raccolto a un sistema ad acqua.
Questo tipo di pompa di calore è comunemente utilizzato nei sistemi di riscaldamento idronico in cui l'acqua viene fatta circolare attraverso sistemi di riscaldamento a pavimento, radiatori o utilizzata per scopi di acqua calda sanitaria. Il calore estratto dall'aria esterna viene trasferito all'acqua, che viene quindi fatta circolare nell'edificio per fornire calore.
Le pompe di calore ATW sono note per la loro efficienza e versatilità, offrendo sia capacità di riscaldamento che potenzialmente di raffreddamento sfruttando il calore latente presente nell'aria ambiente. Sono particolarmente apprezzate nei climi temperati, dove possono estrarre efficacemente calore dall'aria anche a temperature più basse.

2.Pompe di calore ad acqua (WSHP):

• Le WSHP funzionano in modo simile alle GSHP, ma estraggono il calore da una fonte d'acqua, come un pozzo, un lago o un fiume, anziché dal terreno.
• Utilizzano l'acqua come mezzo di scambio termico per trasferire calore all'interno di un edificio o per riscaldarlo o raffreddarlo.
• Le WSHP sono vantaggiose nelle aree in cui sono disponibili fonti d'acqua e possono fornire riscaldamento e raffreddamento costanti ed efficienti.

3.Pompe di calore geotermiche (GSHP o pompe di calore geotermiche):

• Le pompe di calore geotermiche sfruttano il calore del terreno o di una massa d'acqua, utilizzando un sistema di circuito di terra interrato o immerso nell'acqua.
• Sono altamente efficienti perché le temperature del sottosuolo rimangono relativamente stabili durante tutto l'anno, garantendo un riscaldamento o un raffreddamento costanti indipendentemente dalle condizioni meteorologiche esterne.
• Le pompe di calore geotermiche richiedono maggiori costi di installazione iniziale a causa del sistema a circuito di terra, ma garantiscono risparmi energetici a lungo termine.

Ogni tipo di pompa di calore ha i suoi vantaggi ed è adatta a diverse condizioni ambientali e posizioni geografiche, soddisfacendo diverse esigenze di riscaldamento e raffreddamento.

Inoltre, in base alla progettazione e alla composizione del sistema della pompa di calore, questa può anche essere divisa in pompa di calore Split e pompa di calore Monoblocco. Mentre una pompa di calore Monoblocco consolida la maggior parte dei componenti in un'unica unità, una pompa di calore Split separa i componenti chiave in unità interne ed esterne collegate da linee di refrigerante.

Pompa di calore split:

• Caratteristiche di progettazione: una pompa di calore split è composta da due unità separate, un'unità interna e un'unità esterna. L'unità esterna contiene il compressore e il condensatore, mentre l'unità interna ospita l'evaporatore e la valvola di espansione.
• Caratteristiche: Una pompa di calore split collega le unità interna ed esterna tramite linee di refrigerante. Questo design richiede più passaggi di installazione e spazio, potenzialmente comporta una manutenzione più complessa ma offre flessibilità per adattarsi a vari requisiti di installazione.

Pompa di calore monoblocco:

• Caratteristiche di progettazione: una pompa di calore monoblocco integra la maggior parte dei componenti essenziali in un'unica unità esterna, in genere comprendente il compressore, gli scambiatori di calore (evaporatore e condensatore), la valvola di espansione e il sistema di controllo.
• Caratteristiche: Il design di una pompa di calore monoblocco è semplice, l'installazione e la manutenzione sono relativamente semplici, offre un aspetto ordinato e generalmente ha una struttura più compatta.

Quali sono i componenti chiave di un sistema a pompa di calore?

1. Compressore: Questo è il cuore del sistema di pompa di calore. Il compressore pressurizza e fa circolare il refrigerante, facilitando il processo di scambio termico. In una pompa di calore monoblocco, il compressore è integrato nell'unità esterna, solitamente in un design compatto e chiuso.
2. Scambiatore di calore (Condensatore ed evaporatore): le pompe di calore monoblocco contengono serpentine di scambio termico sia per la condensazione che per l'evaporazione del refrigerante. La serpentina del condensatore rilascia calore all'ambiente interno durante la modalità di riscaldamento e assorbe calore dall'interno durante la modalità di raffreddamento. La serpentina dell'evaporatore assorbe calore dall'aria esterna o dal terreno durante la modalità di riscaldamento e lo rilascia nel refrigerante.
3. Valvola di espansione: Questo componente regola il flusso del refrigerante, controllandone la pressione e la temperatura. Consente al refrigerante di espandersi da un liquido ad alta pressione a una miscela liquido-gas a bassa pressione prima di entrare nella serpentina dell'evaporatore per assorbire calore dall'ambiente esterno.
4. Controllore E Elettronica: L'unità di controllo e l'elettronica in una pompa di calore monoblocco gestiscono il funzionamento del sistema. Monitora e regola la temperatura, attiva vari componenti come il compressore e le ventole e può includere funzioni intelligenti per l'ottimizzazione dell'efficienza e il monitoraggio del sistema.

Questi componenti lavorano insieme per facilitare il processo di scambio termico, consentendo alla pompa di calore di estrarre calore dall'ambiente esterno (aria, terra o acqua) e trasferirlo allo spazio interno per riscaldare o rimuovere calore dall'interno per scopi di raffreddamento. Il design monoblocco semplifica l'installazione e la manutenzione poiché la maggior parte dei componenti vitali è alloggiata in un'unica unità esterna.

Come funziona una pompa di calore?

Le pompe di calore ad aria sono dispositivi rivoluzionari progettati per trasferire in modo efficiente il calore dall'aria ambiente per fornire riscaldamento e acqua calda per spazi residenziali e commerciali. Funzionano secondo un principio simile a quello di un frigorifero, ma al contrario.

1. Assorbimento di calore:
   Il processo inizia con il fluido refrigerante della pompa di calore, in genere un composto come R32, che circola all'interno del sistema. Quando la pompa è in modalità riscaldamento, il refrigerante passa attraverso una serpentina evaporatrice, assorbendo energia termica dall'aria esterna anche a temperature fredde fino a -25°C.
2. Compressione e aumento della temperatura:
   Il calore assorbito fa sì che il refrigerante evapori in un gas. Questo gas a bassa temperatura viene quindi compresso dal compressore all'interno della pompa di calore, aumentandone significativamente la temperatura. Questo processo trasforma il gas in uno stato ad alta pressione e alta temperatura.
3. Rilascio di calore:
   Il gas refrigerante ora caldo passa attraverso una serpentina del condensatore, dove rilascia il calore accumulato nello spazio interno o per riscaldare l'acqua. Questo calore viene poi distribuito in tutto l'edificio tramite un sistema di ventole o utilizzato per riscaldare l'acqua in un serbatoio per scopi domestici.
4. Ripetere il ciclo:
   Dopo aver rilasciato il calore, il refrigerante torna allo stato liquido e scorre di nuovo verso l'evaporatore per ricominciare il ciclo. Questo processo continuo di assorbimento del calore, compressione del refrigerante, rilascio di calore e quindi ritorno al punto di partenza costituisce il ciclo operativo di una pompa di calore ad aria.

Principi di funzionamento delle pompe di calore

Nel modalità di raffreddamento, le pompe di calore assorbono il calore interno e lo rilasciano all'esterno.
Nel modalità riscaldamentoassorbono il calore dal terreno o dall'aria esterna e lo rilasciano all'interno.
Questi sistemi avanzati di pompe di calore non sono vincolati dalle temperature ambientali e mantengono un funzionamento stabile anche in condizioni estreme.

Quali sono i vantaggi di una pompa di calore?

• Efficienza:Le pompe di calore ad aria possono fornire riscaldamento e acqua calda efficienti anche nei climi più freddi, anche se la loro efficacia può diminuire con l'abbassarsi delle temperature.
• Impatto ambientale: Utilizzano il calore dell'aria, che è una risorsa rinnovabile, rendendoli ecologici rispetto ai tradizionali sistemi di riscaldamento basati sui combustibili fossili.
• Versatilità:Le pompe di calore ad aria possono anche funzionare al contrario durante i mesi più caldi, fungendo da condizionatori d'aria rimuovendo il calore dagli spazi interni e trasferendolo all'esterno.

Tendenze future nelle pompe di calore

La tecnologia all'avanguardia rende i sistemi a pompa di calore più ecologici ed efficienti. Con l'avanzare della tecnologia, i futuri sistemi a pompa di calore saranno più intelligenti, efficienti ed ecologici.

Negli ultimi anni, gli scaldacqua a pompa di calore hanno guadagnato popolarità come soluzioni efficienti ed ecologiche per l'acqua calda. Alcune pompe di calore ATW sono in grado di funzionare a una temperatura compresa tra -25°C a 43°C.

L'evoluzione di queste pompe di calore, come Pompa di calore Hetapro Thermalux R290 ATW, ha elevato la tecnologia a livelli senza precedenti. Dotato di Refrigeranti R290, Inverter CC compressori e Iniezione di vapore potenziata (EVI) tecnologia, queste ultime pompe di calore possono raggiungere temperature impressionanti fino a 75°CSorprendentemente, mantengono un funzionamento costante anche in condizioni estreme, sopportando temperature basse fino a -35°C.

Conclusione

Le pompe di calore ad aria sfruttano un meccanismo intelligente ed ecologico per sfruttare il calore latente dell'aria, offrendo una soluzione efficiente per le esigenze di riscaldamento e di acqua calda in vari contesti.
I sistemi di pompe di calore in evoluzione sono diventati la scelta ideale per il riscaldamento domestico, il raffreddamento e la fornitura di acqua calda. Gli ultimi scaldacqua a pompa di calore che utilizzano refrigeranti R290 non solo offrono un'elevata efficienza, ma sono anche un esempio per lo sviluppo di tecnologie ecosostenibili.