Quanti tipi di pompe di calore esistono?

Nel mondo naturale, il calore si trasferisce normalmente da un luogo caldo a uno freddo. Una pompa di calore è qualsiasi dispositivo che consente il trasferimento di calore da una temperatura più bassa a una più alta, essenzialmente contro il naturale “grano” delle cose. Esempi ben noti nel nostro ambiente moderno sono i frigoriferi e le unità di condizionamento dell’aria, ma le pompe di calore possono essere utilizzate anche per riscaldare gli spazi nelle nostre case e aziende. Le pompe di calore richiedono l’uso di elettricità per ottenere questo trasferimento inverso dal freddo al caldo e quindi non sono tecnicamente una tecnologia rinnovabile, sebbene la quantità di energia elettrica necessaria sia molto inferiore all’energia che otteniamo da questi dispositivi come prodotto finale.

Pompe di calore ad aria

Se vivi in ​​un clima moderato o stabile come quello italiano, una pompa di calore ad aria può fornire riscaldamento alla tua casa o al tuo business. L’unità in pompa di calore è normalmente montata a lato dell’edificio, aspirando l’aria dall’esterno, cedendo il calore tramite compressione e due serpentine in tubo di rame conduttivo. Quando è richiesto il riscaldamento, il refrigerante liquido nella serpentina esterna estrae il calore dall’aria ed evapora, passando nella serpentina interna dove il gas ritorna in un liquido per produrre calore che può poi essere immesso nel sistema di riscaldamento domestico.

Pompe di calore geotermiche

L’aria esterna non è l’unico luogo da cui possiamo attingere calore prezioso per mantenere calde le nostre case. L’energia solare immagazzinata nel terreno o nell’acqua può essere utilizzata per far funzionare pompe di calore geotermiche che, inoltre, comportano la posa di tubi di calore nel terreno. Chiamate anche pompe di calore geotermiche, hanno rendimenti più elevati rispetto alle pompe di calore ad aria poiché le temperature che si trovano nel terreno sono generalmente più costanti. Esistono diversi tipi di pompe di calore geotermiche:

• Un array orizzontale può essere posizionato sotto la superficie del tuo giardino.
• Una pompa di calore verticale scende direttamente nel terreno per diversi metri attraverso un foro.
• Piuttosto che a terra, questo tipo di pompa può utilizzare una fonte d’acqua localizzata per prelevare il calore.

Il compromesso con una maggiore efficienza nelle pompe di calore geotermiche è che di solito sono più costose da installare in quanto sono necessari significativi lavori di scavo per posare le tubazioni.

Pompe di calore a sorgente d’acqua

Le pompe di calore ad acqua dissipano il calore per mezzo dell’acqua anziché dell’aria. Richiedono l’accesso al pozzo, al lago o ad altre fonti d’acqua e non sono così comuni. Possono essere ulteriormente suddivise in:

• A circuito chiuso: un circuito chiuso di soluzione acqua/antigelo viene immerso in un fiume, lago o mare. La temperatura di mandata sarà di circa 5°C inferiore a quella della sorgente a circa 0°C.
• A circuito aperto: dove l’acqua viene effettivamente estratta da una falda acquifera; e passato attraverso la pompa di calore (a volte utilizzando uno scambiatore di calore passivo protettivo acqua-acqua). Le temperature della sorgente saranno vicine alle temperature del suolo a meno che non venga utilizzato uno scambiatore di calore, quindi circa 10°C.

Pompa di calore solare

Utilizzate in combinazione con pompe di calore ad aria e geotermiche, le pompe di calore solari integrano i pannelli solari come alimentazione per il sistema. Con un impianto solare geotermico è quindi possibile riscaldare/raffreddare tutta la casa con energia rinnovabile.

Funzionalità avanzate da cercare in una pompa di calore

Numerose innovazioni stanno migliorando le prestazioni delle pompe di calore. A differenza dei compressori standard che possono funzionare solo a piena capacità, i compressori a due velocità consentono alle pompe di calore di funzionare vicino alla capacità di riscaldamento o raffreddamento necessaria a qualsiasi particolare temperatura esterna, risparmiando energia riducendo il funzionamento on/off e l’usura del compressore.

Le pompe di calore a due velocità funzionano bene anche con i sistemi di controllo di zona. I sistemi di controllo di zona, spesso presenti nelle case più grandi, utilizzano serrande automatiche per consentire alla pompa di calore di mantenere diverse stanze a temperature diverse.

Alcuni modelli di pompe di calore sono dotati di motori a velocità variabile o doppia sui ventilatori interni (ventilatori), esterni o entrambi. I controlli a velocità variabile per questi ventilatori cercano di mantenere l’aria in movimento a una velocità confortevole, riducendo al minimo le correnti d’aria e massimizzando il risparmio elettrico. Inoltre, riduce al minimo il rumore del ventilatore che funziona alla massima velocità.

Alcune pompe di calore ad alta efficienza sono dotate di un desurriscaldatore, che recupera il calore residuo dalla modalità di raffreddamento della pompa di calore e lo utilizza per riscaldare l’acqua. Una pompa di calore dotata di desurriscaldatore può riscaldare l’acqua da 2 a 3 volte in modo più efficiente rispetto a un normale scaldacqua elettrico.

Un altro progresso nella tecnologia delle pompe di calore è il compressore scroll, che consiste in due scroll a forma di spirale. Uno rimane fermo, mentre l’altro gli orbita attorno, comprimendo il refrigerante costringendolo in aree sempre più piccole.

Rispetto ai tipici compressori a pistoni, i compressori scroll hanno una vita operativa più lunga e sono più silenziosi. Secondo alcuni rapporti, le pompe di calore con compressori scroll forniscono aria più calda da 5,6° a 8,3°C) quando sono in modalità riscaldamento, rispetto alle pompe di calore esistenti con compressori a pistoni.

Sebbene la maggior parte delle pompe di calore utilizzi riscaldatori a resistenza elettrica come riserva per la stagione fredda, le pompe di calore possono anche essere equipaggiate in combinazione con una caldaia a gas, a volte indicato come sistema a doppia alimentazione o ibrido, per integrare la pompa di calore.

Questo aiuta a risolvere il problema del funzionamento meno efficiente della pompa di calore alle basse temperature e riduce il suo consumo di energia elettrica. Ci sono pochi produttori di pompe di calore che incorporano entrambi i tipi di calore in una scatola, quindi queste configurazioni sono spesso due sistemi standard più piccoli, affiancati, che condividono la stessa canalizzazione.

Rispetto a una caldaia alimentata a combustione o a una pompa di calore standard, questo tipo di sistema può anche essere più economico. Il risparmio energetico effettivo dipende dai costi relativi del combustibile di combustione rispetto all’elettricità.