COME FUNZIONA UNA POMPA DI CALORE?

Gli elementi principali che compongono e consentono il funzionamento di una pompa di calore sono:

• Compressore: consente di aumentare la pressione del refrigerante e, di conseguenza, eleva la temperatura a un livello più alto.
• Evaporatore: è il trasferitore di calore che consente all’energia dalla fonte di calore (aria, terra o acqua) di passare al refrigerante. Nell’evaporatore, il refrigerante si riscalda e passa allo stato gassoso.
• Condensatore: trasferitore di calore che fa sì che il refrigerante caldo rilasci calore nel sistema di riscaldamento. Nel condensatore, il refrigerante si raffredda e si condensa, tornando allo stato liquido.
• Valvola di espansione: da un lato riduce la pressione e quindi la temperatura del refrigerante, permettendo di assorbire calore nell’evaporatore. Inoltre, regola il flusso volumetrico in modo che l’evaporatore riceva solo la quantità di liquido refrigerante che può vaporizzare.
• Serbatoio di accumulo: consente un minor numero di accensioni del compressore, mantiene una temperatura uniforme dell’acqua di riscaldamento (e quindi un maggiore comfort termico negli ambienti), e nelle pompe di calore aria/acqua funge anche da fonte di calore per un scongelamento efficiente dell’evaporatore.
• Refrigerante: fluido di lavoro, un mezzo responsabile del trasferimento di calore, della stabilità e della durabilità, poiché sopporta variazioni continue di temperatura e il passaggio da liquido a gas. I refrigeranti possono essere tossici e infiammabili; esistono anche quattro refrigeranti naturali e meno dannosi per l’ambiente. Nella pompa di calore Adapt, viene utilizzato un refrigerante speciale, il R452b, che non danneggia l’ozono e riduce le emissioni di gas serra del 68% rispetto alle pompe di calore convenzionali.
• Riscaldatore elettrico istantaneo: un’eventuale assistenza per il riscaldamento e per eseguire la disinfezione termica dell’acqua sanitaria (protezione antilegionella).

• Sensori di temperatura: sono posizionati all’ingresso e all’uscita della sorgente di calore, operano contro il congelamento e il danneggiamento dello scambiatore di calore a piastre o come indicatore del prelievo o della differenza di temperatura tra l’ingresso e l’uscita della sorgente. I sensori nel flusso di andata e ritorno consentono il controllo della temperatura massima e lo spegnimento della pompa di calore quando la temperatura di ritorno raggiunge un certo valore dal sistema.

Le pompe di calore funzionano secondo il principio della dipendenza tra temperatura, pressione e volume del gas o del refrigerante. Se diminuiamo la pressione del gas, la temperatura si abbassa; se la aumentiamo, la temperatura si alza. Il funzionamento avviene attraverso tre circuiti: il primo è la fonte di calore (aria, terra o acqua), il secondo è il cosiddetto circuito di raffreddamento, che coinvolge solo la pompa di calore, e il terzo è il sistema di riscaldamento (riscaldamento a pavimento, riscaldamento con radiatori o scaldabagno).

Le pompe di calore trasferiscono l’energia termica dalla fonte di calore (terra, acqua o aria) al sistema di riscaldamento utilizzando l’energia elettrica. Ciò avviene in un circuito chiuso, dove il mezzo di lavoro liquido (refrigerante) si vaporizza, si comprime e si liquefa di nuovo. Solo in questo modo è possibile elevare l’energia termica da un livello di temperatura più basso a un livello più alto. Il refrigerante rimane nel circuito e non viene consumato o rilasciato nell’ambiente.

Pompe di calore aria/acqua

Come funziona una pompa di calore aria/acqua? L’aria è una fonte inesauribile di energia ed è ovunque disponibile. Le versioni più moderne delle pompe di calore aria/acqua consentono il riscaldamento anche a temperature esterne fino a -25 °C. Anche a temperature così basse, è comunque possibile risparmiare il 50% dell’energia. Questo è il tipo di pompe di calore più economico in termini di investimento, e l’installazione e la manutenzione sono anche semplici e convenienti. Le pompe di calore aria/acqua sono generalmente progettate per coprire autonomamente tutte le perdite di calore dell’edificio fino a una temperatura esterna di -5 °C. Al di sotto di questa soglia, la pompa di calore può operare insieme a un’altra fonte di riscaldamento. In questo modo, possiamo coprire più del 98% del fabbisogno di calore dell’edificio con il funzionamento della pompa di calore. Come seconda fonte di riscaldamento, nelle nuove costruzioni viene solitamente utilizzato un riscaldatore elettrico, mentre negli edifici esistenti con un buon sistema di riscaldamento convenzionale, può essere utilizzato anche quest’ultimo. Il controllo elettronico consente una facile regolazione del punto di commutazione sulla seconda fonte di riscaldamento.

Pompe di calore acqua/acqua

Come funziona una pompa di calore acqua/acqua? Il calore dell’acqua sotterranea è una fonte di energia molto vantaggiosa per l’utilizzo con una pompa di calore. Il suo vantaggio è il livello di temperatura relativamente costante, che si aggira tra +7 e +12 °C. Per utilizzare l’acqua sotterranea, è necessario perforare due pozzi vicino all’edificio, uno per il prelievo e l’altro per il ritorno dell’acqua sotterranea. Nel primo pozzo viene inserito un tubo con una pompa sommersa. Durante il funzionamento, la pompa spinge l’acqua attraverso la pompa di calore, che le sottrae energia termica e la restituisce refrigerata di qualche grado Celsius (da 2 a 4 °C) attraverso il secondo pozzo, situato a pochi metri di distanza (15-20 m), nel sottosuolo. La quantità di acqua nel pozzo di aspirazione deve essere sufficiente per un funzionamento continuo con le massime esigenze termiche. Per pompare l’acqua sotterranea è necessaria un’autorizzazione, e l’acqua deve essere analizzata chimicamente prima dell’inizio dei lavori. L’acqua sotterranea è quindi un’ottima fonte di calore a causa della temperatura relativamente alta, poiché consente di ottenere valori di rendimento elevati. Il rendimento di una pompa di calore (COP) è il rapporto tra l’energia termica utile e l’energia elettrica fornita per alimentare il compressore e altri dispositivi elettrici nella pompa di calore. Le pompe di calore aria/acqua di alta qualità hanno un COP superiore a 3, il che significa che otteniamo 3 unità di energia termica per 1 unità di energia elettrica investita.

Le pompe di calore acqua/acqua forniscono una grande potenza termica con dimensioni esterne molto ridotte. La particolare realizzazione robusta e innovativa contribuisce ulteriormente grazie allo scambiatore di calore a piastre in acciaio inossidabile, che trasferisce il calore da un liquido all’altro.

Pompe di calore terra/acqua sfruttano l’energia termica immagazzinata nelle rocce o nel terreno. In questi luoghi è accumulata una grande quantità di energia solare che può essere utilizzata per riscaldare la casa e/o l’acqua sanitaria. La quantità di energia che può essere prelevata dal terreno dipende dalla composizione del suolo, dalla potenza della pompa di calore e dalla modalità di utilizzo. Il prelievo di calore avviene attraverso un liquido che circola in un sistema di tubazioni chiuso, posizionato a una profondità di 120-130 cm (collettore orizzontale) o attraverso sonde tubolari inserite in pozzi da 60-140 m di profondità (sonda verticale). L’acqua in circolazione cede calore alla pompa di calore, che, con l’ausilio di energia elettrica aggiunta, lo converte a un livello di temperatura più elevato (fino a 63 °C), tornando poi raffreddata di circa 4°C.

Raffreddamento tramite pompa di calore

Sebbene i processi di riscaldamento e raffreddamento siano opposti dal punto di vista della temperatura, la pompa di calore li combina entrambi. Le pompe di calore, infatti, oltre a fornire riscaldamento a livello primario, forniscono anche raffreddamento in modo attivo (pompe di calore reversibili, dove il compressore della pompa funziona durante il raffreddamento) e in modo passivo (nelle pompe di calore terra/acqua e pompe di calore acqua/acqua, dove durante il raffreddamento funzionano solo le pompe primarie). A livello secondario, è necessario garantire il trasferimento dell’aria fredda negli ambienti, il che può essere realizzato attraverso il raffreddamento dinamico (convezione) o il raffreddamento statico (riscaldamento a pavimento o a parete).

I sistemi di riscaldamento-raffreddamento più efficienti ed economici sono le pompe di calore aria/acqua reversibili. Queste consentono il riscaldamento economico degli ambienti e dell’acqua sanitaria in inverno e, in estate, il riscaldamento dell’acqua sanitaria e il raffreddamento. Alcune versioni speciali consentono anche di sfruttare il calore di raffreddamento residuo per riscaldare l’acqua sanitaria o addirittura la piscina. La pompa di calore aria/acqua reversibile, che consente un efficiente riscaldamento in inverno e raffreddamento in estate, consente anche il riscaldamento dell’acqua sanitaria in entrambe le modalità. Le pompe di calore aria/acqua di KRONOTERM sono dotate di serie della possibilità di riscaldamento e raffreddamento degli ambienti.

Nei locali commerciali, i convettori vengono spesso installati sia per il raffreddamento che per il riscaldamento. Il vantaggio dei convettori nel raffreddamento è che consentono anche la rimozione dell’umidità dall’aria, riducendo così la necessità di abbassare drasticamente la temperatura desiderata. Naturalmente, i convettori (specialmente per il riscaldamento) devono essere dimensionati in modo più generoso, poiché ciò ci consente di riscaldare con temperature di mandata dell’acqua più basse. Ogni grado Celsius di abbassamento della temperatura di mandata corrisponde a un miglioramento del 2,5% nell’efficienza complessiva del sistema di riscaldamento con pompa di calore.

Molti erroneamente pensano che le pompe di calore non ne valgano la pena, pensando che siano utilizzate solo per parte dell’anno, durante la stagione di riscaldamento. La pompa di calore può essere utilizzata tutto l’anno e non viene spenta nemmeno nei mesi estivi, quando non c’è bisogno di riscaldamento. Solo dal punto di vista del riscaldamento dell’acqua sanitaria, le pompe di calore per il riscaldamento vengono utilizzate in tutti i mesi, poiché abbiamo bisogno di acqua calda tutto l’anno, non solo in inverno. Anche se ad esempio abbiamo altri fonti per riscaldare l’acqua, non è necessario spegnere la pompa di calore.

Soprattutto, è sconsigliato spegnere la pompa di calore in caso di riscaldamento con radiatori, poiché l’acqua riscaldata nei radiatori si abbasserà rapidamente al di sotto dei 20°C e in quel momento si attiveranno gli elementi riscaldanti elettrici durante il funzionamento della pompa di calore. Le pompe di calore sono progettate in modo che, per proteggere il compressore, l’acqua nella pompa di calore non debba essere più fredda di 20°C. A temperature più basse, la pompa di calore passa agli elementi riscaldanti elettrici, e a causa del loro funzionamento costante, il consumo di energia elettrica può essere fino a 3 volte maggiore.

Ora che sapete come funziona la pompa di calore, è necessario riflettere attentamente su quale sarebbe adatta per la vostra abitazione. Il fatto che a volte le pompe di calore non soddisfino le aspettative degli utenti non dipende dalla pompa di calore stessa, ma dalla scelta sbagliata del tipo appropriato o della potenza termica della pompa stessa. Quest’ultima dipende in larga misura dalla superficie di riscaldamento, comprendendo l’intera area in cui viviamo, anche se ad esempio non riscaldiamo un corridoio o riscaldiamo solo occasionalmente un certo spazio. La corretta scelta della pompa di calore in base alla potenza termica dipende anche dall’isolamento dell’edificio (tetto, facciata) e dalle proprietà isolanti delle finestre installate.

È importante sottolineare che, durante la scelta della pompa di calore, è necessario presentare al fornitore le reali esigenze. Se preferite avere temperature più elevate in inverno (ad esempio, 24-26°C o diversamente), dovete tenerne conto e comunicarlo. Allo stesso modo, è importante informare sul vostro stile di vita: ad esempio, durante i fine settimana, una famiglia aggiuntiva con quattro membri può essere presente al piano superiore, che altrimenti non riscaldate; avrete bisogno di maggiori quantità di acqua calda, ecc. Questi sono dati di base per determinare la potenza necessaria, considerando anche la temperatura di progetto per una specifica località. Non va trascurato il fatto che alcune pompe di calore sul mercato non sono progettate per funzionare nel nostro clima. Le nostre pompe di calore sono progettate appositamente per operare nelle nostre condizioni climatiche e funzionano anche a -25 gradi Celsius.

In sintesi, è importante presentare tutte le esigenze e i desideri, in modo da poter scegliere la pompa di calore più adatta che vi servirà bene e a lungo, anche durante gli inverni più rigidi.

Ma cosa succede se manca l’elettricità, è una domanda e una paura che sentiamo spesso. Completamente ingiustificata, perché quando manca l’elettricità, anche i sistemi di riscaldamento a gas o olio non funzionano. L’unico modo per riscaldare la casa durante i black-out elettrici è il caminetto. Al giorno d’oggi, i black-out elettrici sono rari e vengono risolti estremamente velocemente, inoltre, gli edifici (specialmente quelli ben isolati) non si raffreddano così rapidamente.

Le pompe di calore sono progettate in modo che sia sempre possibile avere una fonte di alimentazione aggiuntiva. In caso di malfunzionamento, il funzionamento viene commutato su una fonte di alimentazione aggiuntiva durante il tempo intermedio (se viene segnalato qualsiasi errore). Quest’ultima viene semplicemente impostata nelle impostazioni del menu sul controller dell’unità interna della pompa di calore per il periodo di risoluzione dell’errore. Da parte di KRONOTERM, risolviamo gli errori estremamente rapidamente, poiché abbiamo un servizio di assistenza dedicato con una risposta rapida in tutto il territorio sloveno e abbiamo sempre pezzi di ricambio disponibili. Inoltre, risolviamo quasi il 50% degli errori a distanza senza la necessità di una visita domiciliare, grazie alla nostra applicazione intelligente Cloud.KRONOTERM.

Se desiderate avere un sistema di riscaldamento domestico senza problemi, avete bisogno di ulteriori informazioni o desiderate una consulenza personale, contattateci su info@kronoterm.com .