Come funziona la pompa di calore chiller? Quali sono i vantaggi di una pompa di calore? Ecco tutto quello che c’è da sapere prima di acquistarla per la propria abitazione.
Quando si pensa al raffreddamento di un edificio caldo, probabilmente non si pensa alle pompe di calore. In effetti, probabilmente pensi di usare un condizionatore d’aria. Ma a quanto pare, una pompa di calore può sia riscaldare che raffreddare e, in alcune applicazioni, è preferibile separare i sistemi di riscaldamento e raffreddamento. Prima di parlare di come si compongono le pompe di calore chiller, facciamo una panoramica approfondita sul funzionamento del sistema e quali sono i vantaggi di questi dispositivi.
Cos’è una pompa di calore?
In poche parole, una pompa di calore è un dispositivo che utilizza una piccola quantità di energia per spostare il calore da un luogo all’altro. Non troppo difficile, vero? Le pompe di calore sono in genere utilizzate per estrarre il calore dall’aria o dal suolo per riscaldare una casa o un edificio per uffici, ma possono essere invertite per raffreddare un edificio. In un certo senso, se sai come funziona un condizionatore d’aria, allora sai già molto su come funziona una pompa di calore. Questo perché le pompe di calore e i condizionatori d’aria funzionano in modo molto simile.
Vantaggi di una pompa di calore
Uno dei maggiori vantaggi di una pompa di calore rispetto a un’unità di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) standard è che non è necessario installare sistemi separati per riscaldare e raffreddare la casa. Anche le pompe di calore funzionano in modo estremamente efficiente, perché trasferiscono semplicemente il calore anziché bruciare carburante per crearlo. Questo li rende un po’ più ecologici di un forno a gas.
E non si limitano a riscaldare e raffreddare gli edifici. Funzionano meglio in climi temperati, quindi se non provi caldo e freddo estremi nel tuo collo del bosco, l’uso di una pompa di calore potrebbe aiutarti a risparmiare un po’ di soldi ogni mese.
Pompe di calore a trasferimento di calore e ad aria
Esistono molti tipi di pompe di calore, ma funzionano tutte secondo lo stesso principio di base: il trasferimento di calore. Ciò significa che, anziché bruciare combustibile per creare calore, il dispositivo sposta il calore da un luogo all’altro. C’è una chiave per far sì che tutto questo accada. Secondo la termodinamica, il calore scorre naturalmente dalle zone ad alta temperatura a quelle con temperature più basse.
Come funziona una pompa di calore?
Ciò che fa una pompa di calore è utilizzare una piccola quantità di energia per invertire il processo, estraendo così il calore da un’area a temperatura relativamente bassa e pompandolo in un’area a temperatura più elevata. Quindi, il calore viene trasferito da una “fonte di calore”, come il suolo o l’aria, a un “dissipatore di calore”, come la tua casa.
Uno dei tipi più comuni di pompe di calore è la pompa di calore ad aria. Questi prendono il calore dall’aria fuori casa e lo pompano all’interno attraverso serpentine piene di refrigerante, non troppo diverse da quelle che si trovano sul retro del frigorifero. La varietà della fonte d’aria è piuttosto semplice e troverai due ventole, le bobine del frigorifero, una valvola di inversione e un compressore all’interno per farlo funzionare.
La chiave per consentire il raffreddamento anche della pompa di calore ad aria è la valvola di inversione. Questa parte versatile modifica il flusso del refrigerante in modo che il sistema possa funzionare nella direzione opposta. Quindi, invece di pompare calore all’interno della tua casa, la pompa di calore lo rilascia, proprio come fa il tuo condizionatore d’aria. Quando il refrigerante viene invertito, assorbe il calore sul lato interno dell’unità e scorre verso l’esterno. È qui che il calore viene rilasciato, consentendo al refrigerante di raffreddarsi nuovamente e di rifluire all’interno per raccogliere più calore. Questo processo si ripete finché non sei bello e fresco.
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Pompe di calore geotermiche e ad assorbimento
A questo punto, hai imparato che le pompe di calore ad aria utilizzano un ventilatore esterno per portare l’aria sulle bobine riempite di refrigerante. Due set di queste bobine trasferiscono questo calore all’interno, dove viene poi soffiato via dalle bobine da una seconda ventola e distribuito attraverso la tua casa come una fresca bontà. Alcuni sistemi a pompa di calore ad aria sono costituiti da un’unica unità imballata contenente entrambi i set di serpentine in un’unica scatola. Questa scatola viene quindi installata sul tetto di un edificio con le canalizzazioni che si estendono attraverso il muro. Molti sistemi più grandi per edifici commerciali installati in questo modo.
Le pompe di calore domestiche
Le pompe di calore domestiche sono generalmente sistemi divisi con un componente esterno e uno interno installati attraverso la parete. A seconda del tipo di impianto, possono essere uno o più componenti interni a distribuire il calore.
Le pompe di calore geotermiche
Le pompe di calore geotermiche (note anche come pompe di calore geotermiche) sono leggermente diverse. Assorbono il calore dal suolo o da un corpo idrico sotterraneo e lo trasferiscono all’interno o viceversa. La tipologia più comune di pompa di calore geotermica trasferisce il calore direttamente dal suolo assorbendolo attraverso tubazioni interrate riempite di acqua o refrigerante.
Questi tubi di pompaggio del liquido possono essere sistemi ad anello chiuso o ad anello aperto e funzionano praticamente esattamente come suonano. In un sistema a circuito chiuso, lo stesso refrigerante o acqua circola ripetutamente attraverso i tubi. In un sistema a circuito aperto, l’acqua viene pompata fuori dalla sorgente sotterranea, come un pozzo o un lago artificiale. Da lì, il calore viene estratto dall’acqua e quell’acqua ritorna al pozzo o al lago di superficie. Più acqua viene quindi pompata dal pozzo per estrarre più calore in un circuito aperto continuo.
Le pompe di calore ad assorbimento
Se ciò non è abbastanza per farti impazzire, prendi in considerazione la pompa di calore ad assorbimento: pompe ad aria alimentate a gas naturale, energia solare , propano o acqua riscaldata geotermica, piuttosto che dall’elettricità . Le pompe ad assorbimento possono essere utilizzate per applicazioni su larga scala, ma ora sono disponibili per le abitazioni. La principale differenza tra una pompa di calore ad aria standard e una pompa ad assorbimento è che invece di comprimere un refrigerante, una pompa ad assorbimento assorbe l’ammoniaca nell’acqua, quindi una pompa a bassa potenza la pressurizza. La fonte di calore quindi fa bollire l’ammoniaca fuori dall’acqua e il processo ricomincia da capo.
Quando si va a controllare una pompa di calore ad assorbimento, è utile sapere come sono valutate. I produttori li valutano utilizzando una misura chiamata coefficiente di prestazione (COP), che sembra piuttosto complicato. Ma tutto ciò che devi sapere è cercare un COP superiore a 1,2 per il riscaldamento e superiore a 0,7 per il raffreddamento. E non preoccuparti, parleremo più avanti delle valutazioni delle pompe di calore standard.
Pro e contro delle pompe di calore
Le pompe di calore possono aiutare i consumatori a risparmiare sui servizi pubblici, ma hanno dei limiti. In primo luogo, tendono ad essere alquanto inefficaci nei climi freddi in cui la temperatura dell’aria esterna scende regolarmente vicino o al di sotto dello zero, sebbene gli innovatori stiano lavorando per migliorarla. Questo perché spostare il calore da un’area molto fredda a una più calda richiede più energia rispetto a spostare il calore tra due aree con una differenza di temperatura più moderata.
C’è anche più calore disponibile all’esterno in un clima mite che in un clima freddo. È importante notare che anche in un clima freddo, c’è ancora calore nell’aria esterna da pompare all’interno, ma l’unità deve lavorare di più per estrarre il calore disponibile.
Il calore prodotto dalle pompe di calore non è intenso come il calore prodotto da una fornace a gas o olio. Le persone che sono abituate ai forni tradizionali possono sentirsi a disagio con il calore più mite prodotto da questi sistemi. Altre persone preferiscono il calore prodotto dalle pompe di calore, perché le pompe di calore distribuiscono il calore in modo uniforme in tutta la casa, quindi non ci sono punti freddi.
Prima di installare una pompa di calore, è necessario considerare quale tipo di riscaldamento supplementare o di riserva potrebbe essere necessario utilizzare quando la pompa di calore non può funzionare in modo efficiente. Molte pompe di calore utilizzano un riscaldamento elettrico supplementare, ma potresti anche utilizzare un bruciatore a nafta o un forno a gas adattato.
Le pompe di calore geotermiche sono deumidificatori migliori rispetto ai normali condizionatori d’aria, perché questi sistemi hanno tipicamente serpentine di ritorno piatte e più grandi che condizionano e deumidificano più aria rispetto alla serpentina corrispondente in un sistema di condizionamento.
Di cosa si compone una pompa di calore
Le pompe di calore sono spesso dotate di opzioni che le rendono più efficienti. Questi includono:
- Una serpentina del desurriscaldatore che riscalda l’acqua riciclando il calore di scarto (o su un sistema RCC, un recuperatore di calore del refrigerante che utilizza anche la capacità extra della pompa per riscaldare l’acqua durante il clima invernale mite).
- Compressori e motori a doppia modalità che consentono di risparmiare energia regolando in alto o in basso in base al livello di riscaldamento o raffreddamento necessario.
- Compressori Scroll più silenziosi, più efficienti e durano più a lungo rispetto ai compressori tradizionali.
Sebbene molte di queste caratteristiche possano essere trovate solo su pompe di calore più costose, compensano la spesa iniziale aiutando le pompe di calore a funzionare in modo più efficiente e risparmiare più energia per tutta la vita della pompa.
La pompa di calore chiller è una macchina refrigerante
Nell’ambito degli impianti di refrigerazione il chiller è una macchina particolare, il cui obiettivo è quello di abbassare notevolmente le temperature, il tutto andando a sfruttare gas frigorigeni ben noti.
Rispetto a quanto detto finora, nell’ambito industriale questa tipologia di impianto trova un uso molto più diffuso. Questo perché alcuni processi produttivi hanno bisogno di un aiuto maggiore per abbassare i livelli di temperatura che i macchinari raggiungono, e solo un chiller può offrire questo tipo di refrigerio.
Le componenti di una pompa di calore chiller
Esistono diverse tipologie di chiller che possono variare a seconda del modello. La caratteristica che li accomuna nella maggior parte dei casi è che questa macchina refrigerante è composta da una serie di macchinari separati che nel loro insieme, refrigerano gli ambienti. Si tratta di elementi in cui avviene lo scambio di energia termica tra due fluidi a temperature differenti.
Una macchina del genere è alquanto complessa ed impegnativa, basti pensare che l’elemento più dispendioso è senza dubbio il compressore interno. Questo aspetto dipende da due variabili principali:
- La temperatura ambientale;
- La temperatura relativa al fluido emesso.
Sarà proprio la variazione di questi fattori che andrà ad incidere sui consumi.
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Quante tipologie di pompe di calore chiller esistono?
Possiamo distinguere tra due tipologie di pompe di calore chiller, ovvero:
- I chiller con raffreddamento ad acqua;
- I chiller che sono raffreddati ad aria.
Distinguiamo queste due tipologie per le caratteristiche e per i processi che riescono ad offrire. Se parliamo di chiller con raffreddamento ad acqua, troviamo lo scambiatore di acqua, il cui compito è quello di assicurare una condensazione del gas frigorigeno ottimale.
Viceversa, se parliamo di chiller con raffreddamento ad aria, lo stesso processo è assicurato dall’utilizzo di aria; tutto questo comporterà un dispendio energetico maggiore, così come anche una maggior rumorosità, proprio perché entrerà in gioco il sistema di ventilazione.
Il chiller è una macchina refrigerante in grado di offrire abbattimenti di temperatura notevoli. Basti pensare, se facciamo riferimento a temperature minime, si riesce ad arrivare anche a -30 °C.
È chiaro che tutto varia in base al tipo di attività, così come in relazione a quelle che sono le proprie esigenze, ma si possono ottenere anche temperature più basse, il tutto valutando soluzioni più complesse, con impianti di refrigerazione speciali che riescono davvero a fare la differenza.
Una scelta corretta potrà permetterti di ottenere risultati ottimali.
Per la scelta e l’installazione della pompa di calore chiller più giusta è opportuno rivolgersi a professionisti del settore.
