Come funziona una pompa di calore.
Cosa c'è dietro una pompa di calore
Principio di base del funzionamento di una pompa di calore.
Il funzionamento di una pompa di calore è simile a quello di un frigorifero, ma in senso inverso. Anziché sottrarre calore e rilasciarlo all'esterno, preleva calore dall'ambiente e lo trasferisce all'interno dell'abitazione.
Anche quando le temperature sono inferiori allo zero, aria, terreno e acqua contengono energia termica utilizzabile. Il principio alla base di questa tecnologia è un processo termodinamico che trasferisce energia da un livello di temperatura più basso a uno più alto.
Principio di funzionamento passo dopo passo
Le quattro fasi del processo termodinamico di una pompa di calore.
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L'evaporatore raccoglie il calore presente nell'ambiente, prelevato da aria, terreno o acqua, e lo trasferisce a un fluido refrigerante che circola all'interno del sistema. Grazie al suo basso punto di ebollizione, il refrigerante assorbe calore e passa dallo stato liquido a quello gassoso anche a temperature molto basse. Le sue proprietà consentono di catturare energia termica da fonti che possono raggiungere temperature fino a -20 °C nei sistemi più moderni.
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Un compressore elettrico aumenta la pressione del refrigerante allo stato gassoso, determinando un significativo incremento della sua temperatura grazie al fenomeno Joule-Thompson, che spiega come i gas cambino temperatura quando si espandono senza l'aggiunta di energia esterna. In questa fase, il processo di compressione aumenta la temperatura a un livello adatto al riscaldamento domestico.
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Nel condensatore, il refrigerante caldo cede energia termica all'impianto di riscaldamento attraverso uno scambiatore di calore. Durante questo processo il refrigerante si raffredda e torna allo stato liquido, mentre il sistema distribuisce il calore negli ambienti della casa.
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Infine, il refrigerante attraversa una valvola di espansione che ne riduce pressione e temperatura. A questo punto è pronto per ricominciare il ciclo e assorbire nuovamente energia dall'ambiente.
I diversi tipi di pompe di calore
La fonte di calore utilizzata dalla pompa di calore.
- Pompe di calore ad ariaPer saperne di più
Le pompe di calore ad aria estraggono il calore dall'aria esterna e lo trasferiscono all'impianto di riscaldamento dell'abitazione. Sono particolarmente aprrezzate grazie alla semplicità di installazione e alla loro versatilità. In base al modello, il circuito frigorifero può essere integrato in un'unica unità (pompa di calore monoblocco) oppure suddiviso tra unità interna ed esterna (pompa di calore split).
- Pompe di calore geotermichePer saperne di più
Le pompe di calore geotermiche sfruttano l'energia accumulata nel terreno mediante collettori o sonde geotermiche. Poiché il sottosuolo mantiene una temperatura relativamente costante durante tutto l'anno, questi sistemi garantiscono elevati livelli di efficienza anche nei periodi più freddi. Sebbene richiedano interventi di scavo più impegnativi, le prestazioni costanti e l'elevata efficienza possono rendere l'investimento particolarmente vantaggioso.
- Pompe di calore ad acquaPer saperne di più
Lepompe di calore ad acqua utilizzano il calore presente nelle falde acquifere o nei bacini idrici. Grazie alle eccellenti proprietà di scambio termico dell'acqua, raggiungono generalmente i livelli di efficienza più elevati tra tutte le tipologie di pompe di calore. Richiedono una fonte idrica adeguata e le necessarie autorizzazioni, ma assicurano prestazioni elevate durante tutto l'anno.
Pompe di calore e basse temperature
Come funzionano le pompe di calore in inverno?
Una delle domande più frequenti riguarda le prestazioni delle pompe di calore ad aria durante l'inverno. I sistemi moderni sono progettati per operare in modo efficiente anche in presenza di temperature molto rigide. Sebbene l'efficienza diminuisca leggermente al diminuire della temperatura esterna, le pompe di calore di ultima generazione mantengono una capacità di riscaldamento efficace anche fino a -20 °C.
Nei climi particolarmente freddi, molti impianti sono dotati di un sistema di riscaldamento integrativo che entra in funzione solo quando necessario, garantendo il mantenimento della temperatura desiderata. In alternativa, i sistemi ibridi combinano una pompa di calore con un'altra fonte di riscaldamento, come una caldaia a condensazione, per ottimizzare l'efficienza in qualsiasi condizione climatica.
Raffrescamento con pompa di calore
Come una pompa di calore può raffrescare la casa in estate.
Le pompe di calore non servono solo a riscaldare gli ambienti, ma possono anche contribuire al raffrescamento estivo. Nei sistemi predisposti, il ciclo è semplicemente invertito: il calore è prelevato dagli ambienti interni e disperso all'esterno, nell'aria, nel terreno o nell'acqua.
In molti casi, l'impianto di riscaldamento a pavimento è utilizzato anche per distribuire il raffrescamento negli ambienti.
Nella nostra guida puoi approfondire il funzionamento del raffrescamento on pompa di calore.
I vantaggi in termini di efficienza
L'efficienza di una pompa di calore.
Le pompe di calore sono particolarmente efficienti perché non generano direttamente calore, ma lo trasferiscono da una sorgente all'altra. Grazie a questo principio, possono fornire da 3 a 5 kWh di energia termica per ogni kWh di elettricità consumata.
Questo rapporto le rende significativamente più efficienti rispetto a molti sistemi di riscaldamento tradizionali.
L'efficienza è valutata attraverso diversi indicatori. Il più noto è il COP (Coefficient of Performance), misurato in condizioni di laboratorio. Sono però molto importanti anche lo SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) e l'APF (Annual Performance Factor), che consentono di valutare il rendimento del sistema su base stagionale e annuale.
Scopri di più nella nostra guida sugli indicatori di efficienza.
