POMPE DI CALORE AD ACQUA DI FALDA

 

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  La pompa di calore è una macchina termodinamica capace di trasferire calore da un ambiente esterno più freddo ad un ambiente con temperatura maggiore, grazie all’utilizzo di lavoro esterno (energia elettrica) che sottrae temperatura all’ambiente più freddo trasferendola a quello con valori termici più elevati.

Queste macchine funzionano sullo stesso principio dei refrigeratori o dei condizionatori d’aria, pertanto il ciclo produttivo di una pompa di calore elettrica può essere ricondotto a quello di un frigorifero (Ciclo di Rankine), dove viene sfruttato il continuo cambiamento di stato del fluido che circola all’interno del circuito.

La pompa di calore è un sistema costituito da due differenti circuiti:

  • Circuito chiuso, all’interno del quale circola il fluido refrigerante
  • Circuito del sistema di comando e regolazione

Il circuito chiuso è costituito da quattro elementi collegati tra loro:

  • Compressore
  • Condensatore
  • Valvola di espansione isoentalpica
  • Evaporatore

Il condensatore e l’evaporatore sono costituiti da scambiatori di calore, tubi all’interno dei quali scorre un fluido refrigerante, che cede calore al condensatore e lo sottrai all’evaporatore, posti un contatto con un fluido esterno (aria o acqua).

Il fluido refrigerante all’interno del circuito subisce delle trasformazioni di stato, passando dallo stato liquido allo stato aeriforme, per poi nuovamente ritornare a quello liquido e ricominciare il ciclo.

Il fluido allo stato liquido saturo passa all’interno dell’evaporatore, dove si espande isoentalpicamente ed assorbe calore dalla sorgente esterna che gli permette di evaporare completamente a temperatura costante.

All’uscita dell’evaporatore il fluido allo stato gassoso viene aspirato all’interno del compressore che, azionato da un motore gli fornisce l’energia meccanica necessaria per comprimere il fluido determinando così un aumento di pressione e conseguentemente di temperatura del mezzo che presenta le condizioni ottimali per passare attraverso il condensatore.

In questa fase si ha un cambiamento di stato del fluido, che passa dallo stato gassoso a quello liquido cedendo calore alla sorgente con temperatura superiore.

Il ciclo termina con la sua ultima fase dove il liquido passa attraverso una valvola di espansione trasformandosi parzialmente in vapore e raffreddandosi, riportandosi così alle condizioni iniziali del ciclo.

L’esistenza di un circuito del sistema di comando, che grazie a microprocessori riceve dall’esterno tutti gli input, permette di tenere sotto controllo lo stato di funzionamento della macchina.

La pompa di calore durante il suo funzionamento consuma energia elettrica attraverso il compressore, assorbe calore nell’evaporatore dal mezzo circostante (sorgente fredda che può essere aria o acqua) e cede calore al mezzo da riscaldare (pozzo caldo – aria o acqua). In tutto questo ciclo il bilancio energetico è a favore della pompa di calore, poiché è in grado di fornire più energia, sotto forma di calore, di quella utilizzata per il suo funzionamento, questo è reso possibile dal fatto che la macchina assorbe calore dal mezzo esterno.

L’efficienza di una pompa di calore è espressa dal coefficiente di prestazione "C.O.P.", che è dato dal rapporto tra l’energia prodotta e l’energia consumata, e generalmente si aggira attorno a valori prossimi a 3, ma può variare a seconda del tipo di macchina.

La sorgente fredda da cui il fluido assorbe calore può essere generalmente di due tipi:

  • Aria
  • Acqua, di falda, di fiume o di lago

Vi sono poi altre sorgenti, generalmente meno utilizzate, come l’acqua accumulata in serbatoi o il terreno contenente le tubazioni della fase evaporativa.Il calore può essere ceduto al mezzo da riscaldare (pozzo caldo), aria o acqua, attraverso ventiloconvettori, serpentine o canalizzatori.