Perché le pompe di calore sono il sostituto più redditizio e promettente per il riscaldamento a gas ed elettrico?
Le pompe di calore sono apparecchiature che, grazie alla tecnologia, moltiplicano l'energia termica di fonti alternative (suolo, aria ambiente, acque sotterranee) e la trasferiscono al sistema di riscaldamento.
Il sole e l'aria sono fonti di calore a bassa temperatura inesauribili. Questa energia termica è gratuita e rinnovabile.
Una pompa di calore trasferisce o pompa energia termica da un mezzo all'altro. Il principio di funzionamento di una pompa di calore è descritto più avanti nell'articolo.
Come funziona una pompa di calore?
Nella progettazione delle pompe, così come nelle unità di refrigerazione, viene utilizzato un circuito con un refrigerante che circola al suo interno, capace di bollire anche con un riscaldamento minimo. Solo la pompa di calore per il riscaldamento funziona come un “frigorifero inverso”.
Come funziona la pompa di calore
Il funzionamento di una pompa di calore può essere suddiviso in 5 fasi:
- ebollizione del freon nell'evaporatore
- compressione del refrigerante da parte del compressore
- trasferimento di calore dal condensatore al circuito di riscaldamento
- passaggio del refrigerante condensato raffreddato attraverso la valvola di espansione
- ritorno del freon raffreddato e liquido all'evaporatore scambiatore di calore
Le pompe di calore sono destinate al riscaldamento e al raffreddamento. Una funzione aggiuntiva è quella di riscaldare l'acqua per uso domestico o industriale. Questa è l'apparecchiatura più funzionale rispetto a qualsiasi caldaia o condizionatore d'aria.
La pompa di calore funziona in modo molto economico, poiché consuma energia solo per il funzionamento del compressore e delle pompe di circolazione. L'efficienza energetica delle pompe di calore è molto alta. Il fattore di conversione energetica raggiunge 4-6 e anche di più. Questo significa che ogni kilowatt di energia utilizzata viene convertito da una pompa di calore in 3-5 kilowatt di calore, che viene utilizzato per riscaldare una casa o per riscaldare acqua.
Dovrai pagare diverse volte meno per riscaldare una casa o riscaldare acqua rispetto a se fosse utilizzata una caldaia elettrica o una caldaia. I costi di riscaldamento possono essere ridotti fino al 75-80%!
Con le attuali tariffe del gas, una caldaia a gas è 2-3 volte più costosa da gestire rispetto a una pompa di calore.
Come funziona una pompa di calore per il riscaldamento domestico?
Il calore può essere estratto da:
- freato a una profondità di 15-20 m;
- un corpo idrico vicino;
- pannelli di suolo con una profondità di posa del collettore orizzontale fino a 1,2-1,5 m;
- pozzi perforati profondi fino a 40-50 m di profondità.
Ci sono molti altri modi per utilizzare la tecnologia delle pompe di calore per ridurre le perdite di calore e abbattere i costi di riscaldamento.
Ad esempio, quando si utilizza il calore in eccesso dai processi tecnologici, il calore delle acque reflue e in molti altri casi.
Tipi di pompe di calore
Esistono sistemi che utilizzano calore geotermico, calore dall'aria o impianti che estraggono calore idrotermale. Mettiamo in evidenza diversi tipi principali di pompe di calore.
Pompa di calore a fonte terrestre
Una pompa di calore a fonte terrestre è un sistema che estrae calore in eccesso da uno strato di suolo superficiale, da fori profondi o da un corpo idrico vicino.
La temperatura del suolo a una profondità sotto lo strato di congelamento in inverno è sempre positiva – fino a 5-10 (° C). Il calore accumulato durante l'estate è sufficiente affinché la pompa di calore a fonte terrestre riscaldi l'ambiente in inverno.
Per l'estrazione di calore, viene posato un collettore tubolare in plastica o vengono abbassate sonde doppie, in cui circola un fluido refrigerante che non si congela in condizioni invernali. Maggiore è lo spazio abitativo, più lunghe sono le tubazioni del collettore o la profondità delle sonde. La potenza specifica di estrazione di calore per diversi terreni può variare da 8 a 32 W / m². Vengono anche considerati le caratteristiche del suolo e dei suoi strati, il che richiede indagini geologiche.
Se c'è uno stagno o un bacino vicino alla casa con un volume e una profondità d'acqua sufficienti, spirali e anelli di un collettore in plastica vengono posizionati al suo interno fino alla profondità (fino al fondo).
Pompa di calore acqua-acqua
La pompa di calore acqua-acqua, il cui principio si basa sull'estrazione di calore dalle acque sotterranee, è piuttosto complicata da installare. La temperatura dell'acqua a profondità è costante durante tutto l'anno – circa + 10 ° C.
Per installare tale pompa di calore, è necessaria un'analisi della profondità dell'orizzonte acquifero, della quantità, qualità e purezza dell'acqua. Le sue prestazioni in termini di calore o freddo non dipendono dalle condizioni atmosferiche o dal cambio di stagione. Il rapporto di conversione energetica della pompa di calore ad acqua è alto – COP fino a 5 e oltre, ma l'installazione e la manutenzione sono problematiche.
Una pompa di calore acqua-acqua per il riscaldamento è un'opzione redditizia solo a condizione di una selezione e calcolo competenti dell'apparecchiatura, così come un'installazione e messa in servizio altamente qualificata.
Il prezzo delle pompe di calore geotermiche e ad acqua è elevato a causa della necessità di indagini preliminari e costosi lavori di installazione.
Pompa di calore aria-acqua
Questa pompa di calore è più accessibile in termini di prezzo e installazione. È più adatta per l'integrazione in un sistema di riscaldamento modernizzato ed è anche facile da installare e si ripaga rapidamente quando viene introdotta in una nuova casa. Poiché le sue prestazioni termiche dipendono dalla temperatura dell'aria esterna, è vantaggioso utilizzare una pompa di calore ad aria in circuiti bivalenti, con una seconda fonte di calore di riserva.
La potenza totale di una pompa di calore con una fonte di riserva diventa quasi la metà del suo costo, ma l'efficienza energetica e l'economia dell'intero sistema di fornitura di calore rimangono ottimali.
Si distingue tra una configurazione monoblocco o un kit che include unità esterne e interne. La pompa di calore a fonte d'aria inverter risponde in modo preciso ed economico ai carichi prioritari per calore, acqua calda o freddo. Il coefficiente di efficienza energetica di tali sistemi è fino a 5 o più, sono in grado di funzionare anche a temperature esterne fino a -25 ° C. Queste sono le pompe di calore più popolari per l'uso in climi temperati nella maggior parte del territorio dell'Ucraina.
Tali modelli sono un'opzione disponibile in termini di condizioni climatiche per un progetto a rapido recupero per la modernizzazione del riscaldamento o l'installazione in una nuova casa sia nelle città con milioni di abitanti che nelle regioni.
Un ottimo esempio di pompa di calore aria-acqua è la serie Arctic Home Basic e Arctic Home Smart, attrezzature ad alte prestazioni del marchio britannico Mycond.
Pompa di calore aria-aria
Utilizzando il calore dalla ventilazione o dall'aria esterna, una pompa di calore aria-aria è simile nel funzionamento a un condizionatore d'aria per raffreddamento / riscaldamento, ma con priorità di lavoro sul riscaldamento. Questa pompa di calore è utilizzata come sistema che consente di risparmiare denaro sul riscaldamento della propria casa non solo in Europa, ma anche in Ucraina.
Inoltre, tali pompe di calore possono essere dotate di un kit per la preparazione di acqua calda e si distinguono per alti tassi di efficienza energetica stagionale.
Ci sono anche altri schemi di sistemi di pompe di calore:
- pompa di calore terra-aria;
- pompa di calore brina-acqua;
- altre.
Le pompe di calore sono utilizzate per riscaldare l'acqua nelle piscine o nei processi tecnologici, in alcuni settori industriali o in costruzione per riscaldare qualsiasi struttura commerciale.
Vantaggi delle pompe di calore
- Tecnologie innovative per la fornitura di calore, climatizzazione e fornitura di acqua calda, presentate in un unico dispositivo – una pompa di calore.
- Economico e costi inferiori di diversi fattori per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda.
- Pompa di calore ecologica, senza emissioni di CO2 e inquinamento ambientale.
- Sicurezza antincendio, nessuna necessità di supervisione, approvazione, monitoraggio costante della sicurezza dell'apparecchiatura.
- Controllo intelligente e modalità operative economiche, controllo del microclima tramite sensori di temperatura e umidità.
- Controllo di diversi circuiti di riscaldamento a temperatura: radiatori e riscaldamento a pavimento.
- Climatizzazione e riscaldamento con pompe di calore e unità di ventilazione.
- Una pompa di calore a fonte terrestre, il cui prezzo è elevato, è un'opzione economicamente valida per riscaldare una nuova casa senza gas, soprattutto in condizioni di fornitura di energia limitata per la casa.
Conclusioni
Solo specialisti altamente qualificati possono scegliere il giusto set di apparecchiature per pompe di calore che funziona secondo uno schema o un altro, con riferimento a una specifica sezione di una casa privata, tenendo conto dei sistemi ingegneristici e della pianificazione edilizia.
Calcoli corretti determinano: il costo del sistema, la sua efficienza e affidabilità. Le pompe di calore sono sistemi innovativi con installazione complessa e controllo intelligente. Per implementare tali progetti, è necessario rivolgersi a professionisti per scegliere il set di apparecchiature più adatto in termini di potenza e prezzo e calcolare il beneficio economico derivante dalla sua implementazione.
