La pompa di calore trasferisce calore, da un ambiente più freddo (aria, acqua o terra) ad uno più caldo (l’interno delle nostre abitazioni), il contrario di quello che avviene in natura. Perciò la pompa di calore consuma una certa quantità di energia elettrica.
L’energia elettrica serve per comprimere e decomprimere un fluido refrigerante.
Tipologie di pompe
Ci sono 3 tipi di pompe: Aria – aria, Aria – acqua, Geotermica.
Pompa Aria – aria: trasferisce il calore dall’aria esterna all’aria interna.
Pompa Aria – acqua: trasferisce il calore dall’aria esterna all’acqua dell’impianto di riscaldamento sotto il pavimento, non i termosifoni, perché il riscaldamento a terra lavora con acqua a 40°C, mentre la caldaia dei termosifoni lavora a 70°C. Il riscaldamento a terra è il modo migliore per sfruttare la pompa di calore.
Pompa Geotermica: trasferisce il calore del sottosuolo, questa è la soluzione ottimale.
Liquidi refrigeranti
Sono numerosi: acqua, CO2, NH3, propano, … Ognuno ha la sua temperatura di evaporazione, cioè la temperatura (°C) sopra la quale, evaporando, assorbe il calore ambientale: H2O 100°C, CO2 -57°, NH3 -33°, propano -42°C,…alla pressione di 1 bar.
Meccanismo d’azione delle pompe
Il fluido refrigerante cambia ciclicamente il suo stato fisico da liquido a gassoso e viceversa.
Assorbimento-evaporatore: all’esterno il liquido estrae calore dall’ambiente (serbatoio caldo), passa dallo stato liquido a quello di vapore saturo.
Compressione: il gas viene compresso, ne incrementa il surriscaldamento, la temperatura del gas sale (effetto Joule-Thomson) nelle tubazioni fino a 120°C.
Condensazione: il gas compresso e caldo trasferisce il suo calore all’acqua dell’impianto di riscaldamento; intanto il refrigerante perdendo calore passa dallo stato gassoso a quello liquido.
Espansione: una valvola si apre e fa perdere al liquido refrigerante pressione e calore. Ora li liquido può tornare ad uscire e a ripetere il ciclo.
La pompa ha un certo consumo di energia elettrica, per cui bisogna valutare la convenienza con il COP.
Rendimento nominale COP
Il COP è il rapporto tra la potenza termica resa dell’impianto e la potenza elettrica spesa dalla pompa di calore.
Se la pompa di calore fornisce 5 kW all’impianto di riscaldamento, a fronte di un consumo elettrico di 2 kW, il COP= 5/2 = 2,5. Il costruttore dichiara il COP e aiuta a confrontare l’efficienza di diverse pompe di calore.
Costo kWh termico da pompa di calore
Una buona pompa di calore trasforma 1 kW elettrico in 4 kW termici (COP 4).
Se l’elettricità costa 32 cent / kWh diviso 4: 32/4= 8,0 c€/kW termici.
Quando usare la pompa di calore
L’uso economico della pompa di calore è ottimale quando l’ambiente esterno ha temperature maggiori di + 5°C, va usata in associazione alla caldaia a gas fino a – 3°C (ibrida), al di sotto dei – 3°C solo la caldaia a gas. Cioè la pompa di calore viene usata per la metà della stagione invernale.
Una ditta svedese dichiara che se la temperatura esterna é – 25C e si va a + 65C, la Cop é 2,68.