La pompa di calore è un dispositivo in grado di estrarre calore da una fonte esterna a temperatura più bassa dell’ambiente che si vuole riscaldare. Una pompa di calore estrae calore dall’ambiente esterno e lo veicola dove se ne ha necessità.
Come funziona una pompa di calore?
Il principio è semplice: il calore si trasferisce dal corpo più caldo al corpo più freddo. Ma come fa una pompa di calore ad estrarre calore dall’ambiente esterno quando è inverno e la temperatura esterna è molto bassa?
Fasi del ciclo di funzionamento
- Evaporazione: La prima fase del ciclo consiste nell’evaporazione di un liquido refrigerante. Il liquido, espandendosi, diminuisce la sua temperatura. Diventando più freddo dell’ambiente esterno inizierà ad assorbire calore da esso. È lo stesso fenomeno che accade quando si utilizza una bomboletta spray. Schiacciando il tasto che provoca la fuoriuscita del gas per un tempo prolungato, sentiremo la bomboletta diventare fredda nella parte superiore a contatto con la nostra mano.
- Compressione: La seconda fase del ciclo di funzionamento di una pompa di calore è la compressione. Se si comprime un gas, aumenterà la sua temperatura. In tal modo, avendo il gas una temperatura più alta dell’ambiente interno, cederà calore all’ambiente interno. Puoi sperimentare la seconda fase del ciclo di una pompa di calore attraverso un gonfietto da bici. Se comprimi il gonfietto tappando il buco di fuoriuscita dell’aria sentirai la temperatura aumentare.
- Condensazione: Il fluido refrigerante passa allo stato liquido in seguito all’aumento di pressione generato dal compressore.
- Valvola di laminazione: è un organo statico che rende possibile l’espansione irreversibile in cui l’entalpia iniziale è uguale a quella finale, in grado di raffreddare il refrigerante in una macchina frigorifera. Si tratta quindi di un organo di strozzamento che degrada l’energia di pressione in attrito.
Componenti principali di una pompa di calore
- Compressore: ha lo scopo di innalzare la temperatura e la pressione del fluido per renderlo idoneo allo scambio con l’ambiente che bisogna riscaldare.
- Condensatore: è una batteria di scambio alettata. Il fluido, in uscita dal compressore (condizioni di alta pressione e temperatura), passa attraverso la batteria e cede calore all’ambiente da riscaldare. Il condensatore è costituito da scambiatori di calore, cioè tubi posti a contatto con un fluido di servizio (che può essere acqua o aria) nei quali scorre il fluido frigorigeno.
- Evaporatore: è una batteria di scambio alettata. Il fluido, in uscita dalla valvola di laminazione (condizioni di bassa pressione e bassa temperatura), passa attraverso la batteria e sottrae calore all’ambiente esterno. L'evaporatore è costituito da scambiatori di calore, cioè tubi posti a contatto con un fluido di servizio (che può essere acqua o aria) nei quali scorre il fluido frigorigeno.
Tipologie di pompe di calore
Le principali tipologie di pompe di calore per utilizzo residenziale sono:
- Pompe di calore elettriche a compressione, tra le più diffuse, comprendono anche i condizionatori (split).
- Pompe di calore ad assorbimento, sfruttano la solubilità e l’elevata affinità tra due sostanze: refrigerante e assorbente. La differenza maggiore tra le pompe di calore ad assorbimento e le pompe elettriche è l’assenza della fase di compressione. Le pompe di calore ad assorbimento sfruttano la solubilità e l’elevata affinità tra due sostanze, di cui una funziona da refrigerante e l’altra da assorbente, per realizzare un ciclo dove l’energia introdotta è prevalentemente termica. Le pompe di calore ad assorbimento possono utilizzare una qualsiasi sorgente termica, rappresentando quindi una valida alternativa alle macchine a compressione.
- Pompe di calore alimentate da motore a combustione interna/esterna, hanno il vantaggio di recuperare parte dell’energia termica contenuta nell’acqua di raffreddamento del motore e, in molti casi, quella contenuta nei gas di scarico per altri scopi.
Pompe di calore a motore endotermico
Nelle pompe di calore a motore endotermico l’organo preposto alla conversione in energia utile è il motore che, mediante il raffreddamento di alcune sue parti nonché dei gas di scarico, mette a disposizione energia termica per il riscaldamento di ambienti e/o di acqua calda sanitaria. Tale recupero termico può essere sfruttato in due modi differenti: utilizzare l’acqua di raffreddamento del motore direttamente per produrre l’energia termica addizionale a quella prodotta dalla pompa stessa.
Installazione e Pozzo Freddo
Il mezzo esterno da cui la pompa estrae il calore è il pozzo freddo: aria esterna, acqua di falda, terreno, ecc. Il mezzo esterno da cui la pompa estrae il calore è detto pozzo freddo.
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Pompe di calore geotermiche
Il terreno ha il vantaggio di subire minori sbalzi di temperatura rispetto all’aria. Le tubazioni vanno interrate ad una profondità minima da 1 a 1,5 metri per non risentire troppo delle variazioni di temperatura dell’aria esterna e mantenere i benefici effetti dell’insolazione. È necessaria un’estensione di terreno da 2 a 3 volte superiore alla superficie dei locali da riscaldare.
Parametri Fondamentali: Potenza ed Efficienza
Durante la redazione di un Attestato di Prestazione Energetica (APE), uno dei principali parametri richiesti è la potenza. Altro parametro fondamentale da considerare è l’efficienza della pompa di calore.
Potenza
Bisogna distinguere tra:
- Potenza assorbita: è la potenza (elettrica o di gas) che la pompa utilizza per funzionare.
- Potenza resa: è la quantità di calore che, in un’ora, la pompa di calore è in grado di fornire (nel periodo invernale) o di assorbire (nel periodo estivo) dall’ambiente climatizzato.
Efficienza
L’efficienza della pompa di calore è il secondo parametro da considerare! Tale efficienza è data dal rapporto tra la potenza termica resa e l’energia assorbita.
Quando si parla di funzionamento invernale, l’efficienza delle pompe di calore elettriche è data dal coefficiente di prestazione “COP” (Coefficient Of Performance) i cui valori sono compresi grosso modo fra 3 e 5; le pompe di calore a gas, invece, hanno un indicatore di efficienza specifico, il cosiddetto “GUE” (Gas Utilization Efficiency) compreso indicativamente tra 1,3 e 1,6 e, riferendosi al potere calorifico inferiore del gas metano utilizzato dal bruciatore, non è un parametro confrontabile direttamente con il COP.
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Nel funzionamento estivo, l’efficienza della pompa è misurata dall’indice “EER” (Energy Efficiency Ratio) che indica l’efficienza elettrica della pompa. La sua formulazione è analoga al COP con la differenza che l’EER, riferendosi ai cicli frigoriferi, pone la sua attenzione sul calore asportato dalla sorgente fredda.
Se nella scheda tecnica della pompa non viene indicato il COP o EER, questo può essere ottenuto dal rapporto tra la potenza termica resa e la potenza assorbita.
Coefficiente di Prestazione stagionale (SCOP) e l’Indice di Efficienza Energetica Stagionale (SEER)
Inoltre, sulla base della nuova etichettatura energetica di tali macchine (in vigore dal 1° gennaio 2013), esistono altri due indici di efficienza: il Coefficiente di Prestazione stagionale (SCOP) e l’Indice di Efficienza Energetica Stagionale (SEER).
In base alla UNI/TS 11300-4, poi, il fabbricante dovrebbe fornire le prestazioni a pieno carico alle temperature di sorgente fredda e pozzo caldo indicate nel seguente prospetto.
Qualora nella scheda tecnica non ci fosse queste informazioni o il produttore dichiarasse prestazioni della pompa a temperature differenti da quelle riportate dalla norma, Blumatica Energy consentirebbe di personalizzare la tabella (eliminando, aggiungendo o modificando righe e colonne) sulla base dei dati forniti dal produttore.
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Il problema principale in cui i tecnici si imbattono durante la redazione di un APEL’Attestato di Prestazione Energetica (APE, o anche comunemente “certificato energetico”) è un documento che attesta la prestazione e la classe energetica di un immobile e indica gli interventi migliorativi più convenienti. Attraverso l’APE il cittadino viene a conoscenza di caratteristiche quali il fabbisogno energetico dell’edificio o dell’unità edilizia, la qualità energetica del fabbricato, le emissioni di anidride carbonica e l’impiego di fonti rinnovabili di energia, che incidono sui costi di gestione e sull’impatto ambientale dell’immobile, ed è guidato verso una... Leggi è riuscire a recuperare tutti i dati richiesti dalla normativa, ovvero le prestazioni (in termini di potenza e COP) per le diverse variazioni di temperatura del pozzo freddo (ad es. Infatti, il COP di una pompa di calore varia in base alla differenza tra temperatura interna ed esterna. Se fuori ci sono 15 °C, il COP è molto elevato in più la quantità di calore richiesta è inferiore, quindi il costo del riscaldamento crolla.
Inverter nelle pompe di calore
Solitamente si fa confusione utilizzando questo termine: in particolare, quando si parla di una pompa di calore ad inverter ci si vuole riferire a sistemi reversibili, cioè che possono “invertire” il ciclo di funzionamento al fine di produrre caldo in inverno e freddo in estate. Parlare di pompe di calore e inverter come sistemi reversibili (che possono “invertire” il ciclo di funzionamento al fine di produrre caldo in inverno e freddo in estate) è decisamente sbagliato!
L’inverter è un dispositivo elettronico posto nel del motore della pompa di calore e permette di modulare la potenza erogata in modo automatico in base alla temperatura dell’ambiente. In questo modo è possibile mantenere, una volta raggiunta la temperatura desiderata, un funzionamento minimo di base eliminando i continui accensioni e spegnimenti tipici dei sistemi on-off. Le pompe di calore ad inverter sono più costose rispetto a quelle on-off ma consumano molta meno energia.
In particolare, le pompe di calore on-off hanno una tecnologia molto semplice ed economica ma hanno un elevato consumo di energia: la pompa, appena accesa, va subito alla massima potenza e vi resta fino a quando nel locale si è raggiunta la temperatura desiderata.Le pompe di calore con inverter, invece, hanno una tecnologia detta “modulante”. Il climatizzatore parte alla massima potenza per poi diminuirla quando ha raggiunto un valore di temperatura prossimo a quello fissato.
Blumatica Energy: Soluzioni per l'Efficienza Energetica
La complessità della materia e la poca chiarezza delle normative, impongono, quindi, uno standard elevato in termini di competenza tecnica. Risulta fondamentale, pertanto, formarsi in tempi molto rapidi o avvalersi di strumenti di lavoro in grado di fornire tutte le informazioni indispensabili a produrre una documentazione professionale e completa.
In tal senso Blumatica mette a disposizione il software Blumatica Energy che, in un'unica soluzione, consente di gestire tutte le problematiche connesse all’efficienza energetica degli edifici: APE, AQE, relazione tecnica e di calcolo (Legge 10), annunci commerciali, trasmittanze termiche e verifiche termoigrometriche, fattibilità interventi migliorativi, esportazioni regionali.
SAAT (Software As A Teacher) è una rivoluzionaria alchimia che consente di apprendere qualsiasi tematica tecnica e normativa man mano che si utilizza il software, senza bisogno di utilizzare manuali o altri supporti. Fiore all’occhiello del software è la tecnologia che sta rivoluzionando il mondo dell’informatica creando un connubio perfetto tra software e formazione. Si chiama SAAT (Software As A Teacher), una rivoluzionaria alchimia che consente di apprendere qualsiasi tematica tecnica e normativa man mano che si utilizza il software, senza bisogno di utilizzare manuali o altri supporti.
Funzionalità di Blumatica Energy
- Calcolo della classe di efficienza dei sistemi BACS secondo la nuova UNI EN ISO 52120-1:2022.
- Aggiornamento al nuovo D. Lgs.
- Ampliato il dettaglio dei risultati visualizzati a video nel menu “verifiche di legge” in fase di redazione di una relazione tecnica (ex. Legge 10).
- Implementata una procedura guidata per il calcolo della superficie dei componenti opachi (parete e coperture) al netto di eventuali infissi/porte/cassonetti.
- Aggiunti nel wizard i comandi Copia/Incolla Proprietà per trasferire rapidamente da un ponte termico ad un altro eventuali modifiche.
- Aggiornato il Catalogo GSE degli apparecchi per accedere agli incentivi Conto Termico secondo la modalità semplificata.
- Implementazione e gestione dei livelli dell’edificio (per edifici multipiano) e visualizzazione 3D delle zone termiche censite nel progetto.
- Implementato il calcolo della potenza termica invernale (vano per vano) secondo la UNI EN 12831.
- Implementato “Archivio generatori”.
- Esportazione in formato xml sulla base del modello nazionale esteso (versione 3).