La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta. Il corpo da cui la pompa estrae il calore si definisce sorgente fredda, mentre il corpo a cui si cede calore si definisce pozzo caldo. La pompa di calore svolge un lavoro che è (apparentemente) l’inverso di quanto avviene in natura, dove il calore si trasmette dai corpi più caldi a quelli più freddi.
A prima vista appare sorprendente che si possa estrarre calore da un corpo freddo, per poi trasferirlo all’interno di un edificio. “Si immaginino 100 unità di energia termica all'interno di un pallone da calcio; quest'ultimo è poi compresso fino alle dimensioni di una pallina da ping pong: a questo punto esso contiene le stesse 100 unità, ma l'energia termica media per unità di volume è molto maggiore. In altre parole la temperatura dell'aria all'interno della palla è aumentata.
Le pareti della pallina si riscaldano e quindi il calore inizia a trasferirsi all'esterno più velocemente. Come indica il nome stesso, le pompe "di calore" hanno propriamente la funzione di produrre calore, per il riscaldamento degli ambienti e/o dell'acqua sanitaria. In pratica, le pompe di calore reversibili lavorano con lo stesso processo termodinamico, ma utilizzato al contrario, fornendo così aria/acqua fredda anzichè aria/acqua calda.
Nota bene. Nel ciclo frigorifero di una pompa di calore, un gas (spesso denominato "freon") ha la capacità di assorbire calore dalla fonte naturale e poi, a seguito di una compressione che ne innalza la temperatura, cederlo all'impianto di riscaldamento.
Principio di Funzionamento
Il principio di funzionamento della pompa di calore si basa sul fenomeno dell’ espansione Joule-Thomson di un fluido. Il funzionamento di una pompa di calore è simile a quello di un frigorifero, ma invertito. In un frigorifero, il calore viene estratto dall'interno ed espulso all'esterno, mentre una pompa di calore fa l'opposto.
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L’aria viene convogliata in uno scambiatore attraverso il quale circola un liquido “refrigerante” resistente al gelo. Questo liquido è sempre più freddo dell’ambiente e quindi può prelevare il calore dall’aria: è così freddo che permette di fare lavorare la pompa di calore anche a temperature ben al di sotto dello zero. La differenza di temperatura è decisiva per il funzionamento: infatti l’aria, entrando in contatto con questo liquido molto freddo, trasferisce calore al liquido e ne innalza la sua temperatura.
Il calore prelevato dall’aria è fondamentale perché permette di vaporizzare il liquido: questo processo di vaporizzazione può avvenire perché il liquido refrigerante vaporizza a basse temperature. In questo modo, il refrigerante assorbe calore e arrivando al punto di ebollizione, vaporizza. A questo punto, il compressore presente nella pompa di calore, può comprimere il vapore, e ne innalzarne la temperatura.
La temperatura del vapore, in questo momento, è molto alta: il vapore ha innalzato così tanto la sua temperatura da permettere di trasferire questo calore accumulato al circuito di riscaldamento. Il vapore molto caldo trasferisce questo calore accumulato al circuito di riscaldamento. E’ questo il calore che permette all’acqua sanitaria di riscaldarsi e di permetterti di fare una buona doccia con l’acqua calda.
Il vapore più trasferisce il calore all’acqua, più diminuisce la sua temperatura e così passa dallo stato gassoso allo stato liquido. Una volta trasferito tutto il calore possibile, il refrigerante, ritorna completamente allo stato liquido. Però il liquido ora è in una condizione particolare: non può più riscaldare l’acqua sanitaria perché ha diminuito la sua temperatura ma non può nemmeno prelevare di nuovo il calore dall’aria circostante (vedi primo step) perché ha ancora una pressione elevata ed è ancora troppo caldo e quindi, per poter continuare il ciclo, deve prima raffreddarsi ulteriormente.
Il liquido, per questo motivo, viene fatto passare attraverso la valvola di espansione: in questo modo, la pressione diminuisce e conseguentemente la temperatura scende rapidamente. (Per capire la diminuzione di temperatura causato dalla diminuzione di pressione puoi fare questo semplice esperimento: prendi una bomboletta spray, tieni premuto a lungo lo spray e sentirai la bomboletta che diventa molto fredda).
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Vantaggi delle Pompe di Calore
La Pompa di Calore ti permette di risparmiare rispetto a scaldabagni elettrici o a gas fino al 75%! Sfruttando l'energia gratuita, ecologica e rinnovabile proveniente da suolo, acqua e aria, contribuiscono significativamente a ridurre i consumi energetici e le emissioni di CO2, preservando il pianeta. Sono una soluzione ideale per diminuire la dipendenza dai combustibili fossili e per ottenere una maggiore indipendenza energetica.
Notevoli sono i vantaggi di questa tecnologia tra i quali:
- A livello impiantistico ho un’unica macchina dalle dimensioni contenute che, permettendo sia di riscaldare che di raffrescare, sostituisce in tutto e per tutto sia la caldaia che i gruppi frigo; inoltre essa può essere installata in qualsiasi locale e la centralina dell’impianto è unica e implementata nella macchina.
- Elevati rendimenti C.O.P.
Tipologie di Pompe di Calore
Le pompe di calore Vitocal di Viessmann sono ideali sia per nuove costruzioni, sia per riqualificazioni di impianti. L'utilizzo delle pompe di calore Viessmann offre numerosi vantaggi.
Le diverse tipologie di pompe di calore includono quelle che sfruttano:
- L'aria ambiente: L'aria è una risorsa gratuita e disponibile illimitatamente. L'aria ambiente contiene sempre del calore, anche quando fuori fa molto freddo. La temperatura minima raggiungibile è fisicamente -273,15° C. In particolare nei giorni freddi, l'aria in ambiente è più decisamente calda rispetto all'aria esterna. Questo calore può essere sfruttato tramite uno scaldacqua a pompa di calore per produrre acqua calda sanitaria, indipendentemente dall'impianto di riscaldamento esistente.
- Il terreno: Anche nel terreno è sempre presente calore, utilizzabile per riscaldare gli ambienti tramite una pompa di calore. La particolarità di sfruttare la geotermia sono le temperature relativamente elevate e costanti del terreno. A profondità oltre 10 metri, le temperature sono sempre elevate, anche in inverno.
- SONDE GEOTERMICHE: Installate verticalmente nel terreno ad una profondità compresa tra 70 e 120 metri.
- COLLETTORI GEOTERMICI: Disposti orizzontalmente ad una profondità di 1.5 metri. Se si dispone di un’ampia superficie all’aperto, i collettori geotermici costituiscono l’alternativa ideale alla sonda, grazie alla loro ottima resa e alla semplicità di posa, che non richiede l’intervento di una ditta specializzata in trivellazioni.
- PILASTRI ENERGETICI: Nell’edilizia moderna, per motivi statici, in caso di terreni non portanti o poco portanti, si ricorre spesso all’uso di palificazioni per la fondazione dell’opera. Con il termine “pilastri energetici” si definiscono i pali di fondazione provvisti di tubazioni da utilizzare a scopo geotermico in prossimità della superficie: attraverso questi manufatti può essere ricavato dal sottosuolo il calore per il riscaldamento dell’edificio e immagazzinato il calore derivante dal raffrescamento. Le tubazioni geotermiche vengono posate a meandro in senso longitudinale all’interno dell’armatura.
- L'acqua di falda: Una pompa di calore che sfrutta l'acqua di falda richiede un pozzo con un sistema di aspirazione e di deflusso dell'acqua. Oltre a ciò bisogna accertarsi della composizione dell'acqua, che influisce in modo determinante sull'efficienza di funzionamento della pompa di calore.
Pompe di calore aria acqua
Una pompa di calore è una macchina termica per mezzo della quale puoi scaldare casa quando è freddo, produrre acqua calda sanitaria, e raffreddare la tua casa quando è caldo senza pagare la bolletta del gas; con il solo costo della bolletta elettrica a incidere sulle tue spese energetiche. Come ben sai, in questo articolo ci concentreremo solo sulla pompa di calore aria acqua, cioè la tipologia numero tre del punto uno, poiché essa, come già detto, è la più popolare in Italia.
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La pompa di calore aria acqua prende invece calore dall’aria esterna e lo porta dentro casa tua riscaldando l’acqua del tuo impianto di riscaldamento a pavimento (abbinamento più frequente). Come già ampiamente detto, una pompa di calore aria acqua estrae calore dall’aria mediante la sua unità esterna e lo trasmette nei tubi che collegano quest’ultima con l’unità interna, dove, tramite uno scambiatore, passa un gas frigorifero.
Molte persone, su Internet, per spiegare il funzionamento di una pompa di calore aria acqua, semplificano facendo il paragone con il frigorifero, che toglie calore dal cibo e lo disperde nel tuo soggiorno di casa per mezzo della sua serpentina. Ecco, una aria acqua funziona al medesimo modo, ma al contrario.
Su Internet, si fa spesso la distinzione tra pompa di calore aria acqua commerciale e pompa di calore aria acqua professionale. La pompa di calore aria acqua commerciale è una macchina economica, che però tradisce numerose inefficienze, perché prodotta da aziende che hanno scarsa esperienza nel settore, dove invece una termopompa richiede grande perizia di fabbricazione.
Le pompe di calore aria acqua professionali, invece, sono prodotte da aziende capaci di realizzare impianti all’altezza delle aspettative e delle esigenze dell’abitazione nella quale sono installate, capaci di affrontare anche le temperature più rigide: e infine in grado di inviare, al momento dell’installazione, personale che non ha bisogno di consultare il libretto di istruzioni per portare a compimento la messa in posa!
Riconosci le pompe di calore commerciali perché sono prodotte in Cina; si presentano simili a dei condizionatori, con un ventilatore a lamelle molto vicine le une dalle altre, aspetto che ha il risultato che d’inverno la brina vi si deposita negli interstizi impedendo alla macchina di funzionare. Una professionale, invece, pesa anche 220 kg, ha un ventilatore grande per consumare meno: e per girare con minore frequenza ha alette seghettate per fare meno rumore e distanziate. Nei giorni più freddi, una professionale riesce a continuare a sottrarre aria anche sotto lo zero.
Installazione e Considerazioni
Per l’installazione di una pompa di calore è fondamentale una valutazione accurata della tua abitazione e dei suoi fabbisogni termici: il funzionamento ottimale di una pompa di calore si ha generalmente in abitazioni nuove, con impianti a pavimento o a radiatori a bassa temperatura. La scelta della fonte di energia di alimentazione della propria pompa di calore dipende delle caratteristiche climatiche del luogo di installazione e dal fabbisogno termico che deve essere coperto. La modalità monovalente è consigliata soprattutto in nuove costruzioni, ben isolate e in zone climatiche non particolarmente rigide.
Nel caso di riqualificazioni, è fondamentale che l'isolamento termico dell'edificio sia performante per contenere le dispersioni e permettere il funzionamento a temperature più basse (ideale per radiatori a bassa temperatura o impianti a pavimento).
L'installazione delle pompe di calore Viessmann può beneficiare di diverse forme di incentivazione. In particolare gli incentivi utilizzabili sono: le detrazioni fiscali per ristrutturazioni (con il 50% delle spese sostenute erogato in 10 anni) e il Conto Termico (proporzionale alla potenza installata, erogato in 2 o 5 anni).
Alternative: Pompe di Calore vs. Caldaie a Condensazione
Quando si tratta di riscaldare un’abitazione in modo efficiente ed ecologico, sia le pompe di calore che le caldaie a condensazione rappresentano due soluzioni moderne e convenienti. Le pompe di calore sfruttano l’energia termica presente nell’ambiente circostante, come l’aria, l’acqua o il terreno, per riscaldare o raffreddare gli ambienti interni. Utilizzano un ciclo termodinamico per trasferire il calore dalla sorgente fredda a quella calda.
Le caldaie a condensazione sfruttano il calore generato durante la combustione del gas o dell’olio per riscaldare l’acqua che circola nel sistema di riscaldamento dell’abitazione. Questo tipo di caldaia sfrutta al massimo il calore prodotto, catturando il vapore acqueo derivante dalla combustione e trasformandolo in acqua calda.
Le pompe di calore sono considerate molto efficienti dal punto di vista energetico poiché utilizzano l’energia termica disponibile nell’ambiente esterno. Possono produrre fino a quattro volte l’energia elettrica assorbita, offrendo un elevato coefficiente di prestazione (COP). D’altra parte, le caldaie a condensazione sono più efficienti rispetto alle caldaie tradizionali perché recuperano il calore dal vapore acqueo.
Le pompe di calore utilizzano fonti di energia rinnovabile, come l’aria, l’acqua o il terreno, per generare calore. Questo le rende una scelta ecologica e sostenibile. Le caldaie a condensazione, d’altra parte, funzionano bruciando gas o olio, che sono combustibili fossili.
Le pompe di calore sono ideali per le nuove costruzioni o per le ristrutturazioni che richiedono un sistema di riscaldamento completo. Possono anche essere integrate con sistemi di raffreddamento. Le caldaie a condensazione, d’altra parte, sono spesso preferite nelle abitazioni esistenti dove è già presente un sistema di riscaldamento a gas.
Sia le pompe di calore che le caldaie a condensazione offrono soluzioni di riscaldamento efficienti ed ecologiche. Le pompe di calore sfruttano l’energia termica disponibile nell’ambiente, offrendo un elevato rendimento energetico. Le caldaie a condensazione recuperano il calore dalla combustione, riducendo gli sprechi. La scelta tra i due sistemi dipende dalle esigenze specifiche dell’abitazione e dalle preferenze individuali.
Maxa: Un Protagonista nel Settore delle Pompe di Calore
Nel 1992 Luciano Tredicesimo Ferroli, fonda quella che ad oggi è tra le prime 5 imprese di produzione di pompe di calore sul territorio italiano, e tra le prime 15 nel settore della climatizzazione domestica. Un percorso che porta Maxa ad essere uno dei protagonisti del mondo della climatizzazione residenziale, commerciale ed industriale. Guidata dai tre figli: Paolo, David e Simone, Maxa continua il percorso indicato dal proprio Fondatore.
Con orgoglio possiamo affermare di essere una azienda in grado di progettare, sviluppare e costruire prodotti per il riscaldamento e la climatizzazione Made in Italy. La nostra sede di Arcole si estende su una superfice di 42.000 mq, ospita oltre agli uffici 7000 mq di magazzino di stoccaggio per i prodotti finiti e ricambi e 7800 mq di area destinata alla nostra produzione. Maxa è dotata di due camere climatiche, M1 e M2, capaci di testare con estrema precisione unità con potenza massima frigorifera di 800kW.