Tutto intorno a noi c'è il calore del sole: nell'aria, nelle acque sotterranee e nel terreno. Allora perché non usare questo calore per riscaldare l'acqua, e poi tutta la casa? La pompa di calore viene utilizzata per questo scopo e il riscaldamento con pompa di calore è uno dei sistemi di riscaldamento più ecologici e innovativi. Esistono diversi tipi di pompe di calore, ma ognuna di esse produce energia per il riscaldamento centralizzato. non bruciando legna, carbone o gas, ma mediante processi tecnici complessi. Per funzionare è necessaria solo una piccola quantità di elettricità.
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Riscaldamento a pompa di calore: efficiente ed ecologico
Il principio di funzionamento delle pompe di calore e della fonte di energia
Una pompa di calore è un dispositivo che utilizza l'energia termica immagazzinata nell'ambiente. Le tipologie di pompe di calore si distinguono in base alla fonte di calore utilizzata:
- energia termica dall'aria - pompa dell'aria,
- energia termica dei corsi d'acqua sotterranei,
- energia termica accumulata nel terreno - pompa di terra.
Il funzionamento di una pompa di calore può essere facilmente immaginato invertendo il funzionamento degli impianti di refrigerazione. L'energia viene prelevata da un luogo e trasportata in un altro, dove il calore viene trasferito al riscaldamento centrale. o ACS. La pompa di calore è costituita dai componenti principali:
- evaporatore - uno scambiatore di calore in cui il mezzo di lavoro riceve energia dalla prima fonte (inferiore) e viene evaporato.
- Compressore - il refrigerante sotto forma di vapore viene aspirato nel compressore, che ne aumenta la pressione e la temperatura.
- Condensatore - uno scambiatore di calore in cui il mezzo compresso e caldo trasferisce energia alla seconda sorgente (superiore) e condensa.
- Valvola di espansione - regola la quantità di refrigerante che arriva all'evaporatore. Il mezzo è depressurizzato, abbassa la sua pressione e la sua temperatura scende. Quindi, un ciclo è completato e la pompa di calore inizia un altro ciclo mentre il refrigerante circola in un ciclo termodinamico chiuso.
Il refrigerante ha un punto di ebollizione particolarmente basso e quindi inizia ad evaporare molto velocemente. Il compressore riduce il volume del vapore e di conseguenza ne innalza la pressione e la temperatura al valore richiesto nell'impianto di riscaldamento.
Poiché è difficile richiedere che le pompe di calore funzionino secondo il principio del moto perpetuo, è necessaria una certa quantità di energia sotto forma di elettricità per mantenere la circolazione ciclica del mezzo. In condizioni favorevoli, la pompa di calore è in grado di aumentare di quattro o cinque volte l'elettricità consumata. Ciò significa che è necessario circa il 20-25% di elettricità per il corretto funzionamento di una pompa di terra o di una pompa ad aria.
A questo punto viene in mente una soluzione ideale che ridurrà i costi di riscaldamento della casa, ovvero l'impianto fotovoltaico. Pagando una volta il costo dell'impianto fotovoltaico, puoi permetterti di ignorare l'aumento del prezzo dell'elettricità dalla rete.
Riscaldamento da terra e aria con pompe di calore: vantaggi e svantaggi
Sapendo come funziona una pompa di calore, puoi facilmente vedere una serie di vantaggi di tale riscaldamento:
- Sia la pompa ad aria che la pompa da terra possono funzionare in modo molto efficiente, cioè con un basso consumo di energia primaria e, di conseguenza, costi di esercizio relativamente contenuti.
- L'elettricità necessaria per azionare le pompe di calore può inoltre essere ottenuta in modo completamente ecologico e senza alcun impatto negativo sul clima.
- Il riscaldamento con una pompa di calore è estremamente conveniente, ovvero è completamente automatico e ha la reputazione di essere praticamente esente da manutenzione.
- La durata dei dispositivi è davvero lunga.
- Non c'è motivo di preoccuparsi per la diminuzione delle riserve di combustibili fossili. L'energia elettrica per la pompa di calore è sempre disponibile, anche da fotovoltaico. L'aumento dei prezzi dell'elettricità comporta anche un rischio inferiore di costi di riscaldamento elevati rispetto, ad esempio, ai prezzi del gasolio.
- In molti casi la pompa di calore permette di raffrescare l'edificio anche in estate.
- Tutti i tipi di pompe di calore proteggono le risorse dei vettori energetici fossili e non emettono sostanze nocive per l'ambiente.
Come dice la massima latina: "nihil est ab omni parte beatum", Quindi il riscaldamento con una pompa di calore ha anche i suoi lati positivi:
- Costi di installazione relativamente elevati.
- Elevati costi dell'energia elettrica in caso di errata pianificazione dell'installazione.
- Alcune varianti di riscaldamento con pompa di calore, in relazione al costo dell'energia primaria, potrebbero rivelarsi non molto migliori di una caldaia per riscaldamento convenzionale.
- Se l'elettricità proviene da una centrale elettrica a carbone e non da fonti energetiche rinnovabili, l'importanza ambientale della pompa di calore è notevolmente ridotta. Nel caso di una pompa di calore elettrica a basso rendimento con un carico ecologico, le emissioni di CO2 all'anno, per unità di energia termica, può superare le emissioni di una caldaia a condensazione a gas naturale efficiente.
Tipi di pompe di calore a seconda della fonte di energia
Pompa ad aria - pompa di calore aria-acqua
La fonte di energia per questa pompa di calore è l'aria esterna. Il dispositivo ricorda un condizionatore d'aria e, infatti, quando viene utilizzato per riscaldare ambienti o per preparare acqua calda sanitaria, può anche rinfrescare d'estate. Si tratta di pompe denominate reversibili. La pompa di calore aria-acqua ha un grande vantaggio come riscaldamento: il calore contenuto nell'aria è inesauribile, l'emissione di sostanze nocive è zero e la fonte di energia è disponibile in qualsiasi momento.
Pompe di calore consigliate a buon prezzo
La pompa dell'aria funziona aspirando aria riscaldata dal sole e trasferendola allo scambiatore di calore dell'impianto di riscaldamento. L'aria utilizzata viene quindi restituita all'atmosfera. Le opinioni secondo cui la pompa dell'aria può funzionare solo a temperature positive non sono vere. L'intervallo di temperatura per questo tipo di dispositivi va da -25 ° C a + 45 ° C. In passato, -5 °C era considerato il limite inferiore di temperatura, ma la nuova tipologia di compressori permette alla pompa di calore di funzionare anche in condizioni invernali.
Sebbene il calore nell'aria esista fino alla temperatura dello zero assoluto, ovvero -273 ° C, l'efficienza economica della pompa dell'aria durante forti gelate non può essere calcolata. L'elettricità è necessaria per comprimere l'aria e trasferire l'energia termica a un livello superiore. Quindi, sebbene la fonte di calore, cioè l'aria, sia ottenuta gratuitamente, l'azionamento della pompa può rivelarsi molto costoso. Riscaldare casa diventerà praticamente un riscaldamento elettrico.
Le pompe di calore aria-acqua più diffuse che ricevono feedback positivi includono:
- Hewalex - prezzi da 19 744 PLN,
- LG - 16 900 PLN,
- Panasonic - prezzi da 27 230 PLN.
Vantaggi della pompa dell'aria:
- Costi di esercizio inferiori rispetto al riscaldamento a gas o gasolio.
- Possibile installazione esterna della pompa.
- Ingombro ridotto (ca. 1 m2).
- Lavori a basso impatto ambientale, soprattutto con l'utilizzo di energia elettrica da fonti rinnovabili.
- Completa indipendenza dal carburante.
Svantaggi della pompa dell'aria:
- Costi di installazione relativamente elevati.
- Il dispositivo è rumoroso.
- Costi dell'elettricità più elevati rispetto ad altri tipi di pompe di calore. La temperatura dell'aria esterna oscilla notevolmente e la pompa richiede più potenza di una pompa a terra per un funzionamento stabile.
Pompa dell'acqua - pompa di calore acqua-acqua
La fonte di energia per questa pompa sono i corsi d'acqua sotterranei. Una pompa sommersa preleva l'acqua da un pozzo, l'acqua cede calore in uno scambiatore di calore e viene trasferita all'altro pozzo verso il corso d'acqua. La condizione di funzionamento stabile di un impianto di riscaldamento basato sul calore contenuto nelle acque sotterranee è un'efficienza sufficientemente elevata dei corsi d'acqua. La temperatura costante delle acque sotterranee di 7-12 ° C è in contrasto con la temperatura costantemente fluttuante del mezzo di riscaldamento delle pompe ad aria.
I prezzi delle pompe di calore acqua-acqua che mostrano opinioni positive ammontano a circa 14.000 PLN - 20.000 PLN a seconda dell'area della casa riscaldata. I loro principali vantaggi sono:
- Buon grado di efficienza; L'energia elettrica utilizzata per azionare la pompa viene moltiplicata per almeno quattro volte rispetto all'energia termica fornita dalla pompa.
- La pompa di calore acqua-acqua è in grado di riscaldare la casa da sola - non è necessaria alcuna fonte di calore aggiuntiva.
- I costi di esercizio sono così bassi che l'ammortamento dell'impianto è possibile dopo 10-12 anni.
- I costi del riscaldamento con una pompa di calore acqua-acqua sono molto inferiori rispetto al riscaldamento tradizionale con combustibili fossili.
- La tecnologia della pompa di calore è stata perfezionata: il riscaldamento funziona perfettamente, comodamente ed è durevole.
- Un impianto di riscaldamento con pompa di calore acqua-acqua non necessita, a differenza delle tradizionali caldaie a gas, gasolio o pellet, di alcun accumulo di combustibile. Il costo di costruzione di una nuova casa è quindi potenzialmente inferiore.
Pompa di terra - pompa di calore acqua glicolata
Il riscaldamento da terra è la soluzione più efficace. La fonte di calore in questo tipo di pompa è l'energia solare accumulata nel terreno. È necessario uno scambiatore speciale per estrarre il calore dal terreno e trasferirlo all'impianto di riscaldamento. È praticamente un tubo interrato, che forma un'ansa. Nel tubo circola un liquido chiamato salamoia. Nell'evaporatore della pompa, la temperatura del liquido scende al di sotto della temperatura del suolo. Mentre scorre nel terreno, la salamoia assorbe calore e aumenta nuovamente la sua temperatura: il ciclo si ripete. Gli scambiatori di calore possono essere realizzati in due modi:
Scambiatore orizzontale
Si tratta di tubi di plastica posati orizzontalmente sotto forma di anello ad una profondità di 0,2-0,5 m al di sotto del livello di congelamento, di solito circa 1,5 M. A questa profondità, la temperatura del terreno è approssimativamente costante e ammonta a 7-8 ° C . La pompa del compressore aumenta la temperatura del fluido di ricircolo (soluzione di glicole) a + 35 ° C con un fattore di efficienza della pompa di 4, il che significa quattro volte l'energia elettrica consumata.
Le distanze tra le sezioni del tubo dovrebbero essere mantenute nell'intervallo da 0,4 m a 1,2 m e dovrebbero essere adattate al tipo di terreno. In breve, le lacune devono essere di dimensioni tali da consentire un rapido reintegro (rigenerazione) del calore nel terreno. Naturalmente la resa termica dello scambiatore non dipende dalla lunghezza del tubo, ma dipende direttamente dalle dimensioni della superficie su cui è posto. Pertanto, sia i giochi troppo piccoli (deve essere usato un tubo più lungo, e quindi una maggiore potenza della pompa di circolazione) sia quelli troppo grandi (meno calore ricevuto e minore potenza dello scambiatore) sono dannosi.
Scambiatore verticale
I tubi di plastica a forma di lettera "U" stretta vengono inseriti in fori verticali fino a 150 m di profondità. Due o tre di questi pozzi sono fatti per riscaldare una casa unifamiliare. Una pompa sommergibile spinge la salamoia, che si riscalda gradualmente nel terreno. Contrariamente allo scambiatore orizzontale che occupa diverse centinaia di metri quadrati, lo scambiatore verticale copre diverse decine di metri quadrati. Tutto ciò che serve è una quantità sufficientemente grande di refrigerante (salamoia).
Pompa di calore in una casa vecchia e nuova
Le pompe di calore sono più efficienti quando lavorano a bassa temperatura del fluido nel circuito di riscaldamento centrale. Una temperatura fino a + 35 ° C è considerata tale. La pompa di calore è ovviamente in grado di raggiungere la temperatura di ritorno anche sopra i +50°C, ma ciò avviene a discapito di una notevole quantità di energia elettrica. I sistemi di riscaldamento a bassa temperatura - pavimento, parete e soffitto - funzionano meglio con le pompe di calore.
Il riscaldamento con pompa di calore è possibile anche nei vecchi edifici. Innanzitutto quando è prevista un'importante ristrutturazione della casa, abbinata alla sostituzione del riscaldamento con riscaldamento a superficie. Affinché i radiatori tradizionali funzionino con una pompa di calore, è necessario convertire le loro dimensioni in nuovi parametri di temperatura. In pratica, questo significa radiatori sulle pareti molto più grandi e spessi di prima. Ogni installazione con pompa di calore richiede calcoli dettagliati e un'esecuzione accurata. L'installazione del radiatore può essere facilmente migliorata aggiungendo un radiatore o sostituendolo con uno più grande, mentre l'installazione in superficie non può essere praticamente corretta.
