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Home Energie alternative Pompe di calore

postheadericon Pompe di calore

Il fornitore di energia più pulito, economico e anticrisi esistente al mondo è la natura. Per eliminare anche l’ultimo residuo di energia bisogna raggiungere lo zero assoluto (-273,15ºC). L’energia ricavabile gratuitamente dall’ambiente fornisce circa il 75% dell’energia richiesta da una pompa di calore. Con l’integrazione di solo il 25% di energia esterna (solitamente energia elettrica), si raggiunge il 100% del fabbisogno del sistema di riscaldamento divenendo così anche economicamente conveniente per l’utente finale. La tecnologia moderna offre la possibilità di ridurre drasticamente i costi per l'energia per le quattro pareti domestiche. Sistemi altamente efficienti permettono infatti di riutilizzare le energie rinnovabili per il nucleo familiare privato.Con l’aiuto di una pompa di calore, una parte di quest’energia naturale può essere raccolta e trasformata per ottenere acqua calda sanitaria e calore.

Le pompe di calore sono una tecnologia matura che ha potenziale significativo di contributo verso il risparmio di energia e gli obiettivi di protezione di clima dell'UE. Le pompe di calore sono una delle poche tecnologie che possono coprire gli interi bisogni di riscaldamento, di raffreddamento e produzione dell'acqua calda sanitaria con l'uso delle fonti rinnovabili. Le pompe di calore possono essere impiegate con successo in edifici residenziali, in costruzioni commerciali e nelle applicazioni industriali. I moderni impianti di pompe di calore presentano dei netti vantaggi in relazione al bilancio ecologico e dei costi annuali dell'energia persino rispetto ai più efficaci impianti di riscaldamento a gas o altro combustibile: risparmio energetico grazie allo sfruttamento dell'energia accumulata dall'ambiente; riduzione delle emissioni di CO2; utilizzo solo di energia elettrica che sempre più in futuro, verrà prodotta attraverso fonti alternative; affidabilità di funzionamento e ridotta manutenzione; nessuna espulsione di gas combustibili, per cui assenza di camino e di controlli periodici sulle emissioni in ambiente. Il più evidente beneficio di una pompa di calore, oltre all'elevata efficienza energetica, è la completa eliminazione delle emissioni locali derivanti dalla combustione. Quindi la sostituzione delle caldaie a gas o a gasolio datate e poco efficienti è un obiettivo prioritario.

 

Il meccanismo

sistemapompadi_caloreLa pompa di calore è un apparecchio in grado di prelevare calore da un ambiente freddo e trasferirlo ad un altro più caldo.L’energia può essere estratta dall’aria esterna, dall’acqua e dal suolo, attraverso scambiatori di calore. Questo calore entra quindi nel ciclo della pompa di calore, dove è portato a un livello di temperatura idoneo alle esigenze di riscaldamento. Può funzionare sia elettricamente (sistema a compressione) sia con calore prelevato dai combustibili fossili o da altre fonti termiche quali il sole (sistema ad assorbimento). La pompa di calore attualmente più diffusa nel mondo è quella a compressione, azionata elettricamente. Le fasi che compongono il ciclo termodinamico del fluido frigorigeno all'interno di una pompa di calore sono: compressione, condensazione, espansione ed evaporazione. Nella fase di compressione del fluido, allo stato gassoso, aumenta di pressione e di temperatura assorbendo calore. Nella fase successiva passa attraverso un condensatore e il calore viene ceduto all'acqua o all'aria utilizzati come vettori per il riscaldamento degli ambienti o dell'acqua calda sanitaria. Nella terza fase, il fluido, tornato liquido,  attraversa una valvola di espansione (processo di lamionazione) che provoca una riduzione di pressione e di temperatura. Infine, nella quarta e ultima fase, quella di evaporazione, passa allo stato di vapore assorbendo energia dalla sorgente termica.L'apporto energetico riguarda essenzialmente la corrente elettrica necessaria per il funzionamento del compressore, ma nel complesso il sistema è in grado di fornire più energia (sotto forma di calore) di quanta ne consuma.

Energia dall'aria

La pompa di calore aria - acqua recupera il calore presente nell'aria esterna e lo utilizza per il riscaldamento e il riscaldamento dell'acqua calda. E' la soluzione con il più vasto campo di applicazione infatti l’aria esterna è sempre disponibile e non presenta vincoli. Non c'è modo più intelligente ed economico per recuperare l'energia ambientale, addirittura per tutto l'anno. Anche in inverno, quando le temperature sono ghiacciate, già a -20 °C recupera calore dall'aria esterna sufficiente per riscaldare e produrre acqua calda. I benefici di questo sistema si traducono in semplicità di installazione, dato che è sufficiente una macchina esterna in grado di recuperare il calore presente nell’aria con conseguente contenimento dei costi di impianto, Inoltre le attuali pompe di calore ad aria presentano delle efficienze energetiche molto elevate anche a temperature molto rigide.

Energia dal suolo

La pompa di calore terra - acqua ha la sorgente energetica disponibile nel sottosuolo. L'utilizzo del calore recuperato dall'energia ambientale dipende dal tipo di pompa di calore: per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione dell'acqua calda. Questi accumulatori sfruttano il calore del terreno per riscaldare e per produrre acqua calda. In estate la metà del calore di profondità può essere impiegato per raffreddare. Il sistema prevede un collettore geotermico posato in giardino che assorbe il calore dalla terra e lo trasmette ad un liquido termovettore (acqua glicolata). Questo liquido giunge quindi alla pompa di calore che, in funzionamento invernale, assorbe il calore contenuto nell’acqua per cederlo, attraverso il circuito frigorifero, all’impianto interno dell’abitazione. La capacità di assorbimento varia in funzione delle caratteristiche del terreno.

Energia dall'acqua

La pompa di calore acqua - acqua recupera l'energia necessaria per il riscaldamento e produzione acqua calda dall'acqua freatica. In particolare, l’acqua freatica presenta condizioni ideali per una pompa di calore in quanto ha la capacità di accumulare il calore del sole per un lungo periodo e mantiene temperature generalmente costanti di 9-12° C. Con tali temperature le pompe di calore offrono prestazioni migliori (e quindi costi di esercizio minori) rispetto a quelle basate sul principio delle sonde geotermiche.
Mediante una pompa d’alimentazione si preleva dell’acqua freatica che viene condotta alla pompa di calore che ne recupera il calore. Un pozzo assorbente riconduce poi l’acqua alla falda freatica. La distanza tra pozzo d’alimentazione e pozzo assorbente deve essere di almeno 10 m. I volumi disponibili e la qualità dell’acqua vanno appurati precedentemente con prove di pompaggio.

Sistema free-cooling

L’intero processo può essere riassunto in tal modo: l’apparecchio, in inverno, è in grado di prelevare calore anche dalla fonte dell’ambiente esterno e cedere questo calore all’ambiente che si vuole riscaldare. Durante l’estate gli apparecchi a pompa di calore "reversibile", cioè in grado di cambiare la funzione da riscaldatore a raffrescatore, sono in grado di "prelevare" calore dall’ambiente interno raffreddandolo e "cederlo" all’aria calda dell’ambiente esterno. In tal modo si realizza la possibilità di "climatizzare" un ambiente per un intero anno con un unico sistema.