Pompa di Calore elettrica

Una pompa di calore è una macchina che “sposta” calore da un luogo a bassa temperatura (chiamato sorgente fredda) ad uno ad alta temperatura (chiamato utenza o pozzo caldo). Il ciclo termodinamico alla base del funzionamento della pompa di calore è il ciclo di Carnot. La differenza sostanziale è che il ciclo avviene in senso antiorario, significa che per il funzionamento bisogna fornire lavoro alla macchina. La pompa di calore utilizza come effetto utile il calore in uscita, (rispetto all’impianto frigorifero che sfrutta il calore in ingresso), quindi sfruttiamo il calore al condensatore.

Nella fase invernale, il calore che esce dalla macchina può essere quindi utilizzato dall’utenza. Se sfruttiamo il condensatore, l’altro scambiatore che è l’evaporatore deve essere alimentato da una sorgente termica: questa può essere aria, acqua o terreno. Se quindi, siamo interessati al riscaldamento, ad utilizzare cioè il calore sottratto da un ambiente più freddo (per esempio l’aria esterna) trasferendo ad un ambiente più caldo (per esempio il nostro appartamento), la pompa di calore diventa uno strumento utile di risparmio energetico. Avremo quindi pompe di calore aerotermiche, idrotermiche e geotermiche. Dal punto di vista del funzionamento tutte queste soluzioni sono equivalenti; si differenziano dal livello di temperatura da cui si parte come sorgente termica. Maggiore è il livello di temperatura da cui parto nella sorgente termica che ho a disposizione, minore è il consumo di energia elettrica per arrivare a livello della temperatura di condensazione.

La pompa di calore è una macchina intrinsecamente ibrida, con 2 input energetici:

1. Uno termico rinnovabile (acqua, aria, terreno);
2. Uno elettrico.

Più alta è la temperatura della sorgente di partenza, più efficiente è la pompa di calore, meno elettricità sarà richiesta.

Il circuito, che descrive il funzionamento di una pompa di calore, è costituito da:

1. Evaporatore: qui il fluido assorbe calore dall’esterno ed evapora completamente, per poi riprendere il ciclo;
2. Compressore: in esso il fluido refrigerante, allo stato gassoso e a bassa pressione, proveniente dall’evaporatore, viene compresso;
3. Condensatore: in esso il fluido, proveniente dal compressore, passa dallo stato gassoso a quello liquido cedendo calore all’esterno;
4. Valvola di laminazione: passando attraverso di essa il fluido liquido si trasforma parzialmente in vapore e si raffredda.

Il condensatore e l’evaporatore sono costituiti da scambiatori di calore, cioè tubi nei quali scorre il fluido refrigerante posti a contatto con un “fluido di servizio” (acqua o aria): questo meccanismo cede calore al condensatore e lo sottrae all’evaporatore.