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Cos'è un sistema a pompa di calore?Come funziona?

numero Sfoglia:0     Autore:Editor del sito     Pubblica Time: 2021-01-14      Origine:motorizzato

Cos'è un sistema a pompa di calore?

Essendo il più breve possibile, pompa calore.Questo è tutto!

Il concetto di “pompa” è incompleto senza “contro il flusso spontaneo”.Nel corpo ci sono pompe ioniche che servono a trasportare un determinato ione contro il suo gradiente di concentrazione.Potresti aver visto una pompa dell'acqua che pompa acqua contro la gravità.Quindi, c'è trasporto da un'area a bassa concentrazione a una regione ad alta concentrazione.Lo stesso vale per la pompa di calore.Qui abbiamo una 'fonte di calore' per la 'regione a bassa concentrazione' e un 'dissipatore di calore' per la 'regione ad alta concentrazione'.

SÌ.Hai sentito bene.La concentrazione, alta o bassa che sia, non è ciò che conta qui.La vera differenza è tra i percorsi naturali e quelli energetici.Un flusso o trasporto che altrimenti non avverrebbe.

Definire una pompa di calore è diventato molto più semplice.Qualsiasi dispositivo che convoglia il flusso di calore da una fonte di calore a un dissipatore di calore è una pompa di calore.UN pompa di calore riguarda più il meccanismo e l'applicazione del principio sopra menzionato che il dispositivo stesso perché osserverai questa applicazione in varie regioni intorno a te.



cos'è un sistema a pompa di calore

Storia

La maggior parte delle persone potrebbe pensare che si tratti di un'invenzione recente.In realtà è un'impresa del 19° secolo.Non così nuovo!

Robert C. Weber, un inventore americano, ha inventato la pompa di calore.Ha applicato il principio al suo congelatore come fonte di calore e a un litro d'acqua come dissipatore di calore.Questi divennero popolari quando i prezzi del carburante aumentarono negli anni ’70.

Fonte di calore

Il calore può essere estratto dal sottosuolo, dalle falde acquifere o dall'aria.Per raggiungere questo obiettivo è necessario un sistema perfettamente progettato.

Esistono vari tipi di pompe di calore.Ne parleremo tutti tra poco, ma il più comune è il pompa di calore ad aria.

Fonte d'aria

Il calore viene trasferito dall'aria esterna all'interno tramite un refrigerante.È il tuo condizionatore che funziona al contrario.Molti condizionatori hanno la possibilità di convertirsi in pompa di calore.Lo stesso vale per i frigoriferi.

Sorgente terrestre

Quando la temperatura superficiale è inferiore allo zero, le temperature del suolo sono molto più elevate.Ad esempio, in una fredda giornata invernale, a una profondità di 10 piedi, quando la temperatura dell'aria è di 30 F, la temperatura del suolo sarà di 50 F. Gli esperti dicono che la temperatura della Terra rimane costante da 20 a 30 piedi sotto terra (da qualche parte tra 60-65 C).Le condutture possono essere messe sotto terra per portare il calore in superficie.Questo può essere fatto in due modi:

Conduttura a circuito chiuso: fa circolare sempre la stessa acqua.

Conduttura a circuito aperto: estrae l'acqua e la canalizza nuovamente nel terreno.

L'acqua calda proveniente dal terreno va in uno scambiatore di calore e la pompa di calore fa circolare il calore nella stanza.

Sorgente d'acqua

Coloro che vivono vicino a laghi o stagni hanno un vantaggio maggiore.Il calore può essere estratto attraverso l'acqua mediante un sistema di tubazioni a circuito chiuso.Un tubo a circuito chiuso viene messo sott'acqua.La circolazione dell'acqua porta l'acqua calda verso l'alto.Molti utilizzano un refrigerante per migliorare l'efficienza.Questa pompa di calore è molto rara a causa del suo costo e del processo complicato.

Come funziona?

Il processo è piuttosto semplice, ma la maggior parte delle persone lo trova comunque confuso.Non è complicato se compreso con una mente aperta.

Innanzitutto parlerò dei frigoriferi.

Il principio di funzionamento è lo stesso sia per i frigoriferi che per le pompe di calore.In un frigorifero, il refrigerante liquido freddo passa attraverso l'evaporatore all'interno del vano frigorifero.Prende il calore dall'aria interna e si trasforma in gas.Il gas viene quindi compresso.Il suo volume diminuisce e la temperatura aumenta.Il gas viene poi fatto passare attraverso un condensatore dove un potente ventilatore soffia via tutto il calore.Un condensatore è solo una bobina nera sul retro.Se ti trovi di fronte a un condizionatore acceso, è possibile che esca aria calda.Ma nel frigorifero non c'è la ventola perché lo spazio da rinfrescare è piccolo.Quando il gas condensa, la sua temperatura diminuisce.Il liquido è ancora caldo.Quindi passa attraverso una valvola di espansione, che ha una piccola apertura a forma di ago.Il refrigerante pressurizzato viene espulso da questa apertura e si espande.L'espansione fa sì che la temperatura scenda sotto lo zero.

Da non confondere con la batteria del condensatore e la batteria dell'evaporatore.In una pompa di calore la condensa avviene all'interno della stanza, per questo lo chiamiamo condensatore.In un condizionatore l'evaporazione avviene all'interno della stanza, per questo lo chiamiamo evaporatore.In realtà fanno parte del sistema della pompa di calore e servono le singole funzioni.

Pompe di calore

Come in un frigorifero, anche in una pompa di calore ci sono due serpentini.Entrambi sono cavi e sono fatti di rame.La serpentina dell'evaporatore assorbe il calore dall'ambiente circostante, provocando il riscaldamento del refrigerante e la trasformazione in gas.Lo stesso ventilatore viene utilizzato per soffiare aria sull'evaporatore.Il punto di ebollizione del refrigerante è così basso che assorbe calore anche dall'aria fredda.Il gas viene quindi compresso e ciò provoca un aumento significativo della sua temperatura.Il fluido caldo passa poi attraverso la batteria del condensatore all'interno della stanza.È qui che avviene il trasferimento di calore.Il refrigerante gassoso si condensa, trasformandosi così in liquido.Il liquido poi passa attraverso una valvola di espansione, trasformandosi in vapore.Ciò aumenta la superficie del fluido.Passa attraverso l'evaporatore e diventa completamente gassoso assorbendo il calore ambientale.Il refrigerante deve essere completamente gassoso quando raggiunge il compressore.Questo processo viene ripetuto finché l'aria della stanza non raggiunge la stessa temperatura del refrigerante.

Prima dell'installazione

Considerare quanto segue quando si installa una pompa di calore in casa o al lavoro per scopi industriali.

1- Tipologia di Pompa di Calore

Assicurati di quale tipo di pompa di calore ti serve.Alcuni sono reversibili al raffreddamento.Sono più costosi.

Quando si utilizza una pompa di calore reversibile, è necessario prendere accordi per passare al sistema di raffreddamento.La presa d'aria per i condizionatori è sopra la metà della parete.

2- Scelta del materiale bagnato

Il rame è considerato il migliore per la sua affidabilità.È un buon conduttore ed è la scelta ottimale per pompe di calore geotermiche o ad acqua.Ma il rame non deve essere utilizzato quando si collega l'unità esterna a quella interna.In commercio sono invece disponibili alcuni materiali isolanti.

3- Efficienza ottimale

Ora che ne hai compreso il principio di funzionamento, rendiamolo più semplice per la pompa di calore.Ridurre la differenza di temperatura tra il dissipatore di calore e la fonte di calore può aumentare l'efficienza della pompa di calore.Per garantire ciò, installare la pompa di calore in un ambiente più caldo.Se vivi in ​​una zona fredda, ti consigliamo vivamente di scegliere una pompa di calore DC inverter a bassa temperatura EVI che è in grado di funzionare in modo efficiente e stabile a bassa temperatura.

4- Rumore

Alcuni sistemi a pompa di calore possono essere rumorosi o diventare rumorosi dopo un po' di tempo.Quindi sarebbe utile non posizionarli vicino alle finestre.Può essere pericoloso metterli a terra a causa delle linee di alimentazione.Il tetto sarebbe il luogo ideale, ma il costo delle tubazioni aumenterebbe.

Dichiarazione post: pesa le tue priorità.Scegliere un ambiente più caldo può comportare il rischio di subire uno shock o rumori fastidiosi.

Componenti della pompa di calore

Le pompe di calore non bruciano carburante né funzionano trasformando esclusivamente l’elettricità in calore.Questo è il motivo per cui la perdita di calore è ridotta e l’elettricità viene conservata.Di seguito sono riportati alcuni componenti principali di una pompa di calore che vengono assemblati per ridurre al minimo la perdita di energia e massimizzare l'efficienza del processo.

Condensatore

Il nome spiega lo scopo di questo componente.In un'unità split il condensatore è la serpentina presente all'interno della cella.Il gas caldo pressurizzato passa attraverso questa bobina, cedendo il suo calore.Il refrigerante si condensa ed esce nell'evaporatore.

Evaporatore

Fa esattamente il contrario del condensatore.È posizionato nell'unità esterna della pompa di calore split.Ma in un condizionatore d'aria, questo componente è chiamato condensatore perché ora in questa parte si forma la condensa.Ha una ventola davanti per aumentare il flusso d'aria sopra di esso.Ciò aiuta una migliore estrazione del calore dall'aria.Il fluido passa alla forma gassosa.Il refrigerante gassoso viene quindi compresso e trasformato in gas caldo pressurizzato.

Valvola inversa

Inverte la direzione del flusso del refrigerante.È azionato elettricamente e serve per trasformare la pompa di calore in un condizionatore o viceversa.La struttura è un po' complicata.Quindi, per una migliore comprensione, guarda un'animazione.

Compressore

Il compressore è il cuore del sistema.Ha un motore elettrico che aziona un piccolo pistone.Il pistone aspira il refrigerante gassoso dall'evaporatore e lo spinge nel condensatore.Quando il volume del refrigerante aumenta nella serpentina, viene compresso e la temperatura aumenta.Quindi il refrigerante caldo viene fatto passare attraverso il condensatore.

Refrigerante

Il refrigerante è il vettore di calore in questo sistema.Senza questa sostanza il calore non può circolare.Deve avere le proprietà fisiche ideali per la pompa di calore.Ce ne sono molti, ma soprattutto deve avere un punto di ebollizione basso.Può assorbire calore da temperature molto basse se ha un basso punto di ebollizione.

Circolatore d'aria

Sebbene serva allo scopo di un ventilatore, non ne sembra uno.La sua forma muove l'aria garantendo il massimo contatto con l'evaporatore, aumentandone così l'efficienza.Aiuta a sviluppare una corrente convettiva nei sistemi di riscaldamento e raffreddamento.Poiché le uscite della pompa di calore sono installate vicino al pavimento, i circolatori dell'aria girano e aspirano l'aria fredda dal soffitto.

Se si tratta di un condizionatore d'aria, l'aria si sposta dal soffitto al pavimento poiché l'aria più calda è vicino al soffitto.Un motore CC viene utilizzato per far girare questa ventola in modo che la sua direzione di rotazione possa essere invertita.


Diversi tipi di pompe di calore

Come ho accennato prima, esistono vari tipi di pompe di calore, eccone alcune.

Le tre pompe di calore più comuni sono:

1- Pompe di calore ad aria

Questi essendo i più comuni sono i migliori.Il costo iniziale è elevato, ma può farti risparmiare molto ogni anno.Il calore viene estratto dall'aria esterna per riscaldare l'aria interna.Le pompe di calore ad aria possono essere utilizzate come scaldacqua, a differenza di altre pompe di calore.Possono diventare condizionatori d'estate.Sono azionati elettricamente.

Pompe di calore a 2 sorgenti d'acqua

È in qualche modo simile a sorgente terrestre sistema, tranne che il circuito non è sotterraneo.Ma ciò richiede uno stagno, un lago o un corpo idrico profondo per il corretto funzionamento.I costi di installazione sono inferiori rispetto alla sorgente terrestre.Non è necessario scavare.La pompa di calore ad acqua è la meno comune tra queste tre.

Se hai un corpo idrico vicino a te, significa che dovresti provarlo.L'efficienza di questo sistema dipende dalla posizione, dall'area e dal clima del luogo.Potrebbe anche essere necessaria una torre di raffreddamento per trasferire il calore dentro e fuori l'edificio.Quindi consulta un esperto prima di prendere qualsiasi decisione.

Pompe di calore triterreno

Un tubo antiruggine a circuito chiuso viene posizionato molto sotto terra.La temperatura a questo livello è superiore a quella della superficie.L'acqua circola in questo circuito.L'acqua si riscalda sotto terra.L'acqua passa quindi attraverso una pompa di calore.Questo sistema viene utilizzato per il riscaldamento o il raffreddamento degli ambienti.La temperatura del terreno rimane costante e funziona in modo efficiente.Questo sistema è conveniente per gli edifici spaziosi.

E quelli non comuni?

1- Sistemi ibridi

È necessario disporre di una fonte di riscaldamento di riserva se il clima è estremo.La maggior parte delle pompe di calore non funziona in modo efficiente a temperature molto basse.Questi includono le pompe di calore ad aria.La soluzione è avere una combo.

Combo uno: pompa di calore geotermica e ad aria

Le pompe di calore ad aria vengono utilizzate per l'inverno moderato e passano al sistema di terra quando la temperatura scende in modo significativo.

Combinazione due: pompa di calore e caldaia a gas

Queste sono le combinazioni più comuni.Molte persone hanno già le caldaie, quindi le usano come riserva quando passano alle pompe di calore.

2-Sistemi a pompa di calore solare

Sul tetto sono installati pannelli solari per il funzionamento delle pompe di calore.Ciò può portare ad avere costi di gestione pari a zero.Questi sono più vantaggiosi se utilizzati con pompe di calore ad aria poiché sono azionate elettricamente.

3- Pompe di calore a scarico

Questi sono comuni per le industrie.I gas di scarico caldi possono essere trasformati in pompe di calore prima di essere rilasciati nell’atmosfera.

Pro e contro delle pompe di calore

Professionisti

Le pompe di calore sono le migliori quando si tratta di:

Efficienza

Il vantaggio più grande che si ottiene è un’efficienza immensamente maggiore.Se installate correttamente, le pompe di calore ad aria possono raggiungere un'efficienza del 300%-500%.Le pompe di calore geotermiche possono raggiungere un'efficienza del 400%.

D’altra parte, se utilizziamo un riscaldatore a spirale per il riscaldamento dell’acqua, la maggior parte viene sprecata.Anche se utilizziamo riscaldatori a spirale per il riscaldamento degli ambienti, possono essere efficienti solo al 100%.

Sebbene le pompe di calore ad aria utilizzino l'elettricità per riscaldare l'aria/acqua, non consumano tanta elettricità quanto i riscaldatori a spirale.

Le pompe di calore alimentate dall'acqua hanno un'efficienza simile a quella delle pompe di calore geotermiche, ma potrebbero non essere così affidabili e richiedere fonti di acqua poco profonda come laghi, fiumi, ecc.

Bassi costi di gestione

I costi di gestione sono decisamente inferiori rispetto ai sistemi basati sulla combustione.Anche se alcuni sistemi a pompa di calore possono costartiu oltre $ 10.000, puoi risparmiare fino a $ 1.700 all'anno, sulla base di uno studio di ricerca dell'Università di Melbourne.

Per la pompa di calore geotermica, ogni unità di elettricità consumata produce quattro unità di calore.

Le pompe di calore ad aria e geotermiche possono funzionare anche con pannelli solari.

Affidabilità

Le pompe di calore hanno una vita notevolmente più lunga.Una pompa di calore ha normalmente una vita stimata di 15 anni.Se l’installazione viene eseguita a regola d’arte, le pompe di calore possono durare ancora di più.

Reversibile in estate

Le pompe di calore ad aria possono essere invertite in estate per funzionare come condizionatore d'aria se sono dotate di una valvola di inversione.Questo è un vantaggio due in uno.

Anche le pompe di calore geotermiche sono reversibili.Le temperature sotto terra possono rimanere basse per molto tempo.Lo stesso vale per le pompe di calore ad acqua.Entrambi possono fornire anche il raffreddamento dell'ambiente.

Bassi costi di manutenzione

La manutenzione è quasi inesistente tranne quella elettrica.Ma se si verifica un guasto, può essere un processo costoso.Perdite nei tubi di terra possono portare ad una diminuzione dell'efficienza.

Antiumidificatori

Le pompe di calore non deumidificano l’aria in inverno, ma i tradizionali riscaldatori a gas sì.Non avrai bisogno di un umidificatore in inverno.

In estate le pompe di calore fanno il contrario.Assorbono l'umidità dalle stanze poiché sull'evaporatore si forma la condensa.

Contributi governativi

Molti governi concedono sovvenzioni per l'installazione di sistemi a pompa di calore.Lo scopo è quello di promuovere l’uso di sistemi di riscaldamento rispettosi dell’ambiente.

Il governo irlandese ha annunciato una sovvenzione di 4.200 dollari nell’aprile 2018. Solo le pompe di calore aria-acqua potevano beneficiare dell’assistenza.

Il governo del Regno Unito ha lanciato il programma RHI, fornendo sovvenzioni pagate in sette anni.È ancora disponibile per usufruire.Anche in questo caso si tratta solo delle pompe di calore aria-acqua.

Contro

Contro delle pompe di calore:

Costoso da acquistare e installare

Le pompe di calore sono costose da installare.L'installazione ti costa di più dell'acquisto effettivo della pompa di calore.

Di origine aerea pompa di calore domestica può costarti tra $ 2000 e $ 8000, inclusa l'installazione.Ma per la pompa di calore geotermica i costi possono essere compresi tra $ 12.000 e $ 45.000.

Inoltre, se non gestita correttamente, l'installazione potrebbe distruggere i vostri giardini o lasciare buchi nei muri.Poiché molte persone si stanno convertendo alle pompe di calore, si trovano ad affrontare questa distruzione.

Difficile da installare

Installare le pompe di calore è un compito complicato.Per raggiungere la massima efficienza sono necessarie conoscenze tecniche.Molte aziende al di sotto degli standard affermano di avere esperienza nell’installazione di pompe di calore.Ma a causa della mancanza di conoscenza non si raggiunge mai la piena efficienza.

Una piccola perdita nella tubazione potrebbe causare danni alle pareti o una bassa pressione dell'acqua.Quindi, non scegliere un modo più economico poiché si tratta di un processo una tantum.

Inefficiente in condizioni atmosferiche estreme

Le pompe di calore non sono consigliate a chi vive in condizioni climatiche estreme.Temperature molto basse significano meno calore disponibile per la pompa di calore.Quindi continuerà a lottare e la tua bolletta elettrica continuerà ad aumentare.Pertanto è importante un sistema di riscaldamento di riserva.Ciò rende il processo molto costoso.

Quale pompa di calore è migliore per te?

Per aiutarti a decidere quale sia la tua pompa di calore preferita e quella più adatta, ecco alcuni suggerimenti in base ai diversi climi:

Tempo gelido tutto l'anno

Le pompe di calore aria-acqua o aria non sono adatte a questo clima.Il refrigerante non sarà in grado di eliminare il calore dall'aria fredda.Una pompa di calore geotermica è ideale per il riscaldamento degli ambienti.Ma per l'acqua calda, avrai bisogno di una caldaia a combustibile.In genere, per questo tipo di clima sono necessarie le combinazioni.Quindi niente panico.

I pannelli solari possono alimentare una pompa di calore geotermica.

Estati calde e inverni freddi

Aria ad acqua o la pompa di calore ad aria è la soluzione perfetta per questo clima.Poiché è azionato elettricamente, può riscaldarsi fino alla temperatura desiderata.Non sono necessari i condizionatori d'aria per l'estate poiché è reversibile.

Puoi alimentarlo con pannelli solari per avere zero costi di gestione.

Edifici spaziosi

Per lo spazio, il riscaldamento da una fonte geotermica o da una fonte d’acqua è un’opzione eccellente e affidabile.Forniscono riscaldamento tutto l'anno poiché la temperatura del suolo rimane costante.Per il riscaldamento dell'acqua si consiglia una pompa di calore aria-acqua.Questa combinazione è onnipresente.E, naturalmente, puoi alimentare entrambe le pompe di calore tramite pannelli solari, quindi zero costi di gestione.

Se la temperatura scende molto sotto lo zero, si consigliano le caldaie.

Uso industriale

Nelle fabbriche in cui sono richieste temperature elevate, le pompe di calore geotermiche e idriche non sono un'opzione.Per questi scopi, le pompe di calore ad aria sono utili.Esistono pompe di calore progettate appositamente per l'uso industriale.Possono raggiungere le temperature necessarie per la fusione dei materiali.I bruciatori a gas per riscaldatori a spirale sono molto più costosi da utilizzare in applicazioni come queste.


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