Qual è un buon COP per una pompa di calore aria-acqua?

Il coefficiente di prestazione (COP) è il rapporto tra il calore o il freddo realizzato da una pompa di calore e l'energia. Il COP perfetto per i sistemi a pompa di calore parte da 2,0. Questo per le pompe di calore a sorgente d'aria, mentre quelle geotermiche da 3,1. Nonostante questo, il cop di una pompa di calore può anche essere superiore a 4,0. Nella guida che segue, indicheremo il COP ideale di diverse unità a pompa di calore e il significato pratico del COP.

Qual è il COP ideale per una pompa di calore aria-acqua?

Se si usa una pompa di calore ad anello chiuso, il COP giusto è tra 3,5 e 4,2. Il COP massimo, invece, sarebbe di 4,7+.

Con una pompa di riscaldamento a circuito aperto, il COP giusto è compreso tra 4,0 e 4,5, mentre il valore massimo è 5,0+. Infine, la pompa di riscaldamento a scambio diretto ha un buon COP di 4,1 e un massimo di 5,0+.

Il COP non deve essere scambiato con l'efficienza delle pompe di calore aria-acqua. Le pompe di calore aria-acqua hanno un valore SEER/ raffreddamento di 13 negli Stati Uniti settentrionali e di 14 in quelli meridionali. Hanno un valore minimo di HSPF/ riscaldamento di 8,5.

Oltre a questo, le pompe di calore geotermiche vengono classificate in termini di loop e acqua-aria o acqua-acqua. Si può vedere le loro efficienze anche sulla pagina di Energy.gov. Oltre a questo, i numeri più efficienti hanno sempre un segno +, poiché l'efficienza migliora di anno in anno.

Capire il Coefficiente di prestazione

Come affermato prima, il coefficiente di prestazione è una indicazione delle prestazioni. Ci indica come la pompa di calore aria-acqua trasferisce il calore o il freddo in base all'energia elettrica utilizzata. E’ importante ricordare che le pompe di calore aria-acqua passano il calore da zone a bassa temperatura a luoghi ad alta temperatura.

Questo è l’opposto alle leggi della termodinamica. Il calore dovrebbe passare dalle regioni più calde a quelle più fredde. In questo senso, il trasferimento di calore "in salita" contro le leggi del calore richiede lavoro. Il COP, quindi, indica quanto efficacemente una pompa di calore aria-acqua svolge questo lavoro. Indica la quantità di potenza necessaria all'unità per spostare una quantità fissa di calore a una temperatura fissa.

Se si guarda alla quantità di calore che la pompa di calore emana quando viene alimentata con una specifica quantità di energia, il COP è ciò che si necessita. Ad esempio, una pompa di calore aria-acqua con un COP di 2,5 emana una quantità di energia termica 2,5 volte superiore all'energia etica usata.

Come si determina il COP della pompa di calore aria-acqua?

Molto brevemente, è possibile determinare il COP della propria unità facendo riferimento all'equazione COP uguale al quoziente dell'energia in uscita e dell'energia in entrata. L'unità di misura della quantità di calore spostata è il BTU, British Thermal Units per ora. L'energia, invece, si misura in watt. E 1BTU corrisponde a 0,293 watt.

Per esempio, la potenza energetica di una pompa di calore aria-acqua è di circa 60.000BTU. Funziona anche a 42000 watt. Per ottenere l'unità COP, moltiplicare i BTU per i watt (60.000 X 0,293, che dovrebbe dare 17.580). Quindi, l'energia prodotta è di 17.580 watt nel momento in cui si sposta l'aria dall'interno all'esterno o viceversa. Quindi suddividere i watt in uscita per i watt in entrata 17.580/4.200. Si ottiene così un COP di 4,18.

Come migliorare il COP della pompa di calore

Il COP delle pompe di calore aria-acqua può essere incrementando diminuendo la differenza di temperatura tra caldo e freddo con cui funziona l'unità. Dato che le pompe di calore aria-acqua funzionano in maniera bidirezionale - riscaldamento o raffreddamento - è essenziale diminuire la temperatura di uscita. La nuova lettura dovrebbe essere di 30 °C. Per diminuire il rumore è essenziale usare canali sovradimensionati, pavimenti, pareti o soffitti con tubature. Dopo tutto, le temperature di entrata devono essere aumentate. In questo caso si dovrebbe utilizzare l'acqua di falda anziché l'aria.  

La pompa di calore può essere incrementata se si aumentano le misure dello scambiatore di calore interno. Per questo motivo, questo aumenta l'efficienza in linea con l'energia utilizzata dal compressore, in quanto riduce la differenza di temperatura interna dell'unità rispetto al compressore.

Il COP dei refrigeratori ad assorbimento può essere aumentato utilizzando un secondo o un terzo stadio. I refrigeratori a doppio e triplo effetto sono super-efficienti rispetto a quelli a singolo effetto, con COP superiori a 1. Richiedono delle pressioni molto alte, super-riscaldate e con un'alta efficienza. Necessitano di pressioni molto elevate, vapore surriscaldato, ma è ad ogni modo una decina di sterline di vapore per 60 minuti per tonnellata di raffreddamento.

Fattori che influenzano le prestazioni del coefficiente

Le pompe di calore aria-acqua assorbono calore e lo rilasciano nella terra o nell'acqua in estate. Nell'aria esterna, una sorgente d'aria fa la stessa cosa. Una pompa di calore aria-acqua estrae e rilascia con semplicità il calore. Ciò è dovuto alle temperature del terreno più calde in inverno e più fresche nelle stagioni estive.  

Nonostante questo, alcuni fattori possono influenzare le sue prestazioni, ovvero:

Tipo di circuito aria-acqua

Il COP più alto è usualmente assimilato alle pompe di calore ad anello aperto. D'altra parte, il circuito chiuso avrà COP relativamente buoni, ma non tanto quanto quello aperto.

Scopo

Come un alto numero di pompe di calore geotermiche, lavorano meglio in modalità di raffreddamento e non di riscaldamento.

Funziona in fase alta o bassa?

Le pompe di calore geotermiche hanno due compressori. Il consumo di energia è più basso quando si utilizza solo lo stadio inferiore. Per questo motivo, il COP della pompa di calore diventa più alto quando è in fase bassa.

Le temperature esterne

La temperatura esterna ha un grande impatto. Per esempio, se la pompa di calore condiziona l'aria di casa vostra e la temperatura esterna è di 80 F e 70 F, lo scarto è di dieci gradi all'interno. È abbastanza semplice disperdere il calore a 80°. Tuttavia, se la temperatura esterna raggiunge i 110 gradi, la pompa di calore deve sforzarsi di più e consumare più energia, riducendo il COP.

Per concludere

Alla fine, un buon COP per una pompa di calore aria-acqua dovrebbe essere superiore a 4,0. Nonostante ciò, ci sono ancora altri elementi da prendere in considerazione. Qual è il tipo di lop della vostra pompa aria-acqua? È in funzione in modalità di raffreddamento o di riscaldamento? Si utilizza lo stadio alto o quello basso? Generalmente, una pompa di calore potrebbe funzionare con un COP di 4,7+, ma deve essere ben gestita.