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Pompe di calore a confronto - Scelta e dimensionamento

Nella scelta della pompa di calore occorre considerare:
  • le caratteristiche climatiche del luogo dove viene installata;
  • le caratteristiche tipologiche dell'edificio;
  • le condizioni di impiego.

Caratteristiche climatiche
Le caratteristiche climatiche hanno importanza soprattutto qualora la sorgente fredda sia l'aria esterna.
 
Pompa di calore ad assorbimento a gas Pompa di calore elettrica
Si può avere durante il periodo invernale la formazione per brevi periodi di brina sull'evaporatore, con riduzione dello scambio termico. Per ovviare a questo inconveniente la pompa di calore è dotata di un dispositivo di sbrinamento automatico che garantisce comunque la fornitura di calore all'ambiente (anche se in misura minore) senza l'apporto di altra energia o altri sistemi (resistenze elettriche, ecc.). Si può avere, durante il periodo invernale, la formazione di brina sull'evaporatore, con conseguente cattivo scambio termico. Per ovviare a questo inconveniente la pompa di calore è dotata di un dispositivo di sbrinamento (ad esempio una resistenza elettrica oppure l'inversione di ciclo, cioè il funzionamento temporaneo come condizionatore).

Caratteristiche tipologiche
Le caratteristiche tipologiche dell'edificio influenzano altresì la scelta del tipo di pompa di calore, ad esempio:
 
Pompa di calore ad assorbimento a gas Pompa di calore elettrica
- Nelle abitazioni residenziali la pompa di calore può essere installata all'aperto, senza alcuna protezione aggiuntiva. L'installazione esterna evita l'utilizzo di spazi interni e il rischio di trasmissione di rumori nei locali.
- Nel terziario e nell'industriale le potenze richieste solitamente necessitano di pompe di calore che richiedono l'installazione esterna, solitamente con sorgente fredda ad aria. Non sono necessarie solitamente caldaie o altri sistemi di riscaldamento integrativi.
- Nelle abitazioni residenziali la pompa di calore può essere installata in cantina o nel locale caldaia. In questo caso, rumore e condensa legati alla pompa di calore, non danno problemi e la vicinanza di una caldaia tradizionale può renderne possibile l'impiego bivalente.
- Nel terziario e nell'industriale le potenze richieste solitamente necessitano di pompe di calore che richiedono l'installazione esterna, solitamente con sorgente fredda ad aria e caldaia ad integrazione.

- Negli esercizi commerciali ad elevata umidità interna, quali parrucchieri, cucine di ristoranti, ecc., l'installazione di una pompa di calore può risultare molto conveniente poiché l'azione di raffreddamento e di deumidificazione rende più confortevole l'ambiente di lavoro.

Condizioni di impiego
Anche le condizioni di impiego nei diversi ambienti influenzano la scelta della pompa di calore. Come già accennato la resa termica della pompa di calore varia in funzione della temperatura della sorgente fredda e del pozzo caldo. Più questi valori differiscono tra loro più la resa termica diminuisce e viceversa. La scelta dell'opportuna pompa di calore dipende quindi anche dalle condizioni di impiego sia della sorgente fredda (aria o acqua e sua temperatura) che dal pozzo caldo (acqua per riscaldamento a bassa o media temperatura).
 

Dimensionamento


Il dimensionamento dell'impianto a pompa di calore richiede un'accurata valutazione dei fabbisogni di calore: una valutazione in eccesso, con sovradimensionamento della pompa di calore, comporta un incremento dei costi di impianto e quindi una riduzione dei vantaggi economici che derivano dal suo impiego. È bene perciò che il dimensionamento venga valutato da un tecnico qualificato.

Climatizzazione
 
Pompa di calore ad assorbimento a gas Pompa di calore elettrica
Una pompa di calore a ciclo reversibile ha una capacità di raffreddamento pari a circa la metà di quella termica, fornendo, nel caso di pompa di calore aria/acqua, acqua ad una temperatura di 3°C. Una pompa di calore a ciclo reversibile ha una capacità di raffrescamento di poco inferiore a quella di riscaldamento, fornendo, nel caso di pompa di calore aria/acqua, acqua fredda ad una temperatura fino a 7°C.

Riscaldamento degli ambienti

Il fabbisogno di calore dipende dalla localizzazione geografica dell'utenza: particolare attenzione va posta per le pompe di calore che impiegano l'aria quale sorgente esterna, in quanto il calore erogato diminuisce al diminuire della temperatura di questa.
 
Pompa di calore ad assorbimento a gas Pompa di calore elettrica
Il calore erogato al pozzo caldo, sottoforma di acqua calda può arrivare a 65°C (senza risentire particolarmente dei periodi di sbrinamento). Il calore erogato al pozzo caldo, sottoforma di acqua calda solitamente è compreso tra 35 e 50°C (ad eccezione dei periodi di sbrinamento).

Installazione della pompa di calore


La pompa di calore è una apparecchiatura che ha raggiunto una buona affidabilità ma che richiede una corretta installazione ed un minimo di manutenzione per conseguire buone prestazioni nel tempo.Come per il dimensionamento, anche per l'installazione è comunque opportuno rivolgersi ad installatori specializzati.
Vengono forniti di seguito alcuni consigli pratici, utili all'utente per focalizzare i problemi connessi alla installazione delle apparecchiature:
  • è importante prevenire la formazione della condensa utilizzando una adeguata coibentazione delle tubazioni che trasportano fluidi freddi.
  • Il funzionamento della pompa di calore è regolato da un termostato, direttamente o indirettamente, sensibile alla temperatura ambiente, con cicli di accensione e spegnimento. Per diminuire il numero di cicli di funzionamento ed allungare la vita della pompa di calore è talora opportuno installare un serbatoio polmone nell'impianto.
 
Pompa di calore ad assorbimento a gas Pompa di calore elettrica
La temperatura esterna minima di funzionamento è pari a -20°C (20° sotto lo zero). È bene verificare che la temperatura minima di funzionamento della pompa di calore, nella località in cui viene installata, non sia inferiore a quella minima raggiungibile dall'aria esterna. In caso contrario sarà necessario predisporre nell'impianto una caldaia ad integrazione.

È opportuno prevedere uno scarico della condensa che si forma sull'evaporatore, ad esempio, mediante un'apposita vasca o un tubo di scarico.
 
Pompa di calore ad assorbimento a gas Pompa di calore elettrica
L'utilizzo del gas metano non richiede alcun adeguamento del contatore gas o del contratto elettrico. Infine è necessario prevedere un contratto elettrico con un impiego di potenza tale da garantire il funzionamento della pompa di calore prescelta (superiore ai 3 kW generalmente previsti per le utenze domestiche) e fare effettuare il primo avviamento a tecnici competenti nella installazione.
 

La regolamentazione normativa sulle pompe di calore


E' ormai assodato che la tecnologia delle pompe di calore può portare importanti benefici nella riduzione dei consumi di energia, legati in modo particolare al riscaldamento. Grazie alla capacità di assorbire calore a bassa temperatura le pompe di calore riscaldano utilizzando in parte energie rinnovabilicontenute nell'aria (energia aerotermica), nel terreno (energia geotermica) e nell'acqua (energia idrotermica). Per questo motivo le normative nazionali e internazionali in tema di risparmio energetico annoverano le pompe di calore come sistema di riscaldamento alternativo a quello tradizionale. La recente direttiva europea RES ha inoltre riconosciuto le pompe di calore come apparecchiature che utilizzano energie rinnovabili a tutti gli effetti.

Fonti:
  • Pubblicazione ENEA - Dipartimento Energia - Opuscolo "La pompa di calore"
  • Documentazione tecnica pompe di calore ad assorbimento a gas Robur SpA
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