Pompe di calore >
Pompe di calore ( PDC)
Cosa sono e come funzionano..
Le Pompe di calore , che d'ora in avanti abbrevieremo con PDC, permettono di generare calore utilizzando energia elettrica, ma ad un costo energetico molto inferiore rispetto alla semplice trasformazione elettricita > calore per effetto Joule ( quello per capirci, che fa una resistenza elettrica...).
Dato che il rendimento per effetto Joule e' praticamente uguale al 100%, come e' possibile produrre calore dall'elettricita con una resa maggiore ?
E' possibile perche in una PDC il calore NON viene prodotto, quanto piuttosto trasferito, da una sorgente fredda ad una a temperatura piu alta.
Come sappiamo in natura il calore fluisce sempre in modo naturale, da una sorgente a temperatura alta ad una a temperatura piu' bassa.. ebbene le PDC sono in grado di operare anche all'inverso.
Nel funzionamento delle PDC l'energia elettrica viene usata per effettuare un lavoro meccanico che permette l'attivazione di un ciclo termodinamico di trasporto del calore.
Il rapporto tra l'energia termica prodotta sull'energia elettrica consumata, definisce il COP della PDC, che e' un valore sempre superiore a 1 e che puo arrivare anche a superare abbondantemente il 4.
Una PDC che ha un COP di 4 significa che produce in calore 4 volte l'energia elettrica consumata.... o meglio trasporta 4 volte l'energia termica che sarebbe in grado di produrre una resistenza elettrica a parita di energia elettrica consumata.
Le PDC sono quindi molto efficienti , tuttavia il fatto che per funzionare necessitano di energia elettrica le rende, nell'immaginario comune, inadeguate a produrre calore.
Come vedremo piu' avanti questo preconcetto e' sbagliato e ci induce a trarre spesso considerazioni errate.
Tornando al COP di una PDC, dopo aver capito cosa rappresenta ,passiamo a vedere da quali fattori e' influenzato e come puo essere migliorato.
La fisica ci insegna che il lavoro meccanico necessario per trasferire calore da una sorgente a temperatura piu' bassa ad una a temperatura piu' alta, dipende da quanto sono distanti queste 2 temperature e quindi dal valore della differenza ( Delta T . )
Piu le temperature sono vicine e minore sarà il lavoro meccanico necessario al trasferimento di calore; va da se quindi che una PDC usata per riscaldare un ambiente avrà una resa (COP ) migliore, quanto più alta sara la temperatura della fonte "fredda" di calore.
La fonte "fredda" di calore.
La fonte fredda di calore usata in una PDC, ne caratterizza solitamente il tipo; abbiamo cosi PDC Geotermiche quando la fonte e' un pozzo scavato nel terreno, PDC a acqua se la fonte e' il calore sottratto all'acqua ( di falda o di un fiume ) e PDC areoterme se la fonte di calore e' l'aria esterna.
Solitamente le PDC Geotermiche e ad acqua hanno COP piuttosto alti e costanti nel tempo, ma a costi impiantistici molto alti; viceversa le PDC ad aria hanno un COP piu' variabile ma costi molto piu' contenuti.
Il COP medio stagionale nelle PDC usate in riscaldamento.
Un'altra definizione importante per le PDC e' lo SCOP, cioe' il Seasonal COP o in Italiano, il COP medio stagionale.
Esso definisce il rapporto tra l'energia termica resa da una PDC e l'energia elettrica consumata, durante l'intero periodo invernale.
E' un dato molto importante per definire la resa reale di una PDC, soprattutto in quelle aeroterme che soffrono di COP molto variabili nelle ore del giorno e nelle stagioni e nelle quali lo SCOP e' un dato sicuramente piu' utile a definirne il rendimento.
Conoscendo il contenuto energetico dei principali combustibili utilizzati nel riscaldamento degli ambienti, il costo e l'emissione di CO2, e' facile determinare con precisione l'efficacia dell'utilizzo delle PDC nella riduzione dei costi e nella riduzione dell'emissione di gas clima alteranti.
Per chiarimenti rimandiamo a quest'altro articolo scritto per approfondire meglio il contenuto energetico di diversi combustibili e la relazione con le PDC.
Una PDC gia' con un SCOP modesto di 3 e' molto concorrenziale rispetto al riscaldamento a metano, sia in termini di costi che di impatto ambientale.
Con gli altri combustibili il divario diventa addirittura imbarazzante.
La PDC funzionerà solo in riscaldamento, mentre l'acqua calda sanitaria sara prodotta da un impianto solare termico con abbianta una caldaia istamtanea a metano di integrazione.
Questi dati sono molto importanti perche possono determinare il successo di una tecnologia che da una parte permette una sensibile riduzione dei costi e dall' altra una riduzione drastica dell'emissione di CO2 e quindi un più facile ed economico sistema per raggiungere i traguardi di riduzione fissati dalla comunita' Europea.