Pompe di calore, ovvero riscaldamento economico

La differenza più importante tra una caldaia e una pompa di calore è la fonte di energia che questi dispositivi elaborano. Nella caldaia, questi sono combustibili: gas, petrolio, carbone o legna, per i quali devi pagare. D'altra parte, la pompa utilizza l'energia gratuita immagazzinata nel terreno, nelle acque sotterranee o nell'aria. Tuttavia, per ottenere ed elaborare questa energia, una certa quantità di energia deve essere fornita anche alla pompa stessa (per alimentare il compressore e la pompa di circolazione). Il rapporto tra la potenza di riscaldamento della pompa e la quantità di elettricità che consuma è una misura dell'efficienza, ovvero l'efficienza della pompa. Le pompe ad alta efficienza da ogni kilowatt di elettricità loro fornita "producono" oltre 4 kW di potenza termica.Tuttavia, questa efficienza diminuisce all'aumentare della differenza di temperatura tra la fonte di calore e il ricevitore, cioè il sistema di riscaldamento domestico. Pertanto, l'uso di una pompa di calore porta i maggiori vantaggi quando è possibile ottenere calore da una fonte con la temperatura più alta possibile e fornire impianti di riscaldamento centrale con la temperatura più bassa del mezzo di riscaldamento, ad es. impianti di riscaldamento a bassa temperatura (es. riscaldamento a pavimento o parete).impianti di riscaldamento a bassa temperatura (es. riscaldamento a pavimento o parete).impianti di riscaldamento a bassa temperatura (es. riscaldamento a pavimento o parete).
Fonti di calore
Una buona fonte di calore è una delle condizioni fondamentali per un efficace funzionamento di un impianto di riscaldamento con pompa di calore. In Polonia, le acque sotterranee o il suolo sono più spesso utilizzate come fonte di calore, molto meno spesso l'aria.
Acque sotterranee. Queste sono le migliori risorse energetiche, poiché hanno la stessa temperatura tutto l'anno - nell'intervallo da 7,5 a 12 ° C, quindi garantiscono un'elevata efficienza del sistema di riscaldamento durante tutto l'anno.
Per ottenere calore dall'acqua di falda, è necessario costruire due pozzi: un pozzo di sfruttamento, da cui la pompa preleva calore, e un pozzo di scarico, attraverso il quale l'acqua raffreddata ritorna al suolo. La distanza tra i pozzi dovrebbe essere di almeno 15 metri.
Vi sono però alcune difficoltà nell'ottenere calore dalle falde acquifere, come la necessità di trovare una falda acquifera di capacità sufficientemente elevata o la predisposizione - in accordo con le normative - di una documentazione, denominata water legal survey.
Terra. Per ottenere calore dal suolo, il cosiddetto collettori di terra, ovvero tubi in PE interrati nel terreno in cui circola fluido antigelo (es. glicole). I collettori di terra possono essere di tre tipi:
- orizzontale - da tubi posati a una profondità da 1,5 a 2 m. Un tale collettore è relativamente economico, ma occupa un'area abbastanza ampia, circa 1,5-2 volte l'area che la pompa deve riscaldare (un collettore per una casa con un'area di 200 m2 va da 300 a 400 m2). Il collettore orizzontale è inoltre suscettibile alle variazioni della temperatura esterna, che possono ridurre l'efficienza della pompa di calore durante gelate prolungate;
- spirale - molto simili a quelle orizzontali, ma con tubi disposti a spirale, quindi gli scavi sono un po 'più profondi, ma più corti;
- verticali - sono colonne di tubi incassate nel terreno per una profondità di 20 m, anche se ce ne sono anche di più profonde. Il numero di fori dipende dal fabbisogno di calore dell'edificio. I vantaggi di un tale collettore sono: alta efficienza e bassa suscettibilità alle variazioni di temperatura esterna (a una profondità di 10 me inferiore la temperatura è costante tutto l'anno e ammonta a 10 ° C), nonché un'area relativamente piccola di terreno che occupa. Tuttavia, un collettore verticale è molto più costoso di uno orizzontale oa spirale.
Aria esterna. È senza dubbio la fonte di calore più economica e più facile da ottenere, soprattutto quando l'appezzamento è piccolo. Le ultime pompe di calore possono ottenere calore dall'aria esterna anche quando la sua temperatura scende a -20 ° C.
Impianti di riscaldamento
L'efficienza della pompa di calore aumenta, minore è la differenza di temperatura tra la fonte di calore e il ricevitore di calore, che è un sistema di riscaldamento domestico. Pertanto, l'uso di una pompa di calore porta i maggiori vantaggi quando funziona con un sistema di riscaldamento a bassa temperatura - a pavimento oa parete. È anche possibile installare un radiatore a bassa temperatura, ma in tal caso i radiatori dovrebbero avere una superficie relativamente ampia, il che sarebbe più costoso e occuperebbe molto spazio in casa.
Selezione pompa di calore Potenza pompa
. Quando si sceglie una pompa, la cosa più importante è selezionare correttamente la sua potenza di riscaldamento. Una pompa troppo piccola non sarà in grado di fornire comfort termico. A sua volta, una pompa troppo grande significa non solo costi inutili, ma anche un funzionamento più costoso (maggiore consumo di energia), che potrebbe mettere in discussione la redditività dell'intero investimento. Poiché la selezione delle dimensioni della pompa richiede molta esperienza, è meglio affidarla a un'azienda che produce o installa le pompe. Vale comunque la pena sapere che la potenza della pompa può essere selezionata in tre modi:
- potenza corrispondente esattamente alla quantità di calore richiesta durante il periodo di maggiori cadute di temperatura (normalmente -20 ° C);
- potenza inferiore al picco di richiesta: si presume quindi in anticipo che il calore mancante venga reintegrato periodicamente da altre fonti quali caminetto, caldaia o resistenze elettriche;
- potenza superiore alla richiesta calcolata: quindi la pompa viene utilizzata solo nel periodo in cui si applica la 2a tariffa elettrica.
Tipo di compressore. L'elemento base di ogni pompa è il compressore. La durata della pompa dipende da questo. È possibile scegliere pompe con compressori scroll o compressori alternativi. Ognuno di loro funziona in condizioni diverse, quindi uno specialista dovrebbe decidere quale sarà migliore.
Con o senza vassoio. La redditività delle pompe di calore aumenta notevolmente se, oltre al fatto che riscaldano la casa, vengono utilizzate anche per preparare l'acqua calda (il riscaldamento dell'acqua per quattro persone con una pompa di calore costa quanto la preparazione dell'acqua per una persona con un riscaldatore elettrico). Per questo è necessario uno scaldabagno con una bobina.
Se la casa è piccola (fino a 200 m2) e una famiglia di tre o quattro persone, un serbatoio di accumulo da 150-200 litri è più che sufficiente. Alcuni produttori di pompe collocano serbatoi con questa capacità nello stesso alloggiamento della pompa. Se la richiesta di acqua calda è maggiore, è meglio acquistare la pompa stessa e acquistare un serbatoio con una capacità di 300 o addirittura 400 litri.
Ne vale la pena
Le pompe di calore sono la fonte di calore più economica. Non è necessario pagare il carburante, le ispezioni della caldaia, la pulizia del camino. Gli unici costi di esercizio sono gli addebiti per l'energia elettrica che alimenta la pompa di calore. Di conseguenza, le spese di riscaldamento e preparazione dell'acqua calda sono mediamente la metà delle spese di riscaldamento a metano. Se confrontiamo il riscaldamento con una pompa di calore con il riscaldamento con combustibili più costosi, come il gasolio o il gas naturale, le differenze saranno ancora maggiori.
Tuttavia, per i futuri "profitti" bisogna pagare prima: un impianto di riscaldamento con pompa di calore costa molto di più di un locale caldaia a gas o gasolio. Pertanto, prima di decidere in merito, vale la pena verificare in anticipo se sarà effettivamente ripagato. Per scoprirlo, è necessario contare per quanto tempo i risparmi derivanti da bollette del riscaldamento inferiori copriranno la differenza di spesa in conto capitale tra un'installazione a pompa di calore e un locale caldaia tradizionale o un'altra fonte di calore, ad esempio un caminetto con un sistema di distribuzione dell'aria calda.
Esempio. Se ipotizziamo che i costi di progettazione, materiali e costruzione del locale caldaia a gas (caldaia a pavimento + serbatoio acqua calda sanitaria), allacciamento gas e camino saranno 20.000, e i costi di installazione corrispondenti con una pompa di calore (con scambiatore di calore terra orizzontale oa spirale o pozzi e un serbatoio ACS con una capacità di 300 litri) ammonterà a 30.000, la differenza di spesa in conto capitale è 10.000. Se poi ipotizziamo che il riscaldamento di una casa con una superficie di circa 180-200 m2 con gas naturale costi 2.000 all'anno e una pompa di calore dimezza il costo, cioè 1.000, allora si scopre che i costi aggiuntivi che abbiamo sostenuto quando abbiamo deciso di installare una pompa di calore si ripagheranno dopo 10 anni.
Se l'installazione con una pompa di calore ci costa di più (compreremo una pompa più costosa o saremo costretti a realizzare costosi collettori verticali) o la richiesta di calore in casa sarà inferiore (questo è il caso di case con una superficie più piccola o case molto ben isolate), allora il periodo di ammortamento i progetti di investimento possono essere notevolmente estesi (anche fino a 30-40 anni). Ma se la richiesta di calore è maggiore rispetto all'esempio descritto (ad esempio la casa è grande o la famiglia è grande e quindi consuma quantità significative di acqua calda), o se l'alternativa alla pompa di calore è un combustibile più costoso del gas naturale, allora il denaro investito nella pompa di calore può ripagare dopo pochi anni.
Come funziona la pompa
Il principio della pompa di calore è simile a quello di un frigorifero. Si basa sull'uso delle proprietà di un fluido speciale - il cosiddetto mezzo di lavoro che, pur circolando nell'installazione interna della pompa, subisce periodici cambi di fase. Qui si possono distinguere le seguenti fasi:
- evaporazione del mezzo di lavoro dopo aver ricevuto il calore fornito alla pompa (da terra, acqua o aria) - passaggio alla fase gassosa,
- compressione del gas nel compressore, con conseguente aumento della sua pressione e temperatura,
- trasferimento di calore all'impianto riscaldamento,
- decompressione del mezzo di lavoro - transizione alla fase liquida.
Collezionista solo di design
La corretta selezione e dimensionamento del collettore è una delle condizioni fondamentali e più importanti per il corretto funzionamento di una pompa di calore. In particolare va ricordato che:
1. Il sottodimensionamento del collettore porta ad una diminuzione della temperatura del fluido in esso circolante, che riduce il rendimento della pompa. Inoltre, la temperatura negativa del fluido può provocare il congelamento dei tubi e ridurne la sezione, e conseguentemente strozzare il flusso nel collettore.
2. La selezione di un'area troppo piccola di un collettore piano può causare un significativo raffreddamento del terreno e ritardare la vegetazione delle piante piantate sopra il collettore.
3. La scelta di un collettore verticale non sufficientemente piccolo può portare ad una diminuzione continua della temperatura del suolo (di un altro grado dopo ogni inverno), che porta ad una diminuzione dell'efficienza del sistema. Pompe
multifunzionali
Tra le pompe di calore ci sono anche quelle per le quali la fonte di calore può essere riscaldata dall'aria aspirata dall'abitazione tramite condotti di ventilazione. E poiché l'aria riscaldata è la fonte di calore più efficiente, l'efficienza di questi dispositivi è molto alta. Tanto più perché, oltre a riscaldare la casa e preparare l'acqua calda sanitaria (alcuni modelli hanno incorporato un capiente serbatoio per 160 o 200 l di acqua), tale pompa funge anche da unità di ventilazione con recupero di calore.
Non devi preoccuparti delle prestazioni della pompa. Se la richiesta di energia è maggiore della quantità di calore che la pompa è in grado di generare, le resistenze elettriche installate nel dispositivo si accenderanno automaticamente.