Nelle pompe di calore a compressore più diffuse, questa è l'energia meccanica necessaria per azionare il compressore. La fonte più comune del suo azionamento è un motore elettrico o, molto meno spesso, un motore a combustione interna.
Efficienza della pompa di calore
La misura dell'efficienza di compressione di una pompa è il rapporto tra il calore ottenuto e l'energia elettrica (meccanica) utilizzata per azionarla. Lo contrassegniamo con il simbolo della lettera COP (coefficiente di prestazione). Il valore COP dipende da molti fattori. Questi includono le proprietà tecniche del compressore e del mezzo di lavoro, che possono essere: ammoniaca velenosa, freon dannosi per l'ambiente o anidride carbonica. A seconda della variante, il COP può differire fino al 50%, a parità di condizioni operative della pompa. Un altro e più importante fattore che determina il COP è la differenza di temperatura tra la fonte di calore inferiore, ovvero l'ambiente da cui si vuole ricavare energia, e la temperatura del mezzo di riscaldamento,cioè acqua (a volte freon) che alimenta l'impianto di riscaldamento.
Il calore può essere ottenuto dall'aria, dalla falda o dalla terra, mentre il calore dal suolo può essere ottenuto mediante sonde in pozzi profondi o un collettore da tubazioni poste a circa un metro sotto la superficie della terra. Ciascuna delle sorgenti di calore menzionate ha una temperatura diversa, quindi con la stessa tecnologia, la pompa di calore avrà un valore COP diverso per la stessa temperatura del mezzo di riscaldamento (sorgente superiore).
- Sonde di acque profonde. Dal punto di vista dell'indice COP, le sonde di acque profonde sono le più vantaggiose, perché la temperatura del suolo già a una profondità di diverse decine di metri sotto il suolo supera i 10 ° C.
- Acque sotterranee. Le proprietà delle acque sotterranee, che non sono solo ad alta temperatura (circa 8 gradi C), ma hanno anche una grande capacità termica, sono altrettanto favorevoli. Tuttavia, quando si utilizza l'acqua di falda come fonte di calore, un grave svantaggio è il frequente intasamento dei pozzi di scarico.
Come è noto che "nessuno è senza difetti", anche le migliori fonti di calore del suolo li hanno. Le sonde di acque profonde sono caratterizzate da un prezzo elevato e, nel tempo, da un abbassamento della temperatura nel loro ambiente (quando i pozzi sono troppo vicini tra loro), che porta ad una diminuzione del valore del COP.
- Aria. Nonostante tali inconvenienti, l'indice COP per le fonti di calore inferiori sopra descritte è superiore del 30-50% rispetto a quando si tratta di aria. Le pompe di calore ad aria sono le più economiche in termini di investimenti, ma anche le meno efficienti dal punto di vista energetico. Per la temperatura esterna inferiore a -5 gradi C, ovvero nel periodo di massima richiesta (oltre il 50%) di calore per il riscaldamento della casa e dell'acqua, nelle migliori pompe (con anidride carbonica) il COP è leggermente superiore a 1,5. Nell'altro (freon) - è necessario utilizzare riscaldatori elettrici nell'installazione anche a temperature più elevate.
(Nel presente documento viene discusso un collettore a piastra piana, l'efficienza si colloca tra l'aria e la sonda geotermica, a causa dell'avversione personale a questa soluzione, che - a causa del raffreddamento del suolo - cambia il giardino paesaggistico del cortile nella tundra.)
Pompa di calore ed ecologia
Valore COP sopra 1 può suggerire che una pompa di calore sia una fonte ecologica in situazioni in cui non esiste una fonte di energia alternativa per il riscaldamento all'elettricità di rete.
Tuttavia, non è così. Possiamo sempre utilizzare combustibili solidi o liquidi. Negli impianti moderni con caldaie a combustibile solido, con un funzionamento leggermente più oneroso rispetto al caso di fonti di rete, possiamo riscaldare la casa con pellet ecologico (non con carbone di pisello ecologico!).
Sono inoltre presenti gasolio da riscaldamento ecologico o GPL; Tuttavia, questi combustibili non sono molto più economici dell'elettricità, tenendo conto del costo dei serbatoi.
Pompe in Polonia
Considerando che l'efficienza del sistema elettrico in Polonia è al livello del 25% (tenendo conto delle condizioni tecniche delle nostre centrali a carbone e delle perdite di trasmissione), l'uso di una pompa di calore con COP = 5 sarebbe una soluzione vantaggiosa per l'ambiente, che è possibile con la combinazione della migliore fonte di calore calore con riscaldamento a pavimento a bassa temperatura.
In una tale situazione, il beneficio ambientale risulterebbe non dalla riduzione delle emissioni di CO2, ma da un minore inquinamento ambientale con i prodotti della combustione, grazie all'utilizzo di impianti di desolforazione, denitrificazione e depolverazione nell'industria energetica industriale, che non è disponibile nelle caldaie domestiche.
Come puoi vedere, solo in casi eccezionali possiamo parlare di benefici ambientali derivanti dall'utilizzo delle pompe di calore. Tuttavia, sono indubbiamente vantaggiosi per il settore energetico e questo è probabilmente il motivo per cui, come riportato dalla stampa, il Fondo nazionale per la protezione ambientale sta lavorando su sistemi di cofinanziamento delle pompe di calore, che supporteranno - con il pretesto di sostenere l'ambiente e i consumatori - produttori di entrambi questi dispositivi e … energia elettrica.
Parte dell'elettricità dal sole
C'è anche un aspetto più luminoso di questa tecnologia. Immaginiamo che la fonte di elettricità per una pompa di calore siano celle fotovoltaiche o ibride - fotovoltaico-termico (PVT).
Questi ultimi sono - per dirla semplicemente - un collettore termico piano ricoperto di celle fotovoltaiche (PV). Il vantaggio di una tale struttura è l'aumento dell'efficienza della produzione di elettricità e della durata della cella raffreddata e della fornitura di calore. È vero che il calore ha una temperatura inferiore a quella che si può trovare in un classico collettore solare, perché a causa della diminuzione dell'efficienza di produzione di elettricità, la temperatura del collettore non dovrebbe superare i 40oC.
Pertanto, dalle celle ibride abbiamo sia calore che elettricità - tranne che non solo quando fa freddo e fa buio, cioè durante la stagione di riscaldamento. Se potessimo trasferire in rete l'elettricità in eccesso prodotta in estate (cosa comune nei paesi che prendono sul serio la tutela dell'ambiente) e, inoltre, utilizzare il calore in eccesso per riscaldare il terreno da cui la nostra pompa lo estrarrebbe in inverno, otterremmo uno straordinario effetto ambientale riscaldando la casa a zero emissioni di CO2.
Nei paesi in cui le autorità non supportano le aziende che installano collettori con sovvenzioni, le celle ibride costano circa 1100 / m2; insieme alle installazioni è quindi inferiore ai 2.500 / m2 di impianto solare sovvenzionato dal Fondo Nazionale per la Protezione Ambientale.
Ipotizzando che la parte sud del tetto sia ricoperta da celle ibride con una superficie di 50 m2, in condizioni favorevoli possiamo produrre oltre 5.000 kWh di elettricità e 25.000 kWh di calore. Accumulando questo calore nel terreno anche con un'efficienza del 30%, possiamo facilmente ottenere COP = 5, anche utilizzando i termosifoni al posto dell'ottimale riscaldamento a pavimento a bassa temperatura. Ciò significa che dall'energia elettrica prodotta dalle celle ibride si ricava l'acqua calda per una famiglia di 5 persone (4000 kWh) e si riscalda un'abitazione di 150 m2 di superficie utile, costruita in un luogo scandalosamente basso - anche se consentito dalla normativa sulle condizioni tecniche da rispettare per gli edifici - standard energetico (21.000 kWh).(Eppure è facile ed economico costruire una casa che utilizzi otto volte meno energia per il riscaldamento!)
Celle fotovoltaiche senza supporto
Sfortunatamente, l'uso diffuso di tali installazioni porterebbe enormi perdite al settore energetico e probabilmente quindi non c'è supporto per le fonti di energia rinnovabile da celle fotovoltaiche. Proteggendo gli interessi del potente settore elettrico da parte del governo, pagheremo enormi sanzioni per la mancata attuazione delle direttive UE a sostegno delle fonti energetiche rinnovabili, comprese le installazioni domestiche per celle ibride. Ed è probabilmente per questo che riceveranno il sostegno delle pompe di calore, che di per sé non portano sollievo alla natura polacca, ma aumentano solo i profitti delle società energetiche. Ma questo è un argomento per un'altra storia …
