Il principio di funzionamento delle pompe di calore nei climi freddi
La pompa di calore ad aria è il tipo più comune di tecnologia a pompa di calore.Questi sistemi utilizzano l'aria ambiente proveniente dall'esterno dell'edificio come fonte di calore o radiatore.
La pompa di calore funziona in modalità raffreddamento utilizzando lo stesso processo dell'aria condizionata.Ma in modalità riscaldamento, il sistema utilizza l'aria esterna per riscaldare il refrigerante.La pompa di calore comprime il refrigerante per produrre gas più caldo.L'energia termica si sposta all'interno dell'edificio e viene rilasciata attraverso le unità interne (o attraverso i sistemi di tubazioni, a seconda della struttura dell'impianto).
Una pompa di calore in un clima freddo ti terrà al caldo per tutto l'inverno.
Quando il refrigerante è notevolmente inferiore alla temperatura esterna, la pompa di calore fornisce un riscaldamento affidabile.Con tempo mite, le pompe di calore nei climi freddi possono funzionare con un'efficienza fino al 400%, in altre parole, generano quattro volte l'energia consumata.
Naturalmente, più il clima è freddo, più è difficile per la pompa di calore lavorare per fornire calore.Al di sotto di una certa soglia di temperatura, l'efficienza del sistema diminuirà.Ma questo non significa che le pompe di calore non siano adatte a temperature sotto lo zero.
Le pompe di calore per climi freddi (note anche come pompe di calore a bassa temperatura ambiente) hanno caratteristiche innovative che consentono loro di funzionare in modo efficiente a temperature inferiori a -30 gradi.Queste funzioni includono:
Refrigerante per climi freddi
Tutte le pompe di calore ad aria contengono refrigerante, un composto molto più freddo dell'aria esterna.Le pompe di calore nei climi freddi utilizzano tipicamente refrigeranti con punti di ebollizione inferiori rispetto ai refrigeranti tradizionali delle pompe di calore.Questi refrigeranti possono continuare a fluire attraverso il sistema a basse temperature ambiente e assorbire più calore dall'aria fredda.
Progettazione del compressore
Nell'ultimo decennio, i produttori hanno apportato miglioramenti ai compressori per ridurre l'energia necessaria per il funzionamento e migliorare la durata.Le pompe di calore nei climi freddi utilizzano tipicamente compressori variabili che possono regolare la loro velocità in tempo reale.I tradizionali compressori a velocità costante sono "accesi" o "spenti", il che non è sempre efficace.
I compressori variabili possono funzionare a una bassa percentuale della loro velocità massima in condizioni climatiche miti e quindi passare a velocità più elevate a temperature estreme.Questi inverter non utilizzano tutti o nessuno dei metodi, ma estraggono invece una quantità adeguata di energia per mantenere lo spazio interno a una temperatura confortevole.
Altre ottimizzazioni ingegneristiche
Sebbene tutte le pompe di calore utilizzino lo stesso processo di base per trasferire energia, vari miglioramenti ingegneristici possono migliorare l'efficienza di questo processo.Le pompe di calore per climi freddi possono utilizzare un flusso d'aria ambiente ridotto, una maggiore capacità del compressore e una migliore configurazione dei cicli di compressione.Quando la taglia dell'impianto è idonea all'applicazione, questi tipi di miglioramenti possono ridurre notevolmente i costi energetici, anche nel freddo inverno del Nordest, dove le pompe di calore sono quasi sempre in funzione.
Confronto tra pompe di calore e sistemi di riscaldamento tradizionali in climi freddi
L'efficienza del riscaldamento a pompa di calore è misurata dal fattore di prestazione della stagione di riscaldamento (HSPF), che divide la potenza termica totale durante la stagione di riscaldamento (misurata in unità termiche britanniche o BTU) per il consumo energetico totale durante quel periodo di tempo (misurato in kilowatt ore).Maggiore è l'HSPF, migliore è l'efficienza.
Le pompe di calore in climi freddi possono fornire HSPF di 10 o superiore, in altre parole trasmettono molta più energia di quanta ne consumano.Durante i mesi estivi, la pompa di calore passa alla modalità di refrigerazione e funziona in modo efficiente (o più efficiente) come la nuova unità di climatizzazione.
Le pompe di calore ad alto HSPF possono far fronte al freddo.Le pompe di calore nei climi freddi possono ancora fornire calore affidabile a temperature inferiori a -20 °F e molti modelli sono efficienti al 100% a temperature inferiori al punto di congelamento.Poiché le pompe di calore consumano meno elettricità in condizioni climatiche miti, i loro costi operativi sono molto inferiori rispetto ai sistemi tradizionali come forni a combustione e caldaie.Per i proprietari di edifici, ciò significa notevoli risparmi nel tempo.
Questo perché i sistemi ad aria forzata come i forni a gas naturale devono generare calore, piuttosto che trasferirlo da un luogo all'altro.Un nuovissimo forno ad alta efficienza può raggiungere un tasso di utilizzo del combustibile del 98%, ma anche i sistemi a pompa di calore inefficienti possono raggiungere un'efficienza del 225% o superiore.
Tempo di pubblicazione: 17-apr-2023