Il ciclo termodinamico delle pompe di calore è esattamente lo stesso di quello dei frigoriferi. La differenza sostanziale risiede nell’obiettivo del sistema: nei frigoriferi è importante il calore assorbito alla fonte di acqua fredda, mentre nelle pompe di calore è fondamentale il calore ceduto alla fonte di acqua calda.
In termini pratici, questa differenza si traduce solo in una variazione di ΔT tra l’ondata fredda e quella calda, mantenendo invariato il principio fisico di funzionamento.
Schema dei componenti principali
L’impianto a pompa di calore è composto dagli stessi elementi di base del ciclo frigorifero:
- Evaporatore
Assorbe calore Qf da una fonte fredda, provocando l’evaporazione del fluido refrigerante. - Compressore
Comprime il fluido refrigerante, che deve essere completamente in fase gassosa, elevandone la pressione al valore corrispondente alla temperatura di saturazione presente nella condensa, aggiungendo lavoro L. - Condensatore
Provoca la condensazione del fluido, cedendo all’ambiente il calore Qc, che è la somma di Qf + L. - Valvola di laminazione
Mediante una laminazione (trasformazione irreversibile e isoentalpica), riduce la pressione del fluido fino al livello dell’evaporatore, chiudendo così il ciclo.
Principio di funzionamento
Il principio fondamentale è che il calore non viene sprecato, ma piuttosto il lavoro viene svolto dal compressore.
A seconda dell’utilizzo del sistema, l’obiettivo può essere:
- fornitura di calore da una fonte fredda (ciclo di refrigerazione)
- il trasferimento di calore verso una sorgente calda (pompe di calore)
Questa versatilità rende le pompe una soluzione estremamente efficiente sia per il riscaldamento che per il raffreddamento.
Efficienza e COP
L’efficienza di una pompa di calore viene valutata tramite il COP (Coefficiente di Prestazione), definito come il rapporto tra la potenza prodotta e l’energia elettrica consumata.
In termini pratici, un COP di:
- 3 – 3,5 indica un sistema di buona efficienza
- Valori più elevati si ottengono soprattutto in modalità riscaldamento, grazie all’inversione del ciclo
Ciò avviene perché la macchina lavora in condizioni di minore stress termodinamico, aumentando così la sua efficienza energetica.
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