FAQ e guide su impianti radianti, pompe di calore, pannelli solari e impianti idrotermosanitari

Macchina capace di trasferire energia termica da una sorgente a temperatura più bassa (acqua, aria, suolo) ad una a temperatura più alta, utilizzabile dall'uomo, con il solo apporto di energia elettrica.

Il trasferimento avviene per mezzo di un circuito frigorifero: se il funzionamento è di tipo reversibile, l'unità può funzionare anche come macchina frigorifera. 

Analogamente ad una pompa idraulica che solleva acqua da un livello inferiore ad uno superiore, la pompa termica porta il calore da un livello termico più basso ad un livello termico più alto e quindi utilizzabile ai fini della climatizzazione.

Il circuito frigorifero si compone di quattro elementi essenziali:

• evaporatore
• compressore
• condensatore
• organo di laminazione

attraverso i quali il fluido refrigerante subisce dei cambiamenti di stato che rendono possibile il trasferimento di energia termica.

All'evaporatore il fluido refrigerante sottrae calore (al fluido dell'ambiente esterno in modalità pompa di calore, al fluido dell'ambiente da climatizzare in modalità refrigeratore); passando dall'evaporatore al compressore il refrigerante riceve un apporto aggiuntivo di energia sotto forma di pressione e temperatura.

Per sfruttare al meglio la sorgente aria esterna può essere vantaggioso progettare l'impianto termico in modo che la pompa di calore prelevi la portata d'aria di cui ha bisogno, non direttamente dall'esterno bensì da un ambiente termicamente più favorito.

A tale scopo si prestano i cunicoli che circondano i piani interrati delle abitazioni o i vespai areati: in questi il riparo offerto dalle strutture e l'apporto termico dell'abitazione e del terreno circostante, mantengono una temperatura più alta in inverno e più bassa in estate rispetto all'ambiente esterno.

Un sistema compatto per la preparazione dell'acqua calda sanitaria è rappresentato dai boiler con pompa di calore ad aria (serie Air Combo).

Il calore sottratto all'aria, valorizzato dalla pompa di calore, viene direttamente ceduto all’accumulo di acqua calda sottostante. 

L'aria richiesta può essere aspirata dal locale d'installazione, da un locale vicino oppure direttamente dall'esterno attraverso una canalizzazione: in fase di progettazione ci si deve accertare che l'aria impiegata rientri nel campo di funzionamento della pompa di calore (-10°C-43°C) e che non sia aspirata da ambienti troppo polverosi o inquinati. 

La potenza termica da dedicare alla produzione di acqua calda sanitaria, dipende dal tipo di produzione, se istantanea oppure con accumulo.

Nei sistemi con pompa di calore è da scegliere la produzione con accumulo al fine di evitare frequenti accensioni e spegnimenti in corrispondenza dei picchi di richiesta, controproducenti per i compressori dell'unità.

Il sistema più diffuso prevede un serbatoio di accumulo, la cui capacità deve essere opportunamente dimensionata, dotato di un serpentino scambiatore di calore in cui circola l'acqua che viene riscaldata dalla pompa di calore. 

La potenza necessaria a raggiungere e mantenere la temperatura dell'acqua desiderata, può essere erogata sia in corrispondenza della richiesta di punta, sia in assenza di richiesta essendo stoccata nell'accumulo termico.

La potenza del generatore ed il volume dell'accumulo sono inversamente proporzionali poichè tanto maggiore è il fabbisogno soddisfatto istantaneamente tanto minore è il volume necessario
all'accumulo.

Vc = ((Q_m * d_p *(t_m - t_f)/(d_p + P_r)) *((p_r/(t_c-t_r)) = litri accumulo

P = ((Q_m * d_p *(t_m - t_f)/(d_p + P_r)) *1 = Watt generatore

d_p: durata della punta (h);

_Qm: fabbisogno orario massimo acqua calda (l);

t_m: temperatura di utilizzo dell'acqua calda (°C);

t_f: temperatura dell'acqua fredda dall'acquedotto (°C);

t_c: temperatura di accumulo dell'acqua calda (°C);

P_r: durata del preriscaldamento (h). 

Come criterio da seguire nella scelta dei parametri di dimensionamento è bene non eccedere nè nel volume dell'accumulo nè nella potenza della pompa di calore.

Per la temperatura di acquedotto si può fare riferimento a t_f = 10 ÷ 15 °C , mentre per la temperatura di utilizzo si assume t_m= 40 °C.

Per la temperatura di produzione dell'acqua calda occorre consultare i limiti di funzionamento delle singole pompe di calore, fermo restando che questa temperatura può variare nel range dei 50 ÷ 55°C; di conseguenza per la temperatura di accumulo si fa riferimento a t_c= 48 ÷ 50 °C.

Anche la durata del periodo di preriscaldamento ha la sua importanza ai fini del corretto dimensionamento; solitamente si assume d_p= 1 ÷ 3 h.

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