Pompe di calore per acqua calda sanitaria

Le pompe di calore per acqua calda sanitaria rappresentano una delle soluzioni più competitive per la realizzazione di una politica energetica sostenibile: a fronte di un limitato consumo elettrico, sviluppano energia termica o frigorifera in misura notevolmente superiore.

Il principio di funzionamento si basa sullo scambio di calore con l’ambiente circostante, utilizzando l’energia pulita e rinnovabile che l’irraggiamento solare trasferisce all’acqua, all’aria o al terreno. La tecnologia delle pompe di calore può essere utilizzata sia per la climatizzazione degli ambienti che per la produzione di acqua calda sanitaria; inoltre permette di realizzare sinergie ideali con soluzioni impiantistiche ad elevato rendimento come: i sistemi di riscaldamento o di raffrescamento a pannelli radianti e i collettori solari. L’assenza di processi di combustione azzera i rischi connessi con perdite di gas o con l’evacuazione di fumi; inoltre, sono limitati gli oneri per i lavori edilizi perché le pompe di calore non richiedono canne fumarie o locali dedicati.

• Qual è il principio di funzionamento delle pompe di calore?
• Cosa fa il fluido refrigerante nelle pompe di calore?
• Quali sono le tipologie di pompe di calore per acqua calda sanitaria?
• Pompe di calore per acqua calda sanitaria di SIC Sistemi
  • Pompe di calore Compact CRE
  • Pompe di calore Helio Compact

Qual è il principio di funzionamento delle pompe di calore?

Un modo semplice per capire e per spiegare il funzionamento di una pompa di calore è quello di paragonarlo al funzionamento di un apparecchio che è presente in tutte le case, ovvero il frigorifero. I due principi di funzionamento sono praticamente simili, con la sola differenza che, mentre il frigo, per mantenersi fresco, butta fuori il calore al suo interno emettendolo nell'aria, la pompa di calore preleva il calore dall’ambiente esterno per scaldare l'interno di un'abitazione o per produrre acqua calda sanitaria.
Per svolgere queste funzioni, la pompa di calore ha la capacità di sfruttare diverse fonti di calore disponibili in natura, come, ad esempio, l’aria, il terreno e le acque di falda. Queste fonti di calore, però, non possono essere utilizzate direttamente per riscaldare le abitazioni o per fornire acqua calda sanitaria, a causa delle basse temperature con cui si presentano in natura. È qui che entra in gioco la pompa di calore, che, attraverso un processo termodinamico, alza la temperatura della fonte di calore, portandola ad un livello tale da poter riscaldare lo spazio interno dell’abitazione e per produrre acqua calda utilizzata a scopo sanitario.

Cosa fa il fluido refrigerante nelle pompe di calore?

Il fluido refrigerante è un liquido caratterizzato da un punto di ebollizione molto basso ed è l’elemento più importante nel processo di funzionamento di una pompa di calore. Il circuito chiuso di una pompa di calore è composto da un evaporatore, un compressore, un condensatore e una valvola di espansione. In ciascuna di queste quattro componenti, il fluido refrigerante cambia il suo stato fisico, definendo in quattro fasi ben distinte il processo di funzionamento della pompa di calore:

• Prima fase: nell'evaporatore, il fluido refrigerante, grazie a uno scambiatore di calore, assorbe il calore proveniente dell'ambiente esterno, che può trattarsi di energia termica dell’aria, dell’acqua o del terreno. Questa variazione di temperatura determina la vaporizzazione del fluido refrigerante;
• Seconda fase: il compressore, alimentato elettricamente, sottopone il fluido refrigerante in stato gassoso ad una compressione, surriscaldandolo;
• Terza fase: nel condensatore, il fluido refrigerante, ancora in forma gassosa e surriscaldato, subisce una condensazione, ritornando allo stato liquido. Durante questa fase, il calore viene sottratto dal gas caldo mediante un altro scambiatore di calore e trasferito all'accumulatore di calore del sistema di riscaldamento, alla temperatura di uscita impostata dall’utente. Questo calore viene impiegato per riscaldare l'ambiente domestico o per fornire acqua calda sanitaria.
• Quarta fase: il fluido refrigerante, attraversando la valvola di espansione, si trasforma parzialmente in vapore e si raffredda, tornando alla temperatura iniziale e potendo così riprendere il ciclo di funzionamento della pompa di calore.

Quali sono le tipologie di pompe di calore per acqua calda sanitaria?

A seconda della fonte di energia impiegata, si possono classificare diverse categorie di pompe di calore. Le principali sono:

• pompa di calore aria-acqua: sfrutta l’energia termica dell’aria esterna per scaldare, rinfrescare l’ambiente domestico o per fornire acqua calda sanitaria. Offre una soluzione unica per il benessere domestico e può funzionare in combinazione con caldaie e sistemi solari;
• pompa di calore acqua-acqua: utilizza l’energia termica dell’acqua di falda per scaldare, rinfrescare l’ambiente domestico o per fornire acqua calda sanitaria. Le prestazioni sono poco soggette alla stagionalità in quanto la temperatura dell’acqua di falda varia poco durante l’anno;
• pompa di calore geotermica: preleva l’energia termica dal terreno per scaldare, rinfrescare l’ambiente domestico o per fornire acqua calda sanitaria. Le prestazioni sono indipendenti dalla stagionalità in quanto la temperatura del terreno è sempre la stessa tutto l’anno.

Pompe di calore per acqua calda sanitaria di SIC Sistemi

Le pompe di calore di SIC Sistemi appartengono alla tipologia aria-acqua e vengono utilizzate per la produzione di acqua calda sanitaria.
Le pompe di calore aria-acqua rappresentano un ottimo metodo per produrre calore con un basso dispendio energetico: esse, infatti, sfruttano l'aria esterna in un ciclo termico che sposta il calore da un fluido più freddo, l'aria esterna stessa, a uno più caldo, cioè l'acqua da utilizzare per scopo sanitario. La pompa di calore è in grado di fornire prestazioni ottimali anche quando l'aria esterna presenta basse temperature, poiché il fluido refrigerante ha un punto di ebollizione molto basso. L'efficienza della pompa di calore aria-acqua è rappresentata dalla differenza tra la temperatura dell'aria esterna e il fluido refrigerante: più alta è la prima e meno energia richiede il processo di funzionamento della pompa di calore.

Pompe di calore Compact CRE

Le pompe di calore Compact CRE utilizzano l’energia termica dell’aria per la produzione di acqua calda ad uso sanitario. Il processo di funzionamento avviene in modo efficace, salvaguardando l’ambiente e impiegando la consolidata tecnologia delle pompe di calore:

• Il fluido refrigerante cambia di stato nell’evaporatore prelevando calore dalla sorgente a bassa temperatura, rappresentata appunto dall’aria esterna.
• Il compressore, che costituisce il cuore pulsante del sistema, innalza il livello energetico del calore prelevato: il fluido refrigerante, infatti, aumentando di pressione, raggiunge temperature prossime ai 90°C.
• Nel condensatore diventa possibile cedere energia termica all’acqua sanitaria, riscaldandola fino 60°C. L’accumulatore di calore, con capacità di 200-300 litri, consente di immagazzinare e conservare a lungo il calore, grazie al suo mantello isolante in poliuretano da 50 mm.
• Attraversando la valvola di espansione, il fluido refrigerante torna a bassa pressione, si raffredda ed è nuovamente disponibile per prelevare altro calore dall’aria esterna.

Pompe di calore Helio Compact

Per produrre acqua calda sanitaria, il sistema Helio Compact sfrutta una pompa di calore e un pannello solare termodinamico all'avanguardia che garantiscono rendimenti elevati e stabili. Il processo si svolge nel modo più efficiente e conveniente, attingendo in gran parte all'energia dell’irraggiamento solare e all'energia termica dell'ambiente.
Un pannello solare termodinamico ha come principale vantaggio quello di poter utilizzare il calore che si trova naturalmente nell'aria, non solo quello proveniente dal sole. Questo significa che un pannello solare termodinamico può beneficiare di qualsiasi fonte di calore, quella proveniente dalla pioggia, fino alla luce che si diffonde nelle ore notturne. Un pannello solare termodinamico, quindi, è in grado di operare 24 ore su 24, al contrario del pannello solare termico che produce acqua calda solo durante le ore del giorno.
Il pannello solare termodinamico, dunque, è in grado di utilizzare tutti i possibili meccanismi di captazione del calore:

• per irraggiamento solare diretto e diffuso: il diretto proviene direttamente dal sole, mentre il diffuso è quello riflesso o disperso dall'atmosfera e dalle superfici terrestri. La principale differenza tra i due tipi di irraggiamento solare è la loro potenza. L'irraggiamento solare diretto è più potente dell'irraggiamento solare diffuso, il che significa che può riscaldare il fluido termovettore più rapidamente.
• per convezione, dall’aria e dal vento: il pannello solare ricava energia termica dal vento, o comunque dal movimento dell'aria, per poi trasmetterlo al fluido termovettore, che viene utilizzato a sua volta per il classico processo di riscaldamento dell'acqua utilizzata a scopo sanitario.
• per conduzione, dalla pioggia e dalla neve: la pioggia o la neve, cadendo sul pannello solare termodinamico, trasferiscono parte del loro calore alla sua superficie. Questo calore, con l’aiuto della pompa di calore, viene sfruttato dal pannello per produrre energia termica. Il vantaggio di questo meccanismo è che può funzionare anche in assenza di radiazione solare diretta, sfruttando le precipitazioni atmosferiche come fonte di energia rinnovabile.

Ciò che accomuna i due modelli altamente ecologici di pompe di calore SIC Sistemi sono i loro vantaggi: facilità di installazione, funzionamento silenzioso e affidabile, e la necessità molto ridotta di manutenzione.