Guida di lettura
Le pompe di calore sono di gran moda in questi giorni, specialmente in Europa, dove alcuni paesi stanno lavorando per vietare l'installazione di stufe a combustibili fossili e caldaie a favore di opzioni più rispettose dell'ambiente, comprese le pompe di calore ad alta efficienza energetica. (Forni di calore aria e distribuiscila attraverso i tubi in tutta la casa, mentre le caldaie calore per fornire acqua calda o riscaldamento a vapore.) Quest'anno, il governo degli Stati Uniti ha iniziato a offrire incentivi fiscali per l'installazione di pompe di calore, che tendono a costare più in anticipo rispetto ai fornaci tradizionali ma sono molto più efficienti a lungo termine.
Nel campo dei nuovi veicoli energetici, poiché la capacità della batteria è limitata, ha anche spinto l'industria a rivolgersi alle pompe di calore. Quindi forse è il momento di imparare rapidamente cosa significano e cosa fanno.
Qual è il tipo più comune di pompa di calore?
Dato il recente ronzio, potresti essere sorpreso di apprendere che usi già unpompa di calore- Probabilmente ne hai più di uno in casa e più di uno in macchina. Semplicemente non le chiami pompe di calore: usi i termini "frigorifero" o "condizionatore d'aria".
In effetti, queste macchine sono pompe di calore, il che significa che spostano il calore da un luogo relativamente freddo in un luogo relativamente caldo. Il calore scorre spontaneamente dal caldo al freddo. Ma se vuoi trasformarlo da freddo a caldo, devi "pomparlo". La migliore analogia qui è l'acqua, che scorre giù da una collina da sola, ma deve essere pompata su per la collina.
Quando si pomano il calore contenuto in una sorta di stoccaggio a freddo (aria, acqua, ecc.) All'accumulo caldo, la conservazione a freddo diventa più fredda e la conservazione calda diventa più calda. Questo è in realtà ciò che è il tuo frigorifero o il tuo condizionatore d'aria: sposta il calore da dove non è necessario da qualche altra parte e non ti interessa se sprechi un po 'di calore in più.
Come fare un refrigeratore pratico con una pompa di calore?
La visione chiave che ha prodottopompe di calore Arrivò all'inizio del XIX secolo, quando un certo numero di inventori, tra cui Jacob Perkins, si rese conto di poter raffreddare qualcosa in questo modo senza sprecare i liquidi volatili che evaporavano per raggiungere il raffreddamento. Invece di rilasciare questi vapori nell'atmosfera, hanno sostenuto, sarebbe meglio raccoglierli, condensarli in un liquido e riutilizzare quel liquido come refrigerante.
Ecco a cosa servono i frigoriferi e i condizionatori d'aria. Evaporano i refrigeranti liquidi e usano il vapore freddo per assorbire il calore dall'interno di un frigorifero o di un'auto. Quindi comprimono il gas, che si condensa in forma liquida. Questo liquido è ora più caldo rispetto a quando è iniziato, quindi parte del calore che contiene può facilmente (possibilmente con l'aiuto di un ventilatore) scorrere nell'ambiente circostante, sia all'aperto che altrove in cucina.
Detto questo: hai molta familiarità con le pompe di calore; È solo che continui a riferirsi a loro come condizionatori d'aria e frigoriferi.
Ora facciamo un altro esperimento mentale. Se hai un aria condizionata, puoi anche farlo come un vero esperimento. Installa indietro. Cioè, installa i suoi controlli fuori dalla finestra. Fallo in un tempo fresco e secco. Cosa succederà?
Come ti aspetteresti, soffia aria fredda nel tuo cortile e rilascia calore nella tua casa. Quindi sta ancora trasportando calore, rendendo la tua casa più confortevole riscaldandola. Certo, raffredda l'aria all'esterno, ma quell'effetto diventa minimo una volta che sei lontano dalle finestre.
Ora hai una pompa di calore per riscaldare la tua casa. Potrebbe non essere il migliorepompa di calore, ma funzionerà. Inoltre, quando arriva l'estate, puoi anche capovolgerlo e usarlo come condizionatore d'aria.
Certo, in realtà non farlo. Se lo provi, fallirà senza dubbio la prima volta che piove e l'acqua entra nel controller. Invece, puoi acquistarti una pompa di calore "fonte d'aria" commerciale che utilizza lo stesso principio per riscaldare la tua casa.
Il problema, ovviamente, è che la vodka è costosa e ne finirai rapidamente per raffreddare il vino. Anche se sostituisci la vodka con un alcol di sfregamento più economico, presto ti lamenterai delle spese.
Alcuni di questi dispositivi hanno quelle che vengono chiamate valvole di inversione, che consentono allo stesso dispositivo di svolgere un doppio ruolo: possono pompare il calore dall'esterno o dall'interno verso l'esterno, fornendo sia calore che aria condizionata, come descritto di seguito.
Perché le pompe di calore sono più efficienti dei riscaldatori elettrici?
Le pompe di calore sono più efficienti dei riscaldatori elettrici perché non richiedono elettricità per generare calore. L'elettricità utilizzata da apompa di caloreGenera un po 'di calore, ma soprattutto pompa il calore dall'esterno in casa. Il rapporto tra il calore rilasciato nella casa con l'energia inviata al compressore elettrico è chiamato coefficiente di prestazioni o COP.
Un semplice riscaldatore di spazio elettrico che fornisce tutto il calore generato dall'elemento di riscaldamento elettrico ha un poliziotto di 1. D'altra parte, il poliziotto di una pompa di calore può essere un ordine di grandezza superiore.
Tuttavia, il poliziotto di una pompa di calore non è un valore fisso. È inversamente proporzionale alla differenza di temperatura tra i due serbatoi in cui viene pompato il calore. Detto questo, se pompano il calore da un serbatoio non troppo curioso a un edificio non troppo foro, il poliziotto sarà di grande valore, il che significa che la pompa di calore è molto efficiente nell'uso dell'elettricità. Ma se si tenta di pompare il calore da un serbatoio estremamente freddo in un edificio già caldo, il valore della COP è ridotto, il che significa che l'efficienza soffre.
Il risultato è ciò che ti aspetti intuitivamente: è meglio usare la cosa più calda che puoi trovare come serbatoio di calore all'aperto.
Le pompe di calore della fonte d'aria, che utilizzano aria esterna come serbatoio di calore, sono l'opzione peggiore in questo senso perché l'aria esterna è molto fredda durante la stagione del riscaldamento invernale. Ancora meglio sono le pompe di calore della fonte di terra (note anche come pompe di calore geotermiche), perché anche in inverno, il terreno a profondità media è ancora abbastanza caldo.
Qual è la migliore fonte di calore per le pompe di calore?
Il problema con la fonte di terrapompe di caloreÈ che hai bisogno di un modo per accedere a questo serbatoio sepolto di calore. Se hai abbastanza spazio intorno alla tua casa, puoi scavare i fossati e seppellire un mucchio di tubi a una profondità ragionevole, come alcuni metri di profondità. È quindi possibile far circolare un liquido (di solito una miscela di acqua e antigelo) attraverso questi tubi per assorbire il calore da terra. In alternativa, puoi praticare fori profondi nel terreno e installare i tubi in verticale in questi fori. Tutto questo diventerà costoso, però.
Un'altra strategia disponibile per pochi fortunati è quello di estrarre calore da un corpo d'acqua nelle vicinanze immergendo un tubo nell'acqua a una certa profondità. Queste sono chiamate pompe di calore della fonte d'acqua. Alcune pompe di calore impiegano la strategia più insolita di estrarre calore dall'aria lasciando l'edificio o dall'acqua calda solare.
In climi molto freddi, ha senso installare una pompa di calore della sorgente di terra, se possibile. Questo è probabilmente il motivo per cui la maggior parte delle pompe di calore in Svezia (che ha uno dei più alti numero di pompe di calore pro capite) sono di questo tipo. Ma anche la Svezia ha una grande percentuale di pompe di calore dell'aria, il che smentisce l'affermazione comune (almeno negli Stati Uniti) che le pompe di calore sono adatte solo per le case di riscaldamento in climi lievi.
Quindi, ovunque tu sia, se puoi permetterti i costi iniziali più elevati, la prossima volta che affronterà una decisione su come riscaldare la tua casa, prendi in considerazione l'uso di una pompa di calore anziché una stufa o una caldaia tradizionale.
Tempo post: ottobre-19-2023