Principi di funzionamento delle pompe di calore per il riscaldamento dell'acqua

La pompa di calore è ormai applicata abitualmente in tantissimi paesi tra i più industrializzati come il Giappone, gli Stati uniti e tutto il Nord Europa. Rappresenta un'ottima soluzione per sfruttare al meglio le nostre risorse energetiche che, gradualmente, ci stiamo accorgendo di non saper sfruttare come dovremmo.

Funzionamento teorico della pompa di calore per riscaldare l'acqua

La sua funzione è quella di trasferire energia, sotto forma di calore, da un corpo a temperatura inferiore, che chiameremo "sorgente", a un corpo a temperatura maggiore, che chiameremo "corpo finale", tramite un lavoro che può essere sia meccanico che elettrico.
Questa teoria si avvale del principio del "ciclo di Carnot" che risale al 1852.
Si può schematizzare il funzionamento teorico in 4 fasi principali: - Nella prima fase avviene una compressione adiabatica della sorgente che si trova a temperatura ambiente (quindi un aumento di pressione mantenendo un volume costante) che causa un incremento della sua temperatura fino a circa 50°C.
- Nella seconda fase, la sorgente attraversa un condensatore e cede il proprio calore, in controcorrente, al corpo finale, che nel nostro caso è l'acqua, che poi verrà utilizzata eventualmente per i sanitari o per scaldare una casa.
- Nella terza fase, dopo aver ceduto il calore, la sorgente passerà attraverso una valvola di espansione con conseguente abbassamento di pressione e temperatura.
- Nell'ultima fase si deve ripristinare il ciclo; la sorgente dovrà quindi riacquistare il calore perso e ci riesce grazie allo scambio termico con un fluido esterno (che può benissimo essere la normalissima aria esterna). Questo è, in breve, la schematizzazione del funzionamento della pompa di calore a riscaldamento ad aria o a qualsiasi altro gas.
Vorrei poi aggiungere che la pompa di calore, adottando un minimo accorgimento che va a modificare la valvola, diventa reversibile e dunque potrà prelevare calore dall'ambiente interno, raffreddandolo, e cederlo all'ambiente esterno già caldo.

Efficienza della pompa di calore

Quando si parla di pompa di calore non si usa l'efficienza bensì il COP acronimo di "Coefficient Of Performance".
La COP equivale al rapporto tra l'energia fornita e l'energia consumata per produrre il lavoro, meccanico o elettrico.
La COP può essere anche vista come il rapporto tra la temperatura a fine ciclo (t2) e la differenza di quest'ultima e quella della sorgente (t1) espressa nella formula: COP=t2/(t2-t1).
Si è appurato sperimentalmente che la pompa di calore arriva ad un valore di COP che varia dai 2,3 ai 3,5.
Questo vuol dire che l'utilizzo di questa tecnica permette un risparmio per unità di calore del 30% in più rispetto ad una normale caldaia a gasolio o a metano. Concludo augurandomi che anche qui in Italia si possano eliminare le diffidenze verso questa tecnologia e si possa farne largo uso a favore del risparmio energetico.