Pompe di calore: come funzionano e cosa comporta la loro manutenzione?
Le pompe di calore sono le nuove protagoniste del mondo del riscaldamento. Questi sistemi superano gli altri per diversi motivi e molti stati stanno introducendo nuove leggi e regolamenti per incoraggiarne l'utilizzo, anche perché salvaguardano l'ambiente e sono un alleato contro il cambiamento climatico. In questo articolo, diamo uno sguardo dettagliato ai punti cardine di questa tecnologia.
Perchè installare una pompa di calore?
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Perché il gas sta subendo una fase di arresto:
I cambiamenti climatici e ambientali stanno spingendo molti stati, soprattutto in Europa, a incoraggiare il passaggio dalle caldaie a gas alle pompe di calore, che funzionano con l'elettricità . L'obiettivo alla base di tali politiche è ridurre le emissioni di CO2 e ridurre la dipendenza dal gas, il cui prezzo è soggetto a fluttuazioni, spesso al rialzo. In Francia, ad esempio, le nuove regole significano che le pompe di calore saranno preferite alle caldaie a gas nelle singole case di nuova costruzione a partire dall'estate 2021. -
Perché le pompe di calore sono estremamente efficienti:
Le pompe di calore offrono una maggiore efficienza energetica anche rispetto alle migliori caldaie a condensazione. E sebbene non funzionino altrettanto bene quando la temperatura esterna scende al di sotto di -7 ° C, ci sono alcuni trucchi di installazione intelligenti per risolvere questo problema anche nei climi più freddi.
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Perché la tecnologia è consolidata e robusta:
Le pompe di calore funzionano esattamente allo stesso modo dei condizionatori e dei frigoriferi. Ciò significa che la tecnologia è collaudata ed è stata migliorata nel tempo, ed particolare in termini di manutenzione. -
Perché sono estremamente versatili quando si tratta di installazione:
L'ampia gamma di combinazioni rende le pompe di calore adatte all'installazione in tutti i tipi di edificio e ambiente. Ad esempio, è possibile sostituire una caldaia a gas con una pompa di calore senza compromettere la produzione di acqua calda sanitaria esistente. E possono anche essere usate per riscaldare una piscina! -
Perché alcuni governi offrono incentive economici:
In alcuni paesi, i governi offrono ai cittadini sostegni economici per la conversione da un sistema a gas ad uno a pompa di calore. In alcuni casi, tali misure sono così generose da coprire una buona parte dei costi di installazione.
Come funziona una pompa di calore?
Le temperature e le potenze menzionate in questo diagramma sono indicative, possono variare.
Una pompa di calore porta il calore dall'esterno di un edificio all'interno. Consiste in un circuito frigorifero che trasporta calore (energia termica) attraverso un processo di cambiamento di stato:
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Step 1: All'esterno dell'edificio, l'evaporatore scambia calore con l’ambiente, riscaldando il fluido del circuito. Questo fluido evapora ad una temperatura estremamente bassa ed è costituito principalmente da un liquido a bassa pressione. Assorbendo calore, il liquido evapora. Il gas viene quindi compresso, aumentando notevolmente la sua temperatura.
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Step 2: All'interno dell'edificio, il gas caldo entra in un condensatore, dove riscalda l'acqua o l'aria del circuito di riscaldamento. Il fluido si raffredda e condensa, ritornando al suo stato (quasi) liquido. Il fluido passa quindi attraverso una valvola di espansione, dove l'improvvisa caduta di pressione provoca un brusco abbassamento della temperatura - e il ciclo ricomincia dalla fase 1!
In altre parole, una pompa di calore funziona esattamente allo stesso modo di un condizionatore d'aria, ma l'intero processo funziona al contrario. Ecco perché esistono sistemi a pompa di calore reversibile (noto come "inverter"), che mantengono un edificio fresco d'estate e caldo d'inverno. In estate, la parte esterna del sistema funziona da condensatore e la parte interna da evaporatore.
Per questa ragione, è importante scegliere sin dall'inizio la giusta configurazione della pompa di calore:
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Pompa di calore aria-acqua: questo sistema prevede un'unità esterna che riscalda il fluido soffiando aria ambiente. Il circuito alimenta un sistema di riscaldamento ad acqua convenzionale (radiatori o riscaldamento a pavimento) e fornisce anche acqua calda sanitaria.
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Pompa di calore acqua-acqua : con questa configurazione, il refrigerante viene riscaldato da una sorgente geotermica come la falda freatica o un lago o un fiume. Questo sistema è più efficiente dal punto di vista energetico ed è più adatto a luoghi che hanno inverni molto freddi.
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Pompa di calore aria-aria (o acqua-aria): si tratta di un sistema di tipo "split" che utilizza l'aria calda per riscaldare l’utenza. È meno efficiente quando si tratta di riscaldamento e ha problemi di compatibilità con un sistema di acqua calda sanitaria. Ma il suo vantaggio principale è che può essere invertito: in altre parole, può fungere da sistema di climatizzazione utilizzando esattamente la stessa macchina.
Poiché le pompe di calore assorbono il calore dall'aria esterna, le loro prestazioni diminuiscono notevolmente nei climi più freddi. Al di sotto di -7 ° C, il sistema richiede molta più energia per estrarre calore dall'aria fredda e riscaldare il refrigerante nell'evaporatore. Un consiglio utile è quello di posizionare l'ingresso dell'aria a una certa distanza dall'evaporatore e collegare i due con un tubo interrato. Con questa configurazione, nota come scambiatore di calore a terreno, il calore geotermico riscalda l'aria naturalmente mentre si muove sottoterra prima di raggiungere l'evaporatore.
Il principale indice dell'efficienza di una pompa di calore è il suo coefficiente di prestazione (COP). Ad esempio, un valore COP di 3 significa che il sistema fornisce 3kW di potenza termica per ogni 1kW di elettricità utilizzata per far funzionare la pompa. In effetti, questo significa che si ottengono 2kW di energia "gratuita" assorbendo il calore dall'esterno. Quindi è facile capire perché la temperatura esterna fa una così grande differenza per il valore COP di una pompa!
Manutenzione pompe di calore: cosa comporta?
L'affidabilità è uno dei grandi vantaggi delle pompe di calore. Il refrigerante è progettato per durare per sempre, a condizione che non vi siano perdite, il che è raro. Pensa a una pompa di calore come un frigorifero, che può funzionare per molti anni senza bisogno di manutenzione. Tuttavia, alcuni paesi come la Francia richiedono ora la manutenzione delle pompe di calore ogni due anni e ogni anno per i sistemi ad alta potenza. Per i tecnici, questo significa ispezionare vari punti dell'impianto in ordine di priorità utilizzando un collettore, lo strumento più importante richiesto per questo tipo di lavoro e già ampiamente utilizzato per i sistemi di condizionamento.
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Rilevare le perdite di refrigerante:
Questo è un problema raro. Ma quando si verifica, mette fuori servizio l'intero sistema. Il nostro rilevatore di gas refrigerante DF 110 è lo strumento ideale. Se vi è una perdita, bisogna svuotare il circuito, quindi utilizzare la sonda del vuoto incorporata nel nostro collettore Si-RM3 per assicurarsi che il circuito sia a tenuta.
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Misurare la pressione sul lato alto e sul lato basso:
Un altro indicatore di una perdita è quando la differenza (Delta) tra la pressione del lato alto e del lato basso è troppo piccola. Ma soprattutto, la misura di questi parametri dirà se la pompa di calore funziona in modo efficiente e se il compressore e la valvola di espansione funzionano correttamente. Serve un manometro speciale, come il nostro collettore Si-RM3 o Si-RM13, per eseguire entrambe queste misure contemporaneamente.
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Misurare il surriscaldamento e il sottoraffreddamento:
Leggere accuratamente questi due parametri posizionando un termometro a termocoppia come il nostro nuovissimo modello Si-TT3 direttamente sul tubo del refrigerante in rame. In questo modo, si è in grado di misurare la temperatura del surriscaldamento all'uscita del compressore e la temperatura del sottoraffreddamento all'uscita della valvola di espansione. Entrambi i valori devono essere coerenti con le proprietà di variazione dello stato termico del refrigerante all'interno del circuito. Se risulta così, la pompa di calore funziona correttamente. Il nostro collettore digitale Si-RM3 è dotato di termometri a termocoppia incorporati, che consentono di acquisire contemporaneamente letture di temperatura e pressione. Mentre, la nostra app controlla automaticamente le letture rispetto ai valori corretti per 126 refrigeranti diversi, in base alle proprietà termiche memorizzate nel database.
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Sostituire il refrigerante:
A volte, potrebbe essere necessario sostituire il refrigerante nel circuito per ripristinare la pompa di calore o per migliorarne le prestazioni. Bisogna recuperare tutto il fluido in modo che possa essere riciclato e assicurarsi che il circuito sia completamente vuoto una volta terminato. Questa operazione richiede anche una sonda del vuoto. Nei nostri collettori Si-RM3 e Si-RM13, utili anche per le attività di messa in servizio, ce ne è una integrata. -
Mettere in servizio la pompa di calore e riempire il circuito di fluido:
Se si installa una nuova pompa di calore o si mette in funzione il sistema dopo aver riparato una perdita o sostituito il fluido, sarà necessario utilizzare un collettore per creare il vuoto e per rilevare le letture di pressione e temperatura una volta riempito il circuito.
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Ispezionare e pulire l’impianto:
Le esigenze di manutenzione vanno oltre la pompa di calore centrale stessa. Per gli impianti di riscaldamento ad acqua, sarà inoltre necessario verificare che vari altri componenti siano funzionanti, tra cui il serbatoio dell'acqua calda, le pompe dell'acqua dell'impianto di riscaldamento, il compressore, la valvola di espansione e i componenti elettrici. Un termometro ad infrarossi, come il nostro modello Si-TI3, può essere utilizzato per rilevare temperature insolitamente alte nei circuiti elettrici. E per le pompe di calore reversibili, dovrai anche assicurarti che le pompe di scarico condensa siano in buone condizioni e, se necessario, pulirle (vedere la nostra guida alla pulizia) o sostituirle (vedere le nostre mini pompe di scarico condensa per unità di condizionamento aria). -
Misurare le portate d'aria per l'evaporatore esterno e i condensatori interni:
L'ultima - e più semplice - cosa da controllare è che le unità split funzionino correttamente. Si può fare misurando le portate d'aria utilizzando un termoanemometro ad elica come il nostro modello Si-VV3, o qualsiasi altro dispositivo multifunzione come il nostro AMI 310. Potrebbe essere necessario riparare la ventola o rimuovere foglie, muschio o polvere per riportare evaporatori e condensatori alla piena efficienza e per ridurre il rumore durante il funzionamento.
Se desideri saperne di più sugli strumenti necessari per la manutenzione di una pompa di calore, dai un'occhiata alla nostra gamma completa di prodotti, che include tutti gli strumenti di misura e le pompe di scarico condensa necessari per questo tipo di attività .
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