Riscaldamento della casa con una pompa di calore. Come funziona e quanto costa

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È realistico ridurre il costo del riscaldamento di una casa di campagna fino al 70%? La risposta può essere trovata in una fonte di energia molto insolita: l’intestino della terra. Ti parleremo del dispositivo e del principio di funzionamento delle pompe di calore, oltre a aiutarti a fare la scelta giusta del sistema di riscaldamento.

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

Il costante aumento dei prezzi dell’energia offre un’ottima ragione per pensare a mezzi più moderni ed economici per generare calore e acqua calda. Oggi esistono già dozzine di modi innovativi per dotare sistemi di riscaldamento efficienti, rendendolo assolutamente gratuito..

Pompe di calore e condizionatori geotermici

Quasi un quarto dell’energia generata oggi nel mondo è ecocompatibile e un ottavo è ottenuto senza bruciare masse biologiche. La fonte di energia più efficace e praticamente inesauribile può essere giustamente considerata una risorsa nascosta nelle profondità del nostro pianeta: il calore geotermico. È interessante notare che la direzione del trasferimento di energia può essere invertita: nella stagione calda, il suolo può assorbire efficacemente il calore. Questo processo a due vie è comunemente indicato come condizionamento geotermico..

Per raccogliere e convertire l’energia termica, vengono utilizzate installazioni speciali: le cosiddette pompe di calore. Grazie all’elevata efficienza e al basso consumo di energia durante il funzionamento, stanno diventando sempre più popolari..

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

L’idea stessa del funzionamento di tali installazioni è tutt’altro che nuova. Negli anni ’50 del XIX secolo, il primo prototipo, orientato alla produzione di massa, era già stato progettato e brevettato. L’idea di Lord Kelvin a quel tempo non trovò applicazione pratica a causa del fatto che il concetto di crisi energetica era ancora sconosciuto, ma dopo quasi un secolo, Robert C. Webber iniziò ad applicare con successo tali sistemi nella vita quotidiana e nell’industria. È sorprendente che nel 1931, la famosa tecnologia di riscaldamento geotermico basata sul funzionamento delle pompe di calore fosse utilizzata nel famoso Empire State Building. In Russia e nello spazio post-sovietico, le fonti di energia geotermica sono state utilizzate fin dai tempi dell’URSS e i complessi industriali consentono di produrre le attrezzature necessarie senza coinvolgere partner stranieri.

Energia termica a basso potenziale. Principio operativo

La seconda regola della termodinamica afferma che il trasferimento di energia termica è possibile solo da un corpo più riscaldato a uno meno riscaldato. Ma se una sostanza con proprietà fisiche variabili viene posizionata tra due media con una piccola differenza di temperatura, può fungere da intermediario che può invertire il processo naturale di trasferimento di calore. La catena di tali trasformazioni viene eseguita durante il funzionamento della pompa di calore. Quando i gas sono fortemente compressi, viene rilasciata una grande quantità di calore e il gas stesso viene raffreddato e si trasforma in uno stato liquido. Questo si chiama compressione e il risultato finale di questo processo è il calore in casa. Per ripetere il ciclo di compressione indefinitamente, come gas viene utilizzato un refrigerante con un punto di ebollizione molto basso. Può essere riportato allo stato gassoso durante l’evaporazione a temperature fino a + 10 ° C. L’energia termica a basso potenziale, di norma, viene estratta dal terreno sotto la profondità di congelamento, ma può essere ottenuta in qualsiasi altro modo. In generale, il principio di funzionamento di una pompa di calore è direttamente opposto a quello di un’unità di refrigerazione, sebbene si basi su processi identici..

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

Pompe di calore moderne

Tali sistemi utilizzati nel mondo moderno sono più avanzati rispetto ai loro predecessori. Composti gassosi complessi sono usati come refrigerante, tutti gli elementi strutturali e gli attuatori sono realizzati con un ampio margine di resistenza all’usura e affidabilità. Lo sviluppo dell’ingegneria di precisione ha permesso di ricreare installazioni geotermiche in miniatura. Le pompe di calore portatili sono indistinguibili dai loro cugini industriali e i prezzi bassi e la crescente concorrenza rendono le unità disponibili per una vasta gamma di consumatori.

Una caratteristica delle pompe di calore che le distingue dai tradizionali dispositivi di riscaldamento è la capacità di funzionare entro un intervallo chiaramente definito di temperature esterne, che è determinato dalle proprietà fisiche della sostanza refrigerante e dal tipo di sistema. Le pompe di calore ad aria possono estrarre energia termica dall’aria a temperature positive, ma non funzionano bene a temperature negative. Le pompe geotermiche sono in grado di riscaldare una casa anche con forte gelo, ma il loro uso nel periodo autunno-inverno non è sempre giustificato. Per ogni zona climatica, la scelta dell’attrezzatura viene effettuata individualmente. In casa, è consigliabile una combinazione di diversi tipi di dispositivi.

Le sei domande principali sulle pompe di calore

Sebbene le pompe di calore siano ampiamente note, è comune per molti mettere in dubbio i loro vantaggi economici. Tuttavia, ci sono solo sei domande, le cui risposte forniranno un quadro completo dei vantaggi delle pompe di calore..

Cos’è un sistema geotermico in una casa privata

In una casa di campagna, il sistema occupa tutto lo spazio di una normale caldaia a gas. L’installazione può essere divisa in due parti: visibile e nascosta. Il proprietario avrà in vista elementi funzionali: pompe di calore e di circolazione, tubazioni, rubinetti, filtri, strumenti di misura e automazione. Lo scambiatore di calore primario nascosto nel sottosuolo rimarrà nascosto agli occhi umani. Il sistema è completamente silenzioso e può essere posizionato anche all’aperto. L’assemblaggio e la messa in servizio possono essere eseguiti in modo indipendente, ma se lo si desidera, è possibile contattare una società di installazione specializzata, una gamma completa di servizi costerà da $ 1000.

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

Quanto è efficiente la pompa

Per garantire un clima confortevole negli alloggi, è sufficiente una temperatura dell’acqua nel circuito di riscaldamento di 40–45 ° C. Se le caldaie a gas riscaldano l’acqua in eccesso e la loro automazione è progettata per un intervallo di temperatura molto più ampio quando vengono attivate, le pompe di calore mantengono una temperatura costante funzionando continuamente. Se i locali sono chiusi e solo periodicamente ventilati, puoi essere sicuro che la temperatura al loro interno raggiungerà i 30 gradi. Con l’uso di unità più potenti, diventa possibile sia avere acqua calda corrente per le necessità domestiche sia riscaldare le piscine..

Opzioni di posizionamento dello scambiatore di calore

Molte persone che si trovano ad affrontare sistemi TRP sono interessate al posizionamento dello scambiatore di calore primario. Può essere situato fino a tre metri di profondità e ha un orientamento orizzontale. Allo stesso tempo, nell’area adiacente alla casa, viene scavata una fossa profonda, in cui si trova la bobina anulare dello scambiatore di calore.

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

I sistemi moderni sono anche in grado di funzionare con una disposizione verticale del circuito primario. Questa opzione è più preferibile dal punto di vista del mantenimento del paesaggio della trama personale, sebbene richieda attrezzature aggiuntive – pompe di circolazione ad alta pressione. Con la disposizione verticale del circuito primario, tre pozzi vengono perforati nel sito, la cui profondità può in alcuni casi raggiungere i 100 m. Nel pozzo viene inserito un anello di tubazione (sonda), che è collegato a un serbatoio comune. La perforazione di pozzi non può essere eseguita senza attrezzature speciali e quindi si dovrebbe ricorrere all’aiuto di professionisti. Il costo di tale servizio dipende dalle condizioni di lavoro e dalla profondità della perforazione, ma non si dovrebbe contare su meno di $ 450 per dispositivo per un pozzo..

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

Servizio attrezzatura

Il principio di funzionamento e progettazione dei sistemi di automazione nelle pompe di calore sono molto diversi dai loro omologhi utilizzati in tandem con apparecchiature a gas. È inoltre caratterizzato da un’elevata complessità tecnica e da una serie di unità funzionali: evaporatori, compressori e sistemi intermedi di scambio termico. Nonostante l’ovvia complessità, le pompe di calore non richiedono manutenzione durante il funzionamento. L’unico elemento soggetto a forte usura è il compressore, che ha una durata di oltre 30 anni ed è facile da sostituire. La stessa pompa assemblata in fabbrica può servire fino a cento anni senza riparazioni programmate. Inoltre, il sistema di automazione non richiede una manutenzione speciale ed è facilmente controllabile tramite un singolo controller digitale..

Quanto costa produrre energia con questo metodo?

I sistemi di riscaldamento basati su pompe di calore sono caratterizzati da un consumo energetico estremamente basso. Con la maggiore differenza di temperatura negli scambiatori di calore primario e secondario, il sistema produce una potenza termica tre volte maggiore della potenza elettrica consumata. Con una differenza di temperatura minima tra l’aria e la fonte di calore (fino a 12-14 gradi), il consumo di energia sarà sette volte inferiore alla quantità di calore prodotta. Se il consumatore vuole andare oltre, garantendo la piena autonomia del sistema ed evitando i costi materiali per l’elettricità, è possibile ricorrere all’uso dell’energia solare: un impianto da 3 kW sarà compatto e non richiederà ingenti investimenti in denaro.

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

Con quali autorità è necessario coordinare l’installazione di tali dispositivi

L’installazione della pompa di calore non richiede autorizzazioni speciali o documentazione di progettazione. L’unica eccezione può essere rappresentata dalle strutture commerciali e dalle istituzioni municipali, le cui attrezzature con tale riscaldamento devono essere accompagnate da atti di conformità ambientale e certificati per le apparecchiature utilizzate. Fortunatamente, le pompe di calore di qualsiasi tipo sono ecologiche e conformi a tutti gli standard di igiene industriale e domestica..

Produttori di pompe di calore

I mercati globali e domestici delle pompe di calore si stanno attivamente sviluppando, il che crea un’elevata concorrenza e un significativo dumping sui prezzi. Questo non vuol dire che alcuni produttori abbiano una superiorità assoluta su altri: ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Tuttavia, è possibile dividere il mercato dell’hardware in tre segmenti..

Pompe di calore prodotte in Europa

Uno dei principali fornitori di apparecchiature geotermiche è l’Europa, dove tali impianti sono stati utilizzati per molto tempo e la tecnologia per la loro produzione è stata attentamente sviluppata. Non ci sono differenze speciali tra i marchi europei, tranne per il fatto che alcune aziende stanno cercando di rendere le installazioni più compatte e silenziose. Le caratteristiche tecniche delle pompe di calore svizzere riguardano NIBE sono perfettamente combinate.

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

I vantaggi di questo produttore comprendono una vasta esperienza nella produzione in serie di apparecchiature di riscaldamento. La società è specializzata proprio nella creazione e nel miglioramento di impianti che operano su fonti energetiche ecocompatibili. Dal 1949, NIBE ha acquisito oltre venti tra i maggiori produttori di apparecchiature di precisione in Europa, Asia e Nord America. Ciò ha permesso all’azienda di fornire alle sue unità la massima durata grazie all’uso di componenti dei produttori più famosi al mondo. Ma il prezzo per tale acquisizione sarà appropriato: da 7 mila euro per una pompa con una potenza termica di 5 kW.

Produttori russi di pompe di calore

Anche il mercato russo sta andando avanti. Nel giro di un paio di decenni, diverse grandi aziende specializzate nella produzione di pompe di calore sono apparse e sviluppate in Russia..

I più grandi e attivamente migliorando i loro prodotti sono PEA, ALTAL e Henk. La caratteristica principale del produttore nazionale è il miglior rapporto qualità-prezzo. Se l’apparecchiatura ha una durata di 50 anni e fornisce garanzia e manutenzione, le pompe a bassa potenza avranno un prezzo compreso tra 2,6 e 3,7 mila dollari.

Riscaldamento di una casa con una pompa di calore

La maggior parte delle aziende russe produce apparecchiature con brevetti e franchising stranieri, e questo garantisce che le apparecchiature siano di alta qualità e adatte all’uso in condizioni domestiche.

Pompe di calore prodotte in Cina

Le pompe di calore prodotte in Cina hanno il costo più basso. Non ci sono aziende manifatturiere come tali in Cina: ogni pompa ha una gamma di modelli ristretta, che si chiama abbreviazione breve.

Una caratteristica distintiva dei produttori cinesi è un prezzo molto basso e una qualità dubbia. Pertanto, una pompa di calore con una potenza utile di 12 kW avrà un costo di $ 1100-1300 esclusi i dazi doganali e i costi di trasporto. Per quanto riguarda la qualità dei prodotti, è impossibile dare una conclusione inequivocabile: alcune unità funzionano da un anno e falliscono, ma ci sono quelle che generano regolarmente calore da 5 o 7 anni. Fortunatamente, le pompe cinesi hanno un design a blocchi e tutti i componenti possono essere facilmente sostituiti..

Nel prossimo decennio, molte compagnie energetiche affermano che il 95% delle apparecchiature di riscaldamento domestico sarà costituito da pompe di calore. Ciò è facilitato dalla loro sicurezza e senza pretese, nonché dal crescente desiderio dell’umanità di conservare le risorse naturali. Tuttavia, l’argomento principale è il prezzo in costante aumento di gas ed elettricità, che costringe i consumatori a cercare opzioni di riscaldamento alternative e meno costose..

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