Che cos'è un sistema HVAC a pompa di calore?

Se hai familiarità con un condizionatore da finestra o anche un condizionatore d'aria centralizzato, sei a metà strada per capire cosa fa una pompa di calore. Quando fuori fa caldo e hai bisogno di aria fresca in casa, una pompa di calore funziona come un normale condizionatore d'aria, rimuovendo il calore dalla casa e soffiando aria fredda. Quando fuori fa freddo e hai bisogno di calore, una pompa di calore inverte la sua azione di raffreddamento e soffia aria calda in casa ed espelle aria fredda all'esterno.

Quando si tratta di efficienza energetica, nessun sistema di riscaldamento può superare un sistema a pompa di calore. A differenza dei forni a combustione, una pompa di calore non brucia combustibili fossili (ma utilizza elettricità, che può essere prodotta bruciando combustibili fossili) e consuma il 50% in meno di elettricità rispetto a un resistivo elettrico riscaldatore. Le pompe di calore funzionano meglio in climi moderati dove sono spesso l'unica fonte di calore in una casa, ma le persone le usano anche in climi freddi per fornire calore supplementare e per ridurre le bollette energetiche.

Mancia

Come funziona una pompa di calore

Gli appaltatori HVAC amano confondere i propri clienti spiegando che una pompa di calore recupera il calore dall'aria esterna, un'idea che sembra impossibile se l'aria esterna è fredda. L'idea non è così assurda come sembra, però, e puoi capire perché se pensi al tuo frigorifero o a un condizionatore d'aria standard perché una pompa di calore funziona sullo stesso principio.

Un sistema di refrigerazione standard è costituito da a pompa del compressore e una rete di tubi sigillati riempiti con un refrigerante inerte che può essere ripetutamente compresso in un liquido e poi vaporizzato e compresso di nuovo. Il tubo è formato in due serie di bobine note come bobine del condensatore e bobine dell'evaporatore. Il compito del compressore è quello di pressurizzare il refrigerante nelle batterie del condensatore, trasformarlo in un liquido e forzarlo attraverso una minuscola apertura nelle serpentine dell'evaporatore, dove vaporizza e ritorna al compressore per iniziare il ciclo ancora.

L'evaporazione è un processo endotermico, il che significa che ha bisogno di calore per verificarsi e questo calore proviene dall'aria circostante, motivo per cui le serpentine dell'evaporatore sono sempre fredde. La condensazione, invece, è un processo che rilascia calore, quindi il batterie del condensatore sono sempre calde. Invece di scaricare l'aria calda che circonda le serpentine del condensatore come fa un frigorifero o un condizionatore d'aria, una pompa di calore la soffia in casa. Il processo non è poi così misterioso.

Tipi di sistemi a pompa di calore

Questo sistema a pompa di calore ad aria è il tipo più comune, ma non è l'unico. Un sistema di fonti d'acqua utilizza l'acqua come mezzo invece dell'aria e può essere un'opzione di risparmio energetico per i proprietari di case che vivono vicino a un grande specchio d'acqua o che hanno un pozzo. Le serpentine dell'evaporatore sono immerse nell'acqua, ne estraggono calore e dissipano il calore attraverso un sistema idrico interno sigillato o, in un sistema acqua-aria, lo fanno circolare attraverso le condutture HVAC. In un sistema acqua-acqua, l'acqua riscaldata può essere immagazzinata in un serbatoio per l'uso in bagno e cucina o fatta circolare attraverso un sistema di riscaldamento idronico per riscaldare la casa.

Invece di estrarre calore dall'aria esterna o da un corpo idrico, a pompa di calore geotermica, detta anche pompa di calore geotermica, la preleva da terra. Questo tipo di pompa di calore sfrutta il fatto che la temperatura del suolo a pochi metri sotto la superficie è più costante e moderata di quella dell'aria circostante. Questo è, in pratica, un metodo per raccogliere energia termica dalla terra e utilizzarla per il riscaldamento domestico. È una valida alternativa a una pompa di calore ad aria per i proprietari di case in climi freddi ed è uno dei sistemi di riscaldamento domestico più efficienti sul mercato.

Un altro tipo di pompa di calore è noto come sistema senza condotto o mini-split. Utilizza la stessa tecnologia di riscaldamento e raffreddamento di una pompa di calore ad aria, ma invece di circolazione caldo o freddo tramite i condotti dell'aria, utilizza unità di trattamento dell'aria per interni (tipicamente montate in alto sull'interno pareti). I mini-split sono più comunemente usati con appartamenti o piccole case o per il riscaldamento e il raffreddamento supplementari in aggiunta alla stanza o in aree remote di una casa più grande, dove la canalizzazione è relativamente poco pratica.

Riscaldamento e raffreddamento in un unico pacchetto

Poiché una pompa di calore è fondamentalmente un sistema di condizionamento dell'aria che funziona al contrario, può anche fornire raffreddamento se farlo funzionare nella posizione "avanti", che è realizzata da un sistema di valvole controllato dal termostato per il sistema. Quando si seleziona la modalità di raffreddamento sul termostato, una valvola si apre per fornire un percorso per l'aria fresca dal serpentine dell'evaporatore per entrare in casa, mentre un'altra valvola chiude il percorso per l'aria calda dal condensatore bobine. Il contrario accade quando si seleziona la modalità di riscaldamento. UN termostato che controlla una pompa di calore deve avere un terminale dedicato (designato con O o B) per la valvola di inversione.

Se utilizzato in un'aria forzata Sistema HVAC, le batterie della pompa di calore sono posizionate all'interno del condotto dell'aria di mandata e l'aria calda o fredda viene fatta circolare dal ventilatore secondo necessità, mentre l'aria dell'altra batteria viene espulsa all'esterno. Un sistema mini-split senza condotto, che si presenta e si comporta come un condizionatore d'aria da parete, è collegato a un'unità esterna (dove si trova il compressore) e funziona allo stesso modo di un'intera casa sistema. Può essere utilizzato per riscaldare e raffreddare singole stanze.

Pro e contro della pompa di calore

Una pompa di calore utilizza l'elettricità, quindi non è un apparecchio a emissioni zero, ma utilizza molta meno elettricità di un riscaldatore resistivo. Puoi persino aumentare l'efficienza installando un'unità a doppia sorgente che assorbe calore sia dall'aria esterna che dal terreno. Altri vantaggi includono:

• Richiede meno manutenzione rispetto ad altri tipi di sistemi di riscaldamento domestico. È facile da mantenere quasi quanto un frigorifero, anche se le serpentine dell'evaporatore possono congelarsi a volte e interferire con le prestazioni dell'unità e i filtri dell'aria necessitano di una manutenzione regolare.

• A differenza di un forno a combustione, una pompa di calore non può rilasciare gas di combustione tossici in casa. Non ha effetti apprezzabili sulla qualità dell'aria interna e può anche essere utile perché non lo farà asciugare l'aria come fa una fornace.

• Una pompa di calore può soddisfare sia le esigenze di riscaldamento che di raffrescamento. Nei climi più freddi, può essere abbinato a un altro tipo di sistema di riscaldamento per fornire calore supplementare in inverno e fungere da sistema di raffreddamento autonomo in estate.

Le pompe di calore costano tra $ 800 e $ 4.500 per l'acquisto a seconda delle dimensioni e l'installazione di un sistema HVAC a pompa di calore può costare da $ 1.200 a $ 3.500 a seconda della quantità di condutture necessarie. Le pompe di calore ad acqua e geotermiche sono più costose da installare, sebbene parte dei costi di installazione possa essere recuperata in minori costi energetici perché queste pompe di calore sono così efficienti dal punto di vista energetico.

Il costo relativamente elevato di una nuova pompa di calore non è l'unico inconveniente:

• Non funzionano ovunque. Sono più adatti per climi moderati.

• Durano in media circa 15 anni. Questo non è lungo quanto i forni a gas, che in genere durano 20 anni o più.

• Usano un refrigerante, e finora non è stato sviluppato alcun refrigerante sicuro al 100% per l'ambiente. Se qualcosa va storto con il sistema di refrigerazione, per legge deve essere riparato da un tecnico autorizzato.

• L'aria di un sistema HVAC a pompa di calore soffia un po' più fredda di quella di una fornace e alcune persone la trovano scomoda.