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Pompe di calore

Risparmio energetico
pompa di calore
compressore estate
compressore inverno
La pompa di calore è una macchina termica in grado di trasferire energia termica da una sorgente a temperatura più bassa a una sorgente a temperatura più alta, utilizzando differenti forme di energia, generalmente elettrica.
Esempi comuni di macchine di questo tipo sono:
  • refrigeratore
  • condizionatore d'aria
  • pompa di calore a compressione di gas
  • pompa di calore ad assorbimento
  • pompa di calore a cambiamento di fase
  • pompa di calore termoelettrica a effetto Peltier
  • pompa di calore a scambio geotermico
  • Vortex, detto anche tubo di Ranque-Hilsch
Si noti che, nel campo di condizionamento dell'aria, il termine pompa di calore è specificamente riferito a un condizionatore d'aria con valvola reversibile, che cambia la direzione di scorrimento del fluido refrigerante e permette così sia di apportare sia di estrarre calore da un locale di un edificio.

Le pompe di calore funzionano grazie a diversi principi fisici, ma sono classificate in base alla loro applicazione (trasmissione di calore, fonte di calore, dispersore di calore o macchina refrigeratrice).


Si immaginino 100 unità di energia termica all'interno di un pallone; questo viene compresso fino a raggiungere le dimensioni di una pallina da ping pong: questa pallina contiene le stesse unità di energia, ma l'energia termica per unità di volume è maggiore e la temperatura dell'aria all'interno della palla è aumentata.
Le pareti della pallina si riscaldano e quindi il calore incomincia a trasferirsi all'esterno. Per portare questo calore in un altro luogo, si può immaginare di muovere la pallina in una zona fredda, dove essa gradualmente varierà la sua temperatura fino a uguagliare la temperatura dell'ambiente: in questo processo si ipotizza che essa trasferisca 50 unità di energia termica.
Dopo che la pallina si è raffreddata, la si può riportare nella zona iniziale e lasciarla espandere. Dato che ha perso calore, nel momento in cui torna alle dimensioni di un pallone la sua temperatura è troppo bassa e quindi comincia ad assorbire energia termica, raffreddando l'aria circostante.
Il compressore di una pompa di calore crea proprio la differenza di pressione che permette al ciclo di funzionare (similmente alla palla che si espande e si contrae): esso aspira il fluido refrigerante attraverso l'evaporatore, dove il fluido stesso evapora a bassa pressione assorbendo calore, lo comprime e lo spinge all'interno del condensatore dove il fluido condensa ad alta pressione rilasciando il calore assorbito. Dopo il condensatore, il fluido attraversa la valvola di laminazione che lo porta in condizione liquido/vapore (riduce la pressione del fluido), successivamente rientra nell'evaporatore ricominciando il ciclo. Il fluido refrigerante cambia di stato all'interno dei due scambiatori: passa nell'evaporatore da liquido a gassoso, nel condensatore da gassoso a liquido.

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