Le pompe di calore per la produzione di acqua calda sanitaria sono dispositivi che, in linea di principio, non differiscono in alcun modo dalle pompe di calore per il riscaldamento centralizzato. L'unica differenza è che queste ultime sono in grado sia di riscaldare l'edificio che di riscaldare l'acqua sanitaria (e molte altre funzioni: raffrescamento, riscaldamento della piscina, ecc.), mentre quelle di cui parleremo in questo articolo funzionano solo per la produzione di acqua calda sanitaria. A volte vengono anche chiamate scaldacqua termodinamici. La principale differenza costruttiva del dispositivo? Un compressore diverso.
Le piccole pompe per l'acqua calda sanitaria utilizzano solitamente piccoli compressori rotativi, ovviamente on/off (a potenza costante), perché l'utilizzo di un inverter in questo caso non avrebbe senso e causerebbe un inutile aumento del prezzo di tali dispositivi. E il prezzo è senza dubbio il loro vantaggio. I prezzi delle pompe di calore di buona qualità per l'acqua calda sanitaria per una famiglia di 4 persone partono da circa 5.000 PLN netti. Anche la loro installazione è semplice e quindi relativamente economica, e l'alimentazione a 230 V e il basso consumo energetico fanno sì che una pompa di calore di questo tipo possa essere collegata praticamente a qualsiasi presa elettrica. Come un bollitore. Solo un po' più grande. Quindi, analizziamoli più in dettaglio.
Scopri le pompe di calore per acqua calda sanitaria presso il grossista Onninen
Costruzione di una pompa di calore
Poiché la pompa di calore è progettata per produrre acqua calda sanitaria, si tratta di un dispositivo capacitivo, che nella maggior parte dei casi ha un serbatoio d'acqua integrato. Alcuni produttori di questo tipo di dispositivi offrono anche versioni senza serbatoio, pensate per l'installazione con un serbatoio d'acqua esistente. Questa è un'ottima soluzione se non si desidera sostituire un serbatoio d'acqua calda sanitaria quasi nuovo o se si è investito in un costoso serbatoio in acciaio inossidabile "per anni". La maggior parte dei dispositivi sul mercato, tuttavia, sono unità compatte, che includono pompa di calore, ventilatore, serbatoio d'acqua e controller, il tutto racchiuso in un alloggiamento comune più o meno esteticamente gradevole.
Va aggiunto che questi dispositivi dovrebbero essere classificati come monoblocchi progettati per l'installazione interna. Funzionano aspirando aria tramite un ventilatore, estraendone calore ed espellendo l'aria viziata. Il calore estratto dall'aria riscalda il refrigerante che circola in un sistema chiuso nell'evaporatore, che viene ulteriormente compresso dal compressore. Un condensatore è avvolto sul serbatoio dell'acqua, in cui il fluido riscaldato cede il suo calore al serbatoio, riscaldando così l'acqua di servizio. Esistono anche dispositivi con un condensatore immerso nel serbatoio stesso. Il condensatore non deve essere confuso con una serpentina, poiché questi dispositivi possono essere disponibili anche in una versione con una serpentina aggiuntiva utilizzata per collegare una caldaia per il riscaldamento centralizzato o collettori solari, che supporteranno la produzione di acqua calda.
Caratteristiche operative di una pompa di calore per acqua calda sanitaria
Le pompe di calore per acqua calda sanitaria sono dispositivi progettati per funzionare con aria di ventilazione, ovvero aria interna. Perché? Il loro intervallo di temperatura di funzionamento è solitamente compreso tra 7 e 35 °C. Pertanto, non è possibile utilizzarle tutto l'anno con aria esterna.
Naturalmente, nulla impedisce di realizzare un sistema di canalizzazione su tubi spiro o in PVC dotati di serrande, dove è possibile aspirare aria dall'esterno nel periodo primaverile-autunnale. Tuttavia, dobbiamo ricordare che è necessario garantire la produzione di acqua calda sanitaria anche nei periodi con temperature esterne più basse. Gli stessi produttori di pompe di calore ci vengono in aiuto, perché di solito hanno un sistema integrato
stufa elettrica.
Un'altra buona soluzione è quella di acquistare una pompa con serpentina aggiuntiva e collegarla alla caldaia del riscaldamento centralizzato, trattandola in inverno come un normale serbatoio d'acqua riscaldato dalla caldaia. Poiché le pompe di calore per acqua calda sanitaria fanno circolare una quantità d'aria relativamente elevata durante il loro funzionamento (circa 500 m³/h), espellendo aria raffreddata, è consigliabile installarle in locali con una cilindrata sufficientemente ampia e una buona ventilazione. Non un ripostiglio, ad esempio, ma un garage o una cantina. Se questo locale è un locale caldaia, non dovrebbe essere un locale caldaia a carbone a causa della contaminazione che si verifica con questo tipo di combustibile solido, che potrebbe influire negativamente sul funzionamento e sulla durata del dispositivo.
La suddetta specificità del funzionamento delle pompe di calore per acqua calda sanitaria, consistente nel raffreddamento dell'aria utilizzata, implica che consentano anche il raffreddamento e l'asciugatura parziali dell'ambiente in cui operano o verso cui decidiamo di indirizzare l'aria raffreddata. Poiché questa funzione è attiva solo durante il riscaldamento dell'acqua, ovvero in condizioni di funzionamento normale per circa 5 ore al giorno, è particolarmente indicata per il raffreddamento di locali ausiliari, ad esempio dispensa, lavanderia, ecc. Non abbiamo la possibilità di controllare il raffreddamento se non modificando la direzione del flusso d'aria tramite la serranda. È importante sottolineare che non deve essere considerata una soluzione di condizionamento dell'aria. Nonostante gli svantaggi di questa soluzione, questa funzione può essere utile in estate. Inoltre, non comporta alcun aumento dei costi di esercizio, poiché si può affermare che utilizziamo un effetto collaterale del funzionamento stesso del dispositivo.
Nella configurazione di un sistema di canalizzazione dell'aria, è necessario tenere conto delle lunghezze massime consentite per tali canali indicate dal produttore del dispositivo nel DTR, a causa della crescente resistenza al flusso d'aria. Alcuni produttori offrono set di ventilazione pre-assemblati dedicati ai loro dispositivi. Al termine di questa analisi tecnica, riportiamo alcuni dati. Il coefficiente di efficienza COP di questo tipo di dispositivo varia approssimativamente tra 2,5 e 3,9 secondo la norma EN16147, ovvero con i seguenti parametri: aria esterna 15 °C, temperatura dell'acqua in ingresso 15 °C, temperatura dell'acqua in uscita 55 °C. Come sempre nel caso di tutte le pompe di calore, se volessimo confrontare modelli specifici di dispositivi, dovremmo farlo in base ai dati forniti per gli stessi parametri dell'aria e secondo la stessa norma.
Scopri le pompe di calore per acqua calda sanitaria presso il grossista Onninen
Integrazione della pompa di calore con l'impianto fotovoltaico
Infine, vale la pena soffermarsi su una soluzione recentemente in voga, ovvero l'abbinamento di pompe di calore a un impianto fotovoltaico. Questa soluzione offre numerosi vantaggi, soprattutto nel caso delle pompe di calore che riscaldano l'acqua sanitaria. È noto che in estate abbiamo la massima produzione di energia dagli impianti fotovoltaici, grazie alla maggiore quantità annua di radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre. Allo stesso tempo, abbiamo anche la più alta produzione annua di energia elettrica in eccesso, che immettiamo in rete se non consumata e che in seguito verrà in qualche modo "ridotta".
E se questa elettricità fosse immagazzinata in qualche altro modo? Sotto forma di acqua calda? Niente di più complicato. Gran parte delle pompe di calore per acqua calda sanitaria attualmente in commercio possono interagire con un inverter per impianto fotovoltaico. Questa interazione si basa sull'impostazione di una determinata soglia di produzione nell'impianto fotovoltaico, ad esempio all'80%, superata la quale l'inverter fotovoltaico darà il segnale di accendere la pompa di calore e riscaldare l'acqua sanitaria a una temperatura leggermente superiore al normale. In questo modo, convertiamo l'elettricità che dovremmo cedere alla rete in acqua calda, che immagazziniamo e possiamo utilizzare per un bagno serale. Aumentiamo l'autoconsumo dell'elettricità prodotta, il che è molto auspicabile per bilanciare i costi degli impianti fotovoltaici.
Naturalmente, prima di proporre una soluzione del genere a un cliente, è sempre opportuno verificare se entrambi i dispositivi, ovvero l'inverter e la pompa di calore, offrono tale possibilità di integrazione. Potrebbe non essere disponibile nelle versioni più economiche di pompe di calore per acqua calda sanitaria disponibili sul mercato. In tal caso, si consiglia anche l'installazione di una valvola miscelatrice per l'acqua calda sanitaria, in modo da evitare scottature con acqua più calda del solito.
Riepilogo
Nonostante gli svantaggi legati alla bassa potenza termica e al limitato intervallo di temperature esterne di esercizio, le pompe di calore per l'acqua calda sanitaria rappresentano un buon investimento. Se correttamente installate e gestite, dureranno a lungo, producendo acqua calda sanitaria a basso costo. Il costo di gestione di un dispositivo di questo tipo per una famiglia di quattro persone è di circa 50 zloty al mese, molto più economico rispetto al riscaldamento dell'acqua con una caldaia elettrica. La facilità di installazione e la mancanza di requisiti operativi particolari, a parte la scelta del locale appropriato, li rendono adatti a ogni abitazione. Il nostro ufficio di consulenza tecnica fornisce assistenza nella scelta dei dispositivi e delle soluzioni più appropriate.
M.Sc. L'Ing. Paweł Leszczyński
Consulente tecnico regionale – Energie rinnovabili
Dipartimento di consulenza tecnica Onninen
Hai domande sul settore? Unisciti al gruppo Świat Instalacji!