Pompe di calore: al freddo ci riscaldiamo
Quali sono i motivi che ci impediscono di utilizzare il calore residuo per riscaldare le case? Utilizzando l'esempio delle pompe di calore, che sono diffuse nel mondo, vengono prese in considerazione le difficoltà con la loro implementazione nei paesi della CSI.
Per assicurarsi che le pompe di calore esistano e funzionino in modo efficace, non è necessario andare lontano. Basta visitare la cucina e guardare il frigorifero. All'interno regnano temperature sotto lo zero e una griglia di scambio termico calda sul retro segnala l'avvenuta estrazione del calore dai tuoi prodotti.
Le pompe di calore sono spesso indicate come frigoriferi inversi. Questa analogia non è del tutto esatta. I principi fisici di funzionamento di un frigorifero e di una pompa di calore sono identici, differiscono solo per design e scopo: il frigorifero estrae calore da un volume chiuso, "gettandolo" nell'ambiente. Al contrario, la pompa di calore estrae calore a bassa temperatura dall'ambiente esterno, aperto, cedendolo infine al volume chiuso della stanza.
I principi di funzionamento dei motori termici si sostanziarono già nella prima metà dell'Ottocento, ma i frigoriferi furono più fortunati: la necessità di conservare gli alimenti si rivelò un problema più pressante del riscaldamento delle abitazioni, tanto più che non c'erano problemi con il combustibile in quei giorni per il riscaldamento.
Per la prima volta, l'interesse per le pompe di calore è sorto nell'Europa del dopoguerra, quando la rovina e la mancanza di beni di prima necessità hanno costretto alla ricerca di modi non standard per riscaldare le case. Ma l'impulso più potente per il miglioramento delle pompe di calore è stata la crisi energetica degli anni '70. Il forte aumento del prezzo delle risorse energetiche ha reso economicamente vantaggioso l'utilizzo di vettori di calore a bassa temperatura: acqua nei serbatoi, calore geotermico, acque reflue calde delle città.
A quel tempo, l'industria aveva già sviluppato e prodotto sistemi affidabili ed ecologici per varie applicazioni: dalla bassa potenza per i singoli cottage ai potenti sistemi di riscaldamento per i complessi edilizi.
Sono ora disponibili sul mercato pompe di calore funzionanti con un'ampia varietà di fluidi (aria, acqua, suolo) con sistemi di controllo e gestione automatizzati della pompa. Ma la tecnologia più moderna non darà i risultati sperati se si commettono errori nella scelta della potenza della pompa di calore o nell'installazione dell'impianto di riscaldamento.
Per fare questo è necessario orientarsi su alcune caratteristiche chiave che determinano il funzionamento efficiente di una pompa di calore. Il più importante di questi è il "coefficiente di riscaldamento", ad es. il rapporto tra la quantità di energia termica generata e l'energia elettrica consumata. Per i sistemi moderni va da 3,5 a 4.
E qui iniziano le sfumature.Il produttore indica questo valore per la modalità di funzionamento più favorevole della pompa di calore, ovvero per una minima differenza di temperatura tra il fluido riscaldante esterno e il circuito di riscaldamento. Ad esempio, a una temperatura esterna di 10 gradi Celsius (suolo a una profondità di 150 m.) e una temperatura del circuito di riscaldamento di 40 gradi (pavimento caldo), il coefficiente sarà davvero di circa 4. Ma già a 60 gradi scende a 2, ea 80 gradi è pari a 1. V In questo caso è più semplice ed economico utilizzare riscaldatori elettrici convenzionali o caldaie.
Il secondo problema principale è il calcolo del collettore (circuito di estrazione del calore) della pompa di calore: a seconda della composizione del terreno, l'estrazione del calore varia da 10 W/m per i tubi di sabbia a 35 W/m per i terreni argillosi umidi. Questo è in caso di posizionamento orizzontale del collettore. Per un serbatoio verticale è necessario conoscere la composizione geologica degli strati, poiché è necessario perforare un pozzo profondo (più di 100 m) o un sistema di pozzi profondi decine di metri.
Da qui la conclusione: è semplicemente impossibile fare a meno della partecipazione di un'organizzazione o società specializzata che condurrà uno studio, realizzerà un progetto e determinerà la composizione del sistema di riscaldamento. Un collettore orizzontale non richiede perforazione, ma la posa di centinaia di metri di tubi comporta lo scavo dello stesso numero di trincee fino a 2,5 metri di profondità, quindi la tua area ben tenuta sembrerà un sito di bombe quando il lavoro sarà terminato.
L'installazione di un serbatoio verticale richiederà perforazioni a una profondità superiore a 10 metri e questo, oltre al lavoro di ricerca e progettazione, è associato all'ottenimento di permessi da varie organizzazioni.Oggi il sottosuolo della terra è proprietà dello Stato e, di fronte ai funzionari, può diventare un ostacolo più serio dei prezzi delle attrezzature e dei lavori per l'introduzione delle pompe di calore.
Infine una stima del costo della pompa di calore con funzionamento. Per una villa con una superficie di riscaldamento di 200 m2 sarà necessaria una pompa di calore con una capacità di circa 18 kWh di energia termica. I tubi del collettore saranno lunghi circa 400 metri con un tasso di rimozione del calore ottimistico di 50 W/m. Le apparecchiature con tale capacità delle principali aziende tedesche costano circa 6.000-7.000 euro, a seconda della configurazione. Lavori di perforazione o scavo - entro 3000 euro. Aggiungi il progetto, le approvazioni e ottieni la somma di 10.000.Questo è un criterio per giudicare se vale la pena per un comune residente installare oggi una pompa di calore e quando ripagherà.
Per le organizzazioni e le imprese che costruiscono nuovi locali, ora è possibile fornire il riscaldamento con pompe di calore. Tali costi, sullo sfondo di un continuo aumento delle tariffe energetiche, possono essere recuperati in 3-5 anni. Ma per la popolazione per la quale lo stato ha stabilito tariffe preferenziali o costi energetici agevolati, l'uso delle pompe di calore non sarà redditizio per molto tempo.