COP della pompa di calore

Coefficiente di prestazione energetica della pompa di calore

Il ciclo pressioni-volumi svolto dalla pompa di calore è il lavoro meccanico eseguito dal compressore e trasformato in calore. Per questo si ha:

Il lavoro svolto dal compressore e cambiato in calore viene preso dal mezzo frigorigeno che lo riqualifica anche se già contiene una quantità termica catturata dal di fuori.

Il condensatore cede il calore e il mezzo frigorigeno ritorna allo stato liquido, per cui il fluido del ciclo che ha acquisito e ceduto calore contiene lo stesso calore termico iniziale.

L’opera svolta dal compressore è un lavoro di differenza di due pressioni che a loro volta dipendono dalla temperatura dell’ambiente a cui prendono energia e l’ambiente che deve essere riscaldato.

Se si potesse prendere la quantità di calore dall’esterno per riscaldare l’interno senza lavoro meccanico si avrebbe un “ciclo perfetto” ma ciò non è possibile in quanto non esiste un moto perpetuo.

Il funzionamento della pompa di calore aumenta col diminuire della differenza fra le pressioni nell’evaporatore e nel condensatore.

Questo ciclo, chiamato ciclo inverso di Carnot, vuol dire che la pompa funziona come un motore termico dove una quantità di calore viene trasformata in lavoro meccanico.

Il secondo principio della termodinamica dice che il calore può diventare un lavoro completo qualora vi sia un alto salto termico a disposizione tra la sorgente e il refrigerante.

Il rendimento “teorico” del ciclo di Carnot è un “massimo non superabile”, quindi essendo anche un ciclo “invertibile”, trasforma il lavoro meccanico in calore.

Nell’apparecchio la freccia antioraria segna l’inversione e l’efficienza denotata nelle pompe di calore non supera mai quella energetica teorica del ciclo inverso di Carnot.

La resa energetica teorica di quest’ultimo dipende dalle temperature assolute e dall’entropia, la resa viene chiamata coefficiente di prestazione o COP che diminuisce con l’aumentare della differenza, dunque per avere delle buone rese è meglio limitare la grandezza del salto di temperatura.

L’entropia è la grandezza di stato, una peculiarità dello stato fisico di un corpo, si può paragonare al peso.

Come il peso di un corpo diminuisce con l’aumentare delle sua distanza dal centro della terra, così il peso termico di una quantità di calore diminuisce quando aumenta la sua distanza dallo 0 assoluto della temperatura; il centro della terra e lo 0 assoluto sono definite le origini delle altezze e delle temperature.

Il COP di una pompa di calore si discorda da quello teorico del ciclo di Carnot. La pompa più conosciuta è quella aria/aria, usata nel settore civile in USA e Giappone già dal 1950. Negli Stati Uniti.

Le temperature sono di +7° C per la sorgente fredda e +21° C per quella calda, quelle di Carnot a tale resa corrisponde 21 che potrebbe scendere fino a 7,5.

Comunque diversi fattori gravano tra la diminuzione del COP effettivo e quello teorico.

Gli scambiatori di calore devono attuare il trasferimento tra la sorgente fredda e il fluido e tra il fluido e l’ambiente da riscaldare con l’uso di superfici di metallo limitate, di conseguenza si ha una diversa necessità di temperature tra il fluido che circola e gli ambienti.

Tenendo in considerazione i valori teorici +7 e +21° C, l’evaporazione deve stare a -3°C e il condensatore a +47° C, così si ha un calo da 21 a 6,4.

Il ciclo termodinamico si allontana da quello di Carnot allora si fa riferimento a quello di Rankine nel cui ciclo la resa scende da 6,4 a 5. Bisogna considerare pure delle ventilazioni forzate e perdite varie, attualmente le rese della pompa di calore aria/aria vanno da 2,2 a 3,5.

Il ciclo pressioni-volumi svolto dalla pompa di calore è il lavoro meccanico eseguito dal compressore e trasformato in calore, per questo si ha:

Il lavoro svolto dal compressore e cambiato in calore viene preso dal mezzo frigorigeno che lo riqualifica anche se già contiene una quantità termica catturata dal di fuori.

Il condensatore cede il calore e il mezzo frigorigeno ritorna allo stato liquido, per cui il fluido del ciclo che ha acquisito e ceduto calore contiene lo stesso calore termico iniziale.

L’opera svolta dal compressore è un lavoro di differenza di due pressioni che a loro volta dipendono dalla temperatura dell’ambiente a cui prendono energia e l’ambiente che deve essere riscaldato.

Se si potesse prendere la quantità di calore dall’ esterno per riscaldare l’ interno senza lavoro meccanico si avrebbe un “ciclo perfetto” ma ciò non è possibile in quanto non esiste un moto perpetuo.

Il funzionamento della pompa di calore aumenta col diminuire della differenza fra le pressioni nell’evaporatore e nel condensatore.

Questo ciclo, chiamato ciclo inverso di Carnot, vuol dire che la pompa funziona come un motore termico dove una quantità di calore viene trasformata in lavoro meccanico.

Il secondo principio della termodinamica dice che il calore può diventare un lavoro completo qualora vi sia un alto salto termico a disposizione tra la sorgente e il refrigerante.

Il rendimento “teorico” del ciclo di Carnot è un “massimo non superabile”, quindi essendo anche un ciclo “invertibile”, trasforma il lavoro meccanico in calore.

Nell’apparecchio la freccia antioraria segna l’inversione e l’efficienza denotata nelle pompe di calore non supera mai quella energetica teorica del ciclo inverso di Carnot.

La resa energetica teorica di quest’ultimo dipende dalle temperature assolute e dall’entropia, la resa viene chiamata coefficiente di prestazione o COP che diminuisce con l’aumentare della differenza, dunque per avere delle buone rese è meglio limitare la grandezza del salto di temperatura.

L’entropia è la grandezza di stato, una peculiarità dello stato fisico di un corpo, si può paragonare al peso.

Come il peso di un grave diminuisce con l’aumentare delle sua distanza dal centro della terra, così il peso termico di una quantità di calore diminuisce quando aumenta la sua distanza dallo 0 assoluto della temperatura; il centro della terra e lo 0 assoluto sono definite le origini delle altezze e delle temperature.

Il COP di una pompa di calore si discorda da quello teorico del ciclo di Carnot. La pompa più conosciuta è quella aria/aria, usata nel settore civile in USA e Giappone già dal 1950. Negli Stati Uniti.

Le temperature sono di +7° C per la sorgente fredda e +21° C per quella calda, quelle di Carnot a tale resa corrisponde 21 che potrebbe scendere fino a 7,5. Comunque diversi fattori gravano tra la diminuzione del COP effettivo e quello teorico.

Gli scambiatori di calore devono attuare il trasferimento tra la sorgente fredda e il fluido e tra il fluido e l’ambiente da riscaldare con l’uso di superfici di metallo limitate, di conseguenza si ha una diversa necessità di temperature tra il fluido che circola e gli ambienti.

Tenendo in considerazione i valori teorici +7 e +21° C, l’evaporazione deve stare a -3° C e il condensatore a +47° C, così si ha un calo da 21 a 6,4.

Il ciclo termodinamico si allontana da quello di Carnot allora si fa riferimento a quello di Rankine nel cui ciclo la resa scende da 6,4 a 5.

Bisogna considerare pure delle ventilazioni forzate e perdite varie, attualmente le rese della pompa di calore aria/aria vanno da 2,2 a 3,5.