Come le pompe di calore possono ridurre i costi energetici fino al 90%

perché le pompe di calore 9 8Shutterstock

Le pompe di calore stanno diventando di gran moda in un mondo che deve ridurre rapidamente le emissioni di carbonio riducendo i costi energetici. Negli edifici, sostituiscono il riscaldamento degli ambienti e dell'acqua e forniscono il raffreddamento come bonus.

Una pompa di calore estrae il calore dall'esterno, lo concentra (mediante un compressore elettrico) per aumentare la temperatura e pompa il calore dove serve. In effetti, milioni di case australiane hanno già pompe di calore sotto forma di frigoriferi e condizionatori d'aria a ciclo inverso acquistati per il raffreddamento. Possono anche riscaldarsi e risparmiare un sacco di soldi rispetto ad altre forme di riscaldamento!

Anche prima delle restrizioni sulla fornitura di gas russa, molti paesi europei stavano implementando le pompe di calore, anche nei climi freddi. Adesso, le politiche del governo stanno accelerando il cambiamento. Gli Stati Uniti, che negli ultimi anni hanno avuto gas molto a buon mercato, si sono uniti alla corsa: il presidente Joe Biden l'ha fatto dichiarata le pompe di calore sono “essenziali per la difesa nazionale” e ha ordinato di aumentare la produzione.

Il governo ACT sta incoraggiando l'elettrificazione degli edifici utilizzando pompe di calore, e lo è considerando la legislazione per imporre questo in nuovi insediamenti abitativi. Il governo del Victoria ha recentemente lanciato a Tabella di marcia per la sostituzione del gas e sta riformulando i suoi programmi di incentivazione verso le pompe di calore. Anche altri stati e territori stanno rivedendo le politiche.

Quanto sono grandi i risparmi sui costi energetici?

Rispetto a un termoventilatore elettrico o al tradizionale servizio di acqua calda elettrica, ritengo che una pompa di calore possa risparmiare il 60-85% sui costi energetici, che è un intervallo simile a Stime del governo ACT.

I confronti con il gas sono difficili, poiché le efficienze ei prezzi dell'energia variano molto. In genere, però, una pompa di calore costa circa la metà per il riscaldamento rispetto al gas. Se, invece di esportare la tua produzione solare in eccesso sul tetto, la usi per far funzionare una pompa di calore, ho calcolato che sarà fino al 90% in meno rispetto al gas.

Le pompe di calore fanno bene anche al clima. I miei calcoli mostrano che una tipica pompa di calore che utilizza l'elettricità media australiana dalla rete ridurrà le emissioni di circa un quarto rispetto al gas e di tre quarti rispetto a un ventilatore elettrico oa un pannello di riscaldamento.

Se una pompa di calore ad alta efficienza sostituisce il riscaldamento a gas inefficiente o funziona principalmente con il solare, le riduzioni possono essere molto maggiori. Il divario si sta allargando man mano che l'elettricità rinnovabile a emissioni zero sostituisce la generazione di carbone e gas e le pompe di calore diventano ancora più efficienti.Grafico a barre orizzontale che mostra i risparmi sui costi per una tipica casa che utilizza sistemi elettrici e split per il riscaldamento rispetto al riscaldamento a gas Dati: Roadmap per la sostituzione del gas dello Stato del Victoria 2022, CC BY

Come funzionano le pompe di calore?

Le pompe di calore oggi disponibili raggiungono un'efficienza del 300-600%, ovvero, per ogni unità di elettricità consumata, producono da tre a sei unità di calore. Le pompe di calore possono funzionare anche in condizioni di gelo.

Com'è possibile, quando l'efficienza massima dei tradizionali riscaldatori elettrici ea gas è del 100% e l'aria fredda è fredda?


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Non è magia. Pensa al tuo frigorifero, che è una piccola pompa di calore. All'interno del frigorifero c'è un pannello freddo chiamato evaporatore. Assorbe il calore dal cibo caldo e da altre fonti, perché il calore scorre naturalmente da un oggetto più caldo a un oggetto più freddo. Il motore elettrico sotto il frigorifero aziona un compressore che concentra il calore a una temperatura più alta, che scarica nella tua cucina. I lati e il retro di un tipico frigorifero si riscaldano mentre ciò accade. Quindi il tuo frigorifero raffredda il cibo mentre riscalda un po' la cucina.

Una pompa di calore obbedisce alle leggi della termodinamica, che le consentono di funzionare con efficienze dal 200% a oltre il 1,000% in teoria. Ma maggiore è la differenza di temperatura, meno efficiente è la pompa di calore.

 Se una pompa di calore ha bisogno di assorbire calore dall'ambiente, come può funzionare quando fa freddo? Ricorda che il tuo frigorifero mantiene freddo il congelatore mentre pompa il calore nella tua cucina. Le leggi della fisica sono in gioco. Quella che sperimentiamo come una temperatura fredda è in realtà piuttosto calda: è tutto relativo.

Lo spazio esterno è vicino a una temperatura nota come zero assoluto, zero gradi Kelvin o –273 ℃. Quindi una temperatura di 0 ℃ (alla quale l'acqua si congela), o anche la temperatura del congelatore consigliata di -18 ℃, è in realtà piuttosto calda rispetto allo spazio esterno.

Il problema principale per una pompa di calore in climi "freddi" è che il ghiaccio può formarsi sul suo scambiatore di calore, poiché il vapore acqueo nell'aria si raffredda e condensa, quindi si congela. Questo ghiaccio blocca il flusso d'aria che normalmente fornisce l'aria “calda” alla pompa di calore. Le pompe di calore possono essere progettate per ridurre al minimo questo problema.

Come scegliere la pompa di calore giusta per la tua casa?

La selezione di una pompa di calore adatta (più comunemente nota come condizionatore d'aria a ciclo inverso) può essere complicata, poiché la maggior parte dei consulenti è abituata a discutere le opzioni del gas. Risorse come tuacasa.gov.au, scelta.com.au e la popolare pagina Facebook La mia casa elettrica efficiente può aiutare.

Tutte le unità domestiche devono essere munite di etichette energetiche (vedi energyrating.gov.au): più stelle meglio è. L'indipendente FairAir Calcolatore web consente di stimare il fabbisogno di riscaldamento e raffrescamento di una casa e le dimensioni necessarie per mantenere il comfort.

Le pompe di calore più grandi sono più costose, quindi un sovradimensionamento non necessario può costare molto di più. Inoltre, l'isolamento, le correnti d'aria di tenuta e altre misure di efficienza dell'edificio consentono di acquistare una pompa di calore più piccola ed economica che consumerà ancora meno energia e fornirà un comfort migliore.

Quando si utilizza una pompa di calore, è molto importante pulire il filtro ogni pochi mesi. Un filtro bloccato riduce l'efficienza e la potenza di riscaldamento e raffreddamento. Se hai una pompa di calore più vecchia che non fornisce più tanto calore (o raffreddamento), potrebbe aver perso del refrigerante e richiedere un rabbocco.The Conversation

Circa l'autore

Alan Pere, Senior Industry Fellow, Università RMIT

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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