Come Funziona la Pompa di Calore del Condizionatore

Le pompe di calore sono dispositive estremamente efficienti utilizzate per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti. Per semplicità non entrerò in merito delle trasformazioni isobare, isocore ed adiabatiche, basti sapere che la pompa di calore si basa sui principi della termodinamica dove in un sistema esiste equilibrio tra pressione, temperatura e volume.

In pratica la pompa di calore di un condizionatore si basa su un principio fisico ben noto: il trasferimento di calore sfruttando la compressione di un gas, il suo raffreddamento forzato tramite una ventola e la successiva espansione. Cicli in cui viene acquisito e ceduto calore. In questo articolo, vedremo il funzionamento di una pompa di calore del condizionatore, così da comprendere i suoi componenti principali e i processi che la rendono efficace.

 

Componenti Principali

Una pompa di calore del condizionatore è costituita da quattro componenti principali:

1. Compressione
2. Condensazione
3. Espansione
4. Evaporazione

 

Il Ciclo di Refrigerazione

La pompa di calore opera tramite un ciclo di refrigerazione, che può essere suddiviso in quattro fasi principali:

1. Compressione
2. Condensazione
3. Espansione
4. Evaporazione

 

Vediamoli più in dettaglio:

1. Compressione

Il gas refrigerante nel circuito viene aspirato dal compressore. Il compressore è un componente chiave che aumenta la pressione e la temperatura del refrigerante. Questo processo di compressione trasforma il gas refrigerante in un gas caldo ad alta pressione.

2. Condensazione

Il gas caldo ad alta pressione viene trasferito al condensatore (in pratica il condensatore è il radiatore dell’unità esterna la cui ventola raffredda il gas ancora compresso), dove il calore accumulato per effetto della compressione, viene rilasciato nell’ambiente esterno. Questo rilascio di calore provoca la condensazione del refrigerante, trasformandolo in un liquido ad alta pressione al quale però è stato tolto calore tramite la ventola (il calore tolto è circa quello che verrà assorbito dall’ambiente interno per essere portato fuori).

3. Espansione

Poi il liquido refrigerante compresso passa attraverso la valvola di espansione, dove la sua pressione diminuisce drasticamente. Questo calo di pressione trasforma il refrigerante in un liquido a bassa pressione e bassa temperatura (più bassa di quella che aveva all’inizio), pronto per acquisire il calore del nostro salotto.

4. Evaporazione

Nella fase di evaporazione in fine, il refrigerante liquido a bassa pressione e bassa temperatura passa attraverso l’evaporatore (sarebbe l’unità interna in modalità raffreddamento d’estate), un componente che permette al refrigerante di assorbire calore dall’aria interna dell’ambiente (è sempre un radiatore con una ventola, solo che a questo punto il trasferimento di calore avviene dall’ambiente al liquido refrigerante, il contrario di come era successo nel condensatore). A questo punto il gas torna al compressore dove ricomincia il suo ciclo da capo.

 

Modalità di Riscaldamento e Raffreddamento

Una delle caratteristiche principali delle pompe di calore è la loro capacità di operare in modalità di riscaldamento e raffreddamento. Questo è reso possibile da una valvola reversibile, comunemente chiamata valvola a quattro vie, che può invertire la direzione del flusso del refrigerante.

• Modalità Raffreddamento: Il ciclo descritto sopra rappresenta la modalità di raffreddamento, dove il calore viene estratto dall’ambiente interno e rilasciato all’esterno.
• Modalità Riscaldamento: In modalità riscaldamento, la valvola reversibile cambia la direzione del flusso del refrigerante, permettendo alla pompa di calore di estrarre calore dall’aria esterna e trasferirlo all’interno dell’ambiente.

In pratica è come se portassi l’unità esterna dentro e quella interna fuori. Condensatore ed evaporatore si scambiano i ruoli, così il calore viene preso fuori e portato dentro casa.

 

Efficienza Energetica

Le pompe di calore sono note per la loro alta efficienza energetica. Rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali, come le caldaie a combustibile fossile, le pompe di calore possono fornire fino a quattro volte più energia sotto forma di calore rispetto all’energia elettrica consumata. Questo le rende una scelta economica ed ecologicamente sostenibile per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici.

 

Sapere come funziona la pompa di calore di un condizionatore permette di apprezzarne la fisica e tecnologia che c’è dietro questi dispositivi. Il loro principio di funzionamento basato sul trasferimento di calore, unito alla possibilità di operare sia in modalità di riscaldamento che di raffrescamento, le rende una soluzione versatile ed efficiente per il controllo della temperatura degli ambienti. Investire in una pompa di calore può significare non solo comfort abitativo, ma spesso anche un bel risparmio energetico e una riduzione dell’impatto ambientale.