Pompe di calore, ma convengono veramente?

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Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da Ferrobattuto » 1 mar 2018, 15:10

In questi giorni, in cui il maltempo e le basse temperature hanno imperversato nella Penisola, mi è capitato di dover andare per uffici pubblici o anche in alcune case private in cui il riscaldamento era esclusivamente con pompe di calore, e....... Si battevano letteralmente i denti dal freddo. Mi sono chiesto in questi casi quanta efficienza ci si possa aspettare da congegni simili.
Non mi intendo di marche e modelli, in quanto io per il riscaldamento sono piuttosto "tradizionalista", per cui eliminando l'idea di un riscaldamento puramente elettrico con resistenze, l'unica alternativa che mi viene in mente è che si possa bruciare qualcosa per ottenere calore. Per cui mi sono chiesto che efficienza "reale" possa avere un sistema simile. Si trova in rete che mediamente il COP di una pompa di calore sia intorno a 2,5 (si pone 3,3 con 10°C e poco più di 2 con -8°C), un po' di più con temperature sopra lo zero, un po' di meno con temperature leggermente sotto.
Però...... Se il calore viene prelevato dall'esterno per portarlo all'interno, nel caso peggiore, che poi è quello che al momento interessa, con un COP di due significa che per ogni KWh di energia elettrica consumata si abbia l'equivalente di 2KWh di calore "trasportato".
Ma quanto scalda una stufa elettrica da 2KW in un'ora di accensione? E se la temperatura esterna, come in questi giorni, è di 7-8 gradi sotto zero, che temperatura avrà l'aria erogata all'interno?
Io non me ne intendo tanto, per cui lascio la risposta del quesito a chi ne sa più di me.
Comunque ho fatto un'altra considerazione: una centrale termoelettrica a gas, a doppia conversione, per cui delle più efficienti (quelle a carbone o a petrolio ne hanno un po' di meno), ha un rendimento tra combustione ed elettricità che, dicono, "sfiora" il 60%. Un 6,5% si perde nel trasporto (rendimento dei trasformatori, perdite per effetto Joule sui conduttori, ecc ecc), per cui "alla presa di corrente" ci arriva un 33,5%. Se il COP è di 2,5 è come se avessimo un rendimento di combustione medio del 83,75%, che in inverno e con temperature basse è sicuramente di meno.
Bruciando direttamente il gas in una caldaia casalinga si ottengono rendimenti discretamente superiori: https://www.google.it/url?sa=t&rct=j&q= ... EIvyodSXVy
Il link riporta a questo PDF qui:
Rendimento di combustione.pdf
(103.61 KiB) Scaricato 111 volte
Soprattutto per caldaie di nuova generazione.
Insomma, per come la vedo io, se fuori in calore c'è allora è facile che una pompa di calore lo trasporti all'interno, ma se fuori la temperatura è bassa come in questi giorni, l'aria in uscita da un "coso" del genere, avrà una temperatura adeguata a portare l'aria dell'appartamento almeno sui 16-17°C? E per un normale appartamento da 80m² quante ce ne vorranno? Di che potenza? E quante ore al giorno dovranno rimanere accese?
Parlando coi rivenditori e con gli installatori si sentono veri e propri "miracoli", specialmente sugli ultimi tipi con motore pilotato da inverter.
Ma la verità, qual'è?......
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da jpquattro » 1 mar 2018, 17:11

Lasciamo perdere per un attimo i miracoli e anche i calcoli sul rendimento...
Io ti posso raccontare le esperienze fatte con il condizionamento di un piccolo centro di calcolo.
Quello che succede in sostanza è che il lato freddo della pompa di calore in certe condizioni forma ghiaccio che ostruisce lo scambiatore e blocca la pompa di calore. E' chiaro che se il lato freddo è esposto ad un ambiente molto umido il ghiaccio si formerà molto rapidamente... Per evitare questo problema alcuni condizionatori hanno una resistenza elettrica per sciogliere il ghiaccio... ma in queste condizioni il tuo co$to$i$$imo condizionatore si trasforma in una stufetta elettrica...

L'altra considerazione che posso fare è riguardo gli intervalli di temperatura: fissato il gas usato e le pressioni la pompa di calore funziona solo se il lato freddo è più caldo di una certa temperatura e il lato caldo più freddo di un dato limite. Per cambiare questi limiti bisogna cambiare il gas usato e probabilmente tutto il resto della macchina.
Le pompe di calore sono fatte per essere usate prima di tutto come condizionatori e il gas usato e scelto per funzionare bene con il lato freddo nei paraggi dello zero e quello caldo a temperature "umane".
Se si superano questi limiti la pompa di calore non funziona. Se si usa una pompa di calore in alto adige per scaldare bisogna avere il lato freddo immerso nella falda, possibilmente profonda... in questo modo la temperatura esterna è sufficientemente alta d'inverno e sufficientemente bassa d'estate per far funzionare tutto bene... ma gli impianti di condizionamenti con sistema liquido - liquido e presa dalla falda costano un sacco di soldi... Se usi un sistema aria-aria il tuo riscaldamento si bloccherà o supererà i suoi limiti di funzionamento proprio quando serve di più...

Paolo

Post Scriptum questi sono fra i tanti motivi per cui ipotizzo l'uso ti unità Stirling anche per il condizionamento domestico...

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da Ferrobattuto » 1 mar 2018, 18:31

Invece quello che mi intriga di più è proprio in discorso "rendimento".
Petrolio o carbone o gas -> calore -> elettricità -> trasporto -> pompa di calore -> calore di nuovo.
Una catena di conversioni, con relative perdite percentuali, che assommate alla fine danno una percentuale di una percentuale di una percentuale...... Finale generalmente molto bassa.
Dal punto di vista dell'utente comune può essere conveniente, non avendo altri mezzi o altre possibilità, installare una pompa di calore invece di una stufa elettrica, ma dal punto di vista energetico? Si parla tanto di ambiente, di CO² ecc, da quel punto di vista è conveniente o meno? O è solo l'ennesima trovata commerciale? Oltretutto, se non vado errato, i gas di compressione usati, e che prima o poi vanno comunque dispersi nell'ambiente, sono altrettanto dannosi dei sottoprodotti di combustione del petrolio o del carbone, che comunque vanno bruciati ugualmente.
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da eneo » 1 mar 2018, 19:24

Esperienza diretta, per riscaldamento di un locale di circa 70mq usiamo un condizionatore ad inverter marca Mitsubishi, riscalda l'ambiente in poco tempo e il suo lavoro lo fa' egregiamente, il problema c'e' quando le temperature scendono sotto lo zero, a quel punto consuma di piu' e riscalda di meno di un semplice scaldino elettrico, perche' ogni tanto si ferma e deve sbrinare l'unita' esterna. Le pompe di calore sono ottime se lo scambio termico avviene nel sottosuolo o nelle falde dove la temperatura e' quasi costante.
Le normali auto bloccano il funzionamento del clima con temperature inferiori ai 5°C.
Impianto fotovoltaico monocristallino 2.195kwp n°5 canadian solar 180wp, n°1 trina solar 185wp, n°6 solarworld 185wp, batteria 24v 157+157Ah SMA tubolare, regolatore di carica tristar ts45 pwm e epsolar landstar pwm 30A, inverter steca PI1100, Plc di gestione impianto, eolico 300w 24v.
Impianto camper pannello kyocera 140wp, regoltore steca prs1010 e batteria 80Ah SMa

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da jpquattro » 1 mar 2018, 19:29

Forse i conti li dovremmo fare tenendo conto anche dei costi...
La centrale termoelettrica (ma non tutte sono termoelettriche...) brucia combustibili meno costosi del metano che bruci a casa, meno raffinati, che possono essere usati perché a quel livello di scala i sistemi i controllo della combustione e di abbattimento degli inquinanti possono essere enormemente più complessi di quelli che puoi usare tu... poi sono anche meno tassati e venduti a prezzi sostanzialmente inferiori a quelli che puoi spuntare tu, per questo l'operazione può apparire competitiva, specie se i conti si fanno con il COP ottimale (diciamo superiore a 3), ed è questo il confronto che fa l'utente medio...
Poi se i conti si fanno quando fa freddo davvero, allora pure il cop crolla... almeno per i sistemi aria-aria.
Bisogna però tenere conto che sistemi del genere possono essere validi se si dispone di energia idroelettrica o eolica o comunque non termoelettrica e comunque in ambienti in cui la temperatura minima mai registrata e al minimo poco inferiore a zero.

Paolo

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da Ferrobattuto » 1 mar 2018, 19:51

Bhè, certo, se uno ha un megaimpianto solare tipo Hal9000 (o qualsiasi altra fonte di energia elettrica autonoma), le pompe di calore convengono sicuramente. Tutt'al più durante periodi particolarmente freddi un aiutino col metano o col GPL.
Comunque sia i normali sistemi aria-aria installabili in casa, a quanto posso vedere, al di sotto dello zero centigrando sono inefficaci.
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da jpquattro » 1 mar 2018, 21:20

Distinguiamo: se hai una pompa di calore aria-aria quando la usi per scaldare, la parte fredda è all'esterno, alla temperatura esterna.
Se fuori c'è -5 la parte fredda deve andare a -15 (è un esempio, non numeri certi) per farsi scaldare dall'aria esterna.
Sembra un assurdità, ma funziona così. a temperature così basse

Se hai un sistema con il lato freddo nella falda, per male che vada la falda è sempre sopra a zero... almeno se l'acqua è liquida.
Il lato freddo deve andare al peggio a 0 o poco più per acquisire la stessa quantità di calore da pompare all'interno (a temperatura più alta) se parti da una temperatura più alta il COP resta alto (si arriva anche a 6... almeno dicono loro) e anche se fuori fa un freddo che uccide gli orsi polari l'impianto funziona.

Le condizioni di lavoro sono nettamente diverse... Se hai un impianto serio i risultati sono seri... Però solo la pompa di calore costa molte migliaia di euro, poi ci devi aggiungere il pozzo per prelevare l'acqua di falda o per inserire lo scambiatore in profondità... insomma sono soldi...

Paolo

Altro Post Scriptum.
Credo che una differenza di cui si dovrebbe tenere conto è che una pompa di calore la puoi alimentare con energia prodotta da sorgenti non inquinanti (fotovoltaico idroelettrico eolico...) lo stesso non si può dire per il riscaldamento a combustibile (si lo so, i pellets e tutti i combustibili di origine vegetale non sono, almeno al primo livello, inquinanti, ma poi se vai a guardare bene inquinano un bel po' anche loro: polveri sottili, ossidi di azoto ecc. ecc.)

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da unimatrixzero » 2 mar 2018, 20:55

eccomi con la mia esperienza personale,
la mia attività lavorativa occupa l'intero piano di un palazzo, è in totale intorno ai 200 metriquadrati, soffitto altro 4 metri, il tutto diviso in 3 parti (cartongesso) , 2 locali anteriori diciamo lato serrande da 50 metri cadauno adibiti a negozio e ufficio / laboratorio e altri 100 di chiamiamolo retro adibito a magazzino.
fortunatamente questo locale era ai tempi (20 anni fa) adibito ad autosalone, quindi locale unico (che mi son poi diviso a mio piacimento) e cosa decisamente importante slacciato dal sistema di riscaldamento condominiale, unico neo nessuna canna fumaria quindi possibilità di inserire stufe, solo il ritorno all'allaccio al condominio .
per farla breve ho inserito due condizionatori indipendenti con pompa di calore da 12.000 btu , uno per ogni vano anteriore e siccome sono al nord e la temperatura spesso e volentieri scende sotto zero per cui rendimento del sistema molto ridotto ho installato gli scambiatori nel retro ossia nel magazzino invece che all'esterno (nb il riscaldamento / raffreddamento del magazzino nn mi serve) .
ormai sono 20 anni che uso questo sistema, consuma decisamente poco (in confronto ad essere allacciato alla caldaia condominiale) e scalda / raffredda in maniera veloce e direi egregia nonostante i soffitti siano 4 metri, accendo la parte che mi serve o eventualmente entrambi, ho sostituito un blocco pompa 1 sola volta e una ricarica dell'altro .
mi ritengo più che soddisfatto !!
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da n33 » 2 mar 2018, 21:47

Sì ma sbaglio o unimatrixzero hai anche qualche poster/calendario per migliorare il riscaldamento? :D
Da qualche parte ho letto del "frigo" da deserto sfruttando l'irraggiamento del corpo nero, potrebbe aiutare rivestire la parte esterna con una superficie oscurante?

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da unimatrixzero » 2 mar 2018, 22:45

n33 ha scritto:
2 mar 2018, 21:47

Da qualche parte ho letto del "frigo" da deserto sfruttando l'irraggiamento del corpo nero, potrebbe aiutare rivestire la parte esterna con una superficie oscurante?
cosa significa ?!
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da mastrovetraio » 2 mar 2018, 23:41

Il "corpo nero" è una elucubrazione fisica che serve a capire i fenomeni, ma è difficile app!icare alla realtà. D'inverno dipingere di nero la parte esterna ( detta condensatore) potrebbe servire se ci fosse sole battente. Forse in montagna... Ma lo scambiatore di calore gas-aria ha le alette di alluminio, è praticamente impossibile esporle al sole, e poi d'estate sarebbe controproducente, dovrebbero essere bianche di giorno e nere di notte. In parole povere, roba che funziona solo a chiacchiere, e sul tubo.

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da n33 » 2 mar 2018, 23:50

Io ricordavo studi di zoologia, mi pare di ricordare qualche specie con estremità più scure in ambienti freddi e un pdf.

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da mastrovetraio » 3 mar 2018, 12:39

Lascia perdere la zoologia, esiste (come minimo) Wikipedia. https://it.m.wikipedia.org/wiki/Corpo_nero

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da Dolomitico » 4 mar 2018, 17:26

Questo è un'argomento che mi ha lasciato anche a me parecchi interrogativi,vedo che molti adesso tendono a montare impianti a pavimento,ma che poi in realtà più che scaldare veramente tendono a rendere accettabile l'ambiente in cui si vive,definirlo caldo è un'altra cosa.
Forse centra anche il calore percepito,se fuori fa - 10 e ci si vuole scaldare con 20° la vedo un pò dura,una stufa rovente sarebbe sicuramente gradita.
Alla fine sarebbe da calcolare se le calorie per scaldare un ambiente con i 2 sistemi sono le stesse,la fonte con cui si aziona la pompa di calore ecc..ecc...
Qui da me so che per farle funzionare bene usano fare trivellazioni in profondità,e allora si funzionano anche in inverno.
Secondo me è una cosa talmente soggettiva,dipende dal tipo di casa,l'isolamento,il clima,e la possibilità di usare o meno fonti alternative.
Faccio un parallelo,stavo ragionando se montare dei pannelli termici per l'estate,poi ho scoperto che il puffer non è predisposto,e visto il costo dei pannelli solari usati che si trovano a 60/80€ si fa presto a prendere 5 pannelli e una resistenza a 24v,e il problema è potenzialmente risolto,e pure economicamente.
Pure usando lo stesso sistema con una stufetta elettrica potrebbe funzionare?immagino di si,Nelle mezze stagioni specialmente,in inverno con il sole basso forse meno.
Forse la tecnologia permetterà dei miglioramenti,con un serbatoio di accumulo magari da accumulare calore per sfruttarlo con una pompa di calore si potrebbe avere una maggiore ampiezza di temperatura sfruttabile.

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da mastrovetraio » 4 mar 2018, 17:54

Dolomitico, un abbraccio. Sognamo da anni gli stessi sogni... Figurati che sono arrivato ad indagare il raffreddamento dei sommergibili nucleari Russi, usavano come "liquido" una lega PiomboStagnoBismuto, diventa liquida ad un centinaio di gradi e vaporizza a circa 1500°C, l'ideale per una parabola lineare ed un accumulo termico di lungo periodo, basterebbero 2~5 metricubi di pietrisco ben isolato sottoterra, bagnato dal PbSnBi a 400~500°.
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da Dolomitico » 4 mar 2018, 18:53

Si,lo so che a molti sembrerà folia,ma se non si esce dal "classico" e non si sperimentano strade nuove non si può cambiare le cose.
Tempo fa avevo provato a immaginare un sistema con un serbatoio da 10.000 litri o forse più...di liquido...Acqua?...olio?....sale? non lo so,in effetti anche i metalli come il piombo o lo stagno diventati liquidi sono ottimi,e non si incendiano come vettori termici.
Ovviamente all'alzarsi della temperatura diminuiscono gli ingombri.
Su una casa tipica si può calcolare il fabisogno termico in un'anno,e "virtualmente" si potrebbe pensare ad un sistema di accumulo...almeno parziale.
Allora si che tutti i sistemi cambierebbero marcia.
Le pompe di calore "usano" l'aria come serbatoio virtualmente infinito di calore ottenibile,questo è vero se l'energia per funzionare è un'eccesso autoprodottotanto meglio,ma con il calo diprezzo dei moduli fotovoltaici diventa competitivo realizzare impianti non ortodossi,ovvero un sistema di soli pannelli per alimentare una resistenza,o una pompa di calore,senza batterie,e quindi meno costi.
Secondo me siamo appena all'inizio di una rivoluzione in questo campo che stravolgerà completamente il sistema attuale,ovviamente ci vorrà tempo....ma è inevitabile.

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da Ferrobattuto » 4 mar 2018, 19:14

@Mastro
Roba costosa, però....... Qualche metrocubo di lega Piombo-Stagno-Bismuto sai quanto costa? Giusto per scopi militari o scientifici. Allora perché mettere pietrisco? Meglio mettere sfere di qualche materiale che abbia un calore specifico molto alto. ;) E come coibentazione magari un intercapedine sotto vuoto. :woot:
@Dolomitico
L'acqua è uno dei materiali con maggior calore specifico, per cui avendo molta acqua ben coibentata hai un grosso accumulo.
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da mastrovetraio » 4 mar 2018, 19:43

@Ferro infatti, bisogna usare i "sali fusi" come liquido termovettore, costa una frazione del PbSnBi e si trova al consorzio agrario. Le pietre come serbatoio termico sono molto meg!io dell'acqua, che a 400°C non vuole star ferma... Sarebbe meglio rottame di ferro, ma andrebbe sminuzzato, la forma ideale sarebbero le sferette. Certamente andrebbe tutto sottoterra, con una buona coibentazione. Ho letto di serbatoi con una autonomia di 180 giorni, ma anche durante questo inverno ci sono state molte giornate di sole pieno. Certo, il sole invernale non ha la stessa potenza, ci vorrebbero parabole lineari delle dimensioni di un garage per due automobili messe in fila, da usare come parabola nei giorni buoni, e come garage nei cattivi...

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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da Ferrobattuto » 4 mar 2018, 20:14

Quella dei sali fusi la sapevo, Rubbia ci ha fatto su un sistema per lo sfruttamento di energia termosolare per generazione di energia elettrica anche di notte, proprio accumulando calore con quei sali.
Però qui si parlava di pompe di calore "normali"..... :D Anche se sognare non costa niente. ;)
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Re: Pompe di calore, ma convengono veramente?

Messaggio da n33 » 10 mar 2018, 0:20

Se no parliamo anche dei pannelli termodinamici che mi sembra di aver capito abbiano range ottimale tipo le pompe di calore.
Con i sali fusi per scaldarsi le mani basteranno 5 cmc :D

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