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 calore dall'esterno, lo concentra (mediante un compressore elettrico) per aumentare la temperatura e pompa il calore dove è necessario. 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 pompe di calore, anche nei climi freddi. Ora, 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 ha dichiarato che 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 sta valutando la legislazione per imporre ciò nei nuovi complessi residenziali. Il governo del Victoria ha recentemente lanciato una tabella di marcia per la sostituzione del gas e sta riformulando i suoi programmi di incentivi verso le pompe di calore. Anche altri stati e territori stanno rivedendo le politiche.

È un grande giorno per le pompe di calore. Leggi la nostra dichiarazione per comprendere il significato dell'annuncio del Defense Production Act di @POTUS.:https://t.co/HAayg9lcIX pic.twitter.com/D9WYqDp19J

— Rewiring America (@rewiringamerica) 6 giugno 2022

Quanto è grande il risparmio 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, un intervallo simile alle 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.

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 e a gas è del 100% e l'aria fredda è fredda?

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.

Outer space is close to a temperature known as absolute zero, zero degrees Kelvin, or—273℃. So a temperature of 0℃ (at which water freezes), or even the recommended freezer temperature of -18℃, is actually quite hot relative to outer space.

The main problem for a heat pump in "cold" weather is that ice can form on its heat exchanger, as water vapor in the air cools and condenses, then freezes. This ice blocks the air flow that normally provides the "hot" air to the heat pump. Heat pumps can be designed to minimize this problem.

How do you choose the right heat pump for your home?

Selecting a suitable heat pump (more commonly known as a reverse-cycle air conditioner) can be tricky, as most advisers are used to discussing gas options. Resources such as yourhome.gov.au, choice.com.au and the popular Facebook page My Efficient Electric Home can help.

All household units must carry energy labels (see energyrating.gov.au):the more stars the better. The independent FairAir web calculator allows you to estimate heating and cooling requirements of a home and the size needed to maintain comfort.

Bigger heat pumps are more expensive, so unnecessary oversizing can cost a lot more. Also, insulating, sealing drafts and other building efficiency measures allow you to buy a smaller, cheaper heat pump that will use even less energy and provide better comfort.

When using a heat pump, it is very important to clean its filter every few months. A blocked filter reduces efficiency and the heating and cooling output. If you have an older heat pump that no longer delivers as much heat (or cooling), it may have lost some refrigerant and need a top-up. + Esplora ulteriormente

Next-gen heat pump could cut energy bills and carbon emissions

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.