Le pompe di calore ad aria hanno da tempo la reputazione di essere un’eccellente alternativa alle costose opzioni di riscaldamento come il petrolio o i battiscopa elettrici, ma molte marche non sono all’altezza quando si tratta di funzionare bene a temperature più fredde. Questo è cambiato con l’introduzione delle pompe di calore per il freddo, che sono pompe di calore specificamente progettate per il freddo, come la nostra pompa di calore aria-acqua.
Ma cosa rende una pompa di calore adatta al freddo? E cosa significa questo termine? Sfortunatamente, mentre molte pompe di calore sono pubblicizzate come pompe di calore per il clima freddo, poche sono dotate di caratteristiche che le rendono più performanti delle pompe di calore convenzionali quando le temperature scendono, e pochi produttori elencano l’intervallo di temperatura effettiva della pompa di calore.
Oggi cambieremo questa situazione guidandovi attraverso le caratteristiche uniche che rendono le nostre pompe di calore a fonte d’aria più performanti quando fa freddo, e vi mostreremo le efficienze reali che le nostre pompe di calore raggiungono a diverse temperature esterne.
Design ispirato
Quando si tratta del layout generale della macchina, abbiamo attinto alla nostra esperienza e conoscenza nel campo delle pompe di calore geotermiche per informare il design delle pompe di calore a fonte d’aria. Le pompe di calore geotermiche sono le ultime pompe di calore per il freddo (che spiegheremo più avanti), in parte perché la pompa di calore si trova all’interno della casa in uno spazio asciutto e condizionato. Mettere la pompa di calore all’interno riduce l’usura dei componenti principali della pompa di calore e aumenta la longevità della macchina.
Ecco perché le pompe di calore nordiche ad aria hanno la maggior parte dei loro componenti all’interno, dove sono al riparo dalle intemperie e al sicuro da madre natura. Le uniche parti della pompa di calore che si trovano all’esterno sono:
- lo scambiatore di calore
- il ventilatore che muove l’aria attraverso lo scambiatore di calore
- la valvola di espansione elettronica
Logica di sbrinamento intelligente
Quando una pompa di calore funziona in modalità riscaldamento, la brina si accumula sullo scambiatore di calore esterno. Questo è un fenomeno naturale, ma la brina agisce come un isolante e riduce l’efficienza della pompa di calore riducendo il trasferimento di calore dall’aria esterna alla batteria. Per eliminare la brina, la pompa di calore passa attraverso un ciclo di sbrinamento in cui passa alla modalità di raffreddamento. In modalità di raffreddamento, sposta il calore dalla casa all’aria esterna. La pompa di calore scioglie la brina, passa di nuovo in modalità riscaldamento e continua a riscaldare la casa. La maggior parte delle pompe di calore a fonte d’aria sbrinano con un timer, il che può portare a sbrinamenti parziali (dove una parte della serpentina non si sbrina completamente) o a troppi sbrinamenti inutili, il che è inefficiente.
Tutte le pompe di calore a fonte d’aria Nordic sono dotate di una logica di sbrinamento intelligente. La logica di sbrinamento intelligente è un programma eseguito dalla scheda di controllo della pompa di calore che utilizza diversi input per determinare esattamente quando la pompa di calore deve eseguire un ciclo di sbrinamento sulla batteria dell’aria esterna. Poiché la logica di sbrinamento intelligente assicura che la pompa di calore sbrini solo quando è necessario, questo programma massimizza automaticamente l’efficienza della pompa di calore e minimizza i costi operativi.
Funzionamento intelligente della ventola
Un problema spesso menzionato dai proprietari di case con pompe di calore che non sono progettate per il freddo è che la neve spesso intasa l’unità esterna, impedendone il funzionamento. Con una pompa di calore ad aria Nordic, quando la temperatura esterna scende al punto in cui la neve è possibile, un sensore di temperatura esterna invia un segnale alla scheda di controllo per attivare il ventilatore esterno a bassa velocità, anche se la pompa di calore non è in funzione. Questo funzionamento a bassa velocità della ventola impedisce alla neve di accumularsi all’interno dell’unità.
Abbiamo aggiunto un kit di gambe e rimosso una bacinella di drenaggio
La parte esterna della pompa di calore ha altre due caratteristiche che la rendono unica per il funzionamento in condizioni di freddo. In primo luogo, non c’è nessuna vaschetta di drenaggio sul fondo della pompa di calore, infatti, non c’è nessun fondo. Questo è così che la condensa non gocciola dallo scambiatore di calore e si congela, possibilmente accumulandosi nella vaschetta e/o rompendo la bobina. Invece, l’umidità sgocciola direttamente sul terreno. La parte esterna della pompa di calore viene anche fornita con un kit opzionale di gambe per sollevarla e allontanarla dalla neve, in modo che non venga sepolta in una neve se madre natura decide di venire a chiamare.
Fonte d’aria & Gamma di temperatura effettiva della pompa di calore geotermica
Mentre le nostre pompe di calore ad aria funzionano fino a -4°F (-20°C), più l’aria esterna è fredda, più la pompa di calore dovrà lavorare per produrre calore per la vostra casa. Si può misurare quanto bene una pompa di calore produce calore usando una formula chiamata coefficiente di prestazione.
Il coefficiente di prestazione misura essenzialmente quanta energia viene prodotta per uno specifico input energetico e lo esprime come un numero. Per esempio, se una pompa di calore richiede 1 watt di energia in entrata per produrre 4 watt di energia in uscita, avrebbe un COP o 4/1 o 4.0. I tre watt supplementari di energia provengono o dall’aria (per le pompe di calore ad aria) o dalla terra (per le pompe di calore geotermiche). Potete trovare una spiegazione più dettagliata del COP della pompa di calore al link.
Le pompe di calore geotermiche hanno un COP costante perché la loro fonte di calore (la terra) non fluttua mai in temperatura. Il terreno mantiene sempre una temperatura costante, non importa quanto freddo o caldo faccia fuori. Questa fonte di calore stabile rende le pompe di calore geotermiche l’ultima pompa di calore per il clima freddo, ma le pompe di calore di fonte d’aria possono ancora ottenere il lavoro fatto. Le pompe di calore a fonte d’aria hanno un COP fluttuante perché la loro fonte di calore (l’aria) fluttua al variare della stagione.
Per aiutarvi a togliere un po’ di mistero da questi COP fluttuanti e darvi un’idea dell’intervallo di temperatura effettiva della pompa di calore e delle efficienze a temperature esterne gelide, abbiamo mappato come le nostre pompe di calore si comportano a temperature diverse.
I dati di cui sopra sono stati presi da una ATW-65 e dall’equivalente pompa di calore geotermica (W-65) su un anello geotermico aperto e chiuso.
Come potete vedere, più calda è l’aria esterna, meglio si comporta la pompa di calore ad aria. Quando la temperatura dell’aria esterna scende, la pompa di calore deve lavorare di più, quindi diventa meno efficiente. Il COP continua a scendere fino a raggiungere una temperatura esterna di -4°F (-20°C). -4°F è il limite inferiore dell’intervallo di temperatura effettiva della nostra pompa di calore ad aria. A temperature inferiori, la pompa di calore si spegne e subentra il calore elettrico di riserva. Il calore di riserva protegge il compressore e preserva la longevità della macchina. Il calore di riserva può anche accendersi periodicamente a temperature più calde se la pompa di calore da sola non può soddisfare il carico termico della vostra casa. Il calore di riserva elettrico ha un COP di 1,0.
Noterete anche che le linee della pompa di calore geotermica sono più alte e rimangono costanti. Questo perché il terreno non oscilla in temperatura come fa l’aria esterna, quindi una pompa di calore geotermica non perderà mai efficienza (tranne in casi estremi), e non ha mai bisogno di calore di riserva. Le pompe di calore a fonte d’aria possono essere ottimizzate per il riscaldamento con il freddo, ma le pompe di calore geotermiche saranno sempre la pompa di calore per il freddo per eccellenza.