1. Contesto Termodinamico
Basandosi sul ciclo di Carnot, il COP massimo teorico di una pompa di calore aria-acqua è definito come:
COP_max = T_calda / (T_calda - T_fredda)
Dove T è la temperatura assoluta in Kelvin. La formula mostra che minore è la differenza di temperatura tra la sorgente e il pozzo, maggiore è l'efficienza.
Nei sistemi reali, la temperatura di esercizio effettiva è molto inferiore a questo massimo teorico. Secondo l'ASHRAE Handbook (2020), le moderne pompe di calore aria-acqua raggiungono tipicamente solo il 40% - 60% del limite di Carnot a causa delle perdite termodinamiche e delle inefficienze dei componenti.
Considerazioni ingegneristiche: Il principio di Carnot è un punto di riferimento prezioso, ma il comportamento reale del sistema è determinato dalle prestazioni del compressore, dalle proprietà termofisiche del refrigerante e dalle strategie di controllo del sistema.
2. Dati sul campo
L'European Air Source Heat Pump Association (EHPA) fornisce i risultati dei test di prestazione stagionali che evidenziano l'impatto dell'abbassamento delle temperature ambiente:
Quando la temperatura esterna scende da 7°C a -7°C:
Il COP della pompa di calore aria-acqua scende da 4,2 a 3,1 (-26%)
Il COP della pompa di calore geotermica scende da 5,1 a 4,3 (-16%)
Questi andamenti sono prevalenti nelle zone climatiche con maggiore richiesta di riscaldamento. Ad esempio, nella Finlandia meridionale, alcune unità residenziali hanno registrato valori di COP inferiori a 2,0 durante periodi prolungati di freddo.
3. Meccanismi di riduzione del COP
Le temperature esterne più basse possono causare un calo significativo del COP delle pompe di calore aria-acqua per i seguenti motivi:
1) Pressione di evaporazione inferiore, rapporto di compressione del compressore più elevato e maggiore consumo di energia
2) Riduzione del flusso di massa del refrigerante, che compromette il trasferimento di calore all'evaporatore
3) Cicli di sbrinamento frequenti, che consumano energia ausiliaria e interrompono il funzionamento a regime stazionario
1. Contesto Termodinamico
Basandosi sul ciclo di Carnot, il COP massimo teorico di una pompa di calore aria-acqua è definito come:
COP_max = T_calda / (T_calda - T_fredda)
Dove T è la temperatura assoluta in Kelvin. La formula mostra che minore è la differenza di temperatura tra la sorgente e il pozzo, maggiore è l'efficienza.
Nei sistemi reali, la temperatura di esercizio effettiva è molto inferiore a questo massimo teorico. Secondo l'ASHRAE Handbook (2020), le moderne pompe di calore aria-acqua raggiungono tipicamente solo il 40% - 60% del limite di Carnot a causa delle perdite termodinamiche e delle inefficienze dei componenti.
Considerazioni ingegneristiche: Il principio di Carnot è un punto di riferimento prezioso, ma il comportamento reale del sistema è determinato dalle prestazioni del compressore, dalle proprietà termofisiche del refrigerante e dalle strategie di controllo del sistema.
2. Dati sul campo
L'European Air Source Heat Pump Association (EHPA) fornisce i risultati dei test di prestazione stagionali che evidenziano l'impatto dell'abbassamento delle temperature ambiente:
Quando la temperatura esterna scende da 7°C a -7°C:
Il COP della pompa di calore aria-acqua scende da 4,2 a 3,1 (-26%)
Il COP della pompa di calore geotermica scende da 5,1 a 4,3 (-16%)
Questi andamenti sono prevalenti nelle zone climatiche con maggiore richiesta di riscaldamento. Ad esempio, nella Finlandia meridionale, alcune unità residenziali hanno registrato valori di COP inferiori a 2,0 durante periodi prolungati di freddo.
3. Meccanismi di riduzione del COP
Le temperature esterne più basse possono causare un calo significativo del COP delle pompe di calore aria-acqua per i seguenti motivi:
1) Pressione di evaporazione inferiore, rapporto di compressione del compressore più elevato e maggiore consumo di energia
2) Riduzione del flusso di massa del refrigerante, che compromette il trasferimento di calore all'evaporatore
3) Cicli di sbrinamento frequenti, che consumano energia ausiliaria e interrompono il funzionamento a regime stazionario
