Una pompa di calore aria-aria (ASHP) è un sistema di riscaldamento e raffreddamento altamente efficiente. Tuttavia, per garantire un comfort interno costante, è spesso dotata di riscaldamento elettrico di riserva, noto anche come "riscaldamento ausiliario" o "riscaldamento di emergenza". La necessità di questo riscaldamento di riserva deriva da considerazioni relative alla termodinamica, alla meccanica operativa e all'economia.
1. Capacità di riscaldamento ridotta in condizioni di freddo (punto di equilibrio)
Le pompe di calore funzionano estraendo calore dall'aria esterna e trasferendolo all'interno. Man mano che la temperatura esterna scende, diventa sempre più difficile per il sistema estrarre calore, causando un calo della capacità di riscaldamento della pompa di calore. Contemporaneamente, poiché il calore viene disperso dalla casa verso l'ambiente esterno freddo, la domanda di riscaldamento dell'edificio aumenta. La temperatura alla quale la capacità di riscaldamento della pompa di calore corrisponde esattamente al carico di riscaldamento della casa è nota come "punto di equilibrio". Quando la temperatura esterna scende al di sotto di questo punto, la pompa di calore non è più in grado di soddisfare da sola la domanda di riscaldamento; a questo punto, è necessario il riscaldamento elettrico di riserva per mantenere la temperatura interna.
2. Ciclo di sbrinamento
In condizioni fredde e umide, l'umidità presente nell'aria può condensarsi e accumularsi sulle serpentine esterne della pompa di calore, formando uno strato di ghiaccio che ne compromette la capacità di riscaldamento. Per rimuovere questo ghiaccio, il sistema inverte temporaneamente il suo funzionamento (passando alla modalità di raffreddamento) per sciogliere il ghiaccio. Durante questo ciclo di sbrinamento, il sistema di riscaldamento elettrico di riserva si attiva automaticamente per evitare che aria fredda venga soffiata in casa attraverso le bocchette.
3. Dimensionamento del sistema e considerazioni economiche
Quando si dimensiona un sistema HVAC, è necessario tenere conto sia dei carichi di raffreddamento estivo che di quelli di riscaldamento invernale. In molti climi, la capacità dell'apparecchiatura richiesta per il raffreddamento estivo di picco è inferiore a quella richiesta per il riscaldamento invernale di picco. Per evitare un sovradimensionamento della pompa di calore, che potrebbe portare a una scarsa deumidificazione in estate, costi iniziali più elevati dell'apparecchiatura e cicli frequenti (avvio e arresto) dell'unità, gli installatori dimensionano tipicamente il sistema per allinearlo meglio al carico di raffreddamento o al carico di riscaldamento medio. Durante i giorni o le settimane più fredde dell'inverno, il sistema attiva il riscaldamento ausiliario elettrico per colmare in modo economicamente vantaggioso qualsiasi deficit di riscaldamento.
4. Ridondanza di emergenza
Il riscaldamento ausiliario funge anche da vitale salvaguardia. Nel caso in cui il compressore principale della pompa di calore si guasti, o se il sistema incontra un freddo estremo che supera i suoi limiti di progettazione, il sistema di riscaldamento ausiliario elettrico garantisce che le tubature domestiche non gelino e non scoppino, mantenendo al sicuro gli occupanti della casa.
Compromessi di efficienza
È importante notare che il riscaldamento ausiliario a resistenza elettrica è significativamente meno efficiente della pompa di calore stessa. Mentre le moderne pompe di calore aria-aria possono mantenere un Coefficiente di Prestazione (COP) di 1,75 o superiore anche in condizioni di freddo, il riscaldamento a resistenza elettrica ha un COP di solo 1,0, il che significa che produce esattamente un'unità di calore per ogni unità di elettricità consumata. Poiché il riscaldamento ausiliario è più costoso da gestire, i termostati moderni sono progettati per attivarlo solo quando assolutamente necessario, ad esempio quando è richiesto un rapido aumento della temperatura interna o durante periodi di freddo estremo.
Avanzamenti tecnologici
Con l'evoluzione continua della tecnologia, è emersa una nuova generazione di pompe di calore aria-aria "per climi freddi" (ccASHPs), in grado di mantenere la loro capacità di riscaldamento nominale a temperature molto più basse, ad esempio fino a -25°C (-13°F). Sebbene questi modelli avanzati riducano la frequenza con cui è necessario il riscaldamento ausiliario, il riscaldamento ausiliario elettrico rimane una caratteristica standard e pratica nella maggior parte delle installazioni, garantendo un riscaldamento e un comfort affidabili durante tutto l'anno.
Una pompa di calore aria-aria (ASHP) è un sistema di riscaldamento e raffreddamento altamente efficiente. Tuttavia, per garantire un comfort interno costante, è spesso dotata di riscaldamento elettrico di riserva, noto anche come "riscaldamento ausiliario" o "riscaldamento di emergenza". La necessità di questo riscaldamento di riserva deriva da considerazioni relative alla termodinamica, alla meccanica operativa e all'economia.
1. Capacità di riscaldamento ridotta in condizioni di freddo (punto di equilibrio)
Le pompe di calore funzionano estraendo calore dall'aria esterna e trasferendolo all'interno. Man mano che la temperatura esterna scende, diventa sempre più difficile per il sistema estrarre calore, causando un calo della capacità di riscaldamento della pompa di calore. Contemporaneamente, poiché il calore viene disperso dalla casa verso l'ambiente esterno freddo, la domanda di riscaldamento dell'edificio aumenta. La temperatura alla quale la capacità di riscaldamento della pompa di calore corrisponde esattamente al carico di riscaldamento della casa è nota come "punto di equilibrio". Quando la temperatura esterna scende al di sotto di questo punto, la pompa di calore non è più in grado di soddisfare da sola la domanda di riscaldamento; a questo punto, è necessario il riscaldamento elettrico di riserva per mantenere la temperatura interna.
2. Ciclo di sbrinamento
In condizioni fredde e umide, l'umidità presente nell'aria può condensarsi e accumularsi sulle serpentine esterne della pompa di calore, formando uno strato di ghiaccio che ne compromette la capacità di riscaldamento. Per rimuovere questo ghiaccio, il sistema inverte temporaneamente il suo funzionamento (passando alla modalità di raffreddamento) per sciogliere il ghiaccio. Durante questo ciclo di sbrinamento, il sistema di riscaldamento elettrico di riserva si attiva automaticamente per evitare che aria fredda venga soffiata in casa attraverso le bocchette.
3. Dimensionamento del sistema e considerazioni economiche
Quando si dimensiona un sistema HVAC, è necessario tenere conto sia dei carichi di raffreddamento estivo che di quelli di riscaldamento invernale. In molti climi, la capacità dell'apparecchiatura richiesta per il raffreddamento estivo di picco è inferiore a quella richiesta per il riscaldamento invernale di picco. Per evitare un sovradimensionamento della pompa di calore, che potrebbe portare a una scarsa deumidificazione in estate, costi iniziali più elevati dell'apparecchiatura e cicli frequenti (avvio e arresto) dell'unità, gli installatori dimensionano tipicamente il sistema per allinearlo meglio al carico di raffreddamento o al carico di riscaldamento medio. Durante i giorni o le settimane più fredde dell'inverno, il sistema attiva il riscaldamento ausiliario elettrico per colmare in modo economicamente vantaggioso qualsiasi deficit di riscaldamento.
4. Ridondanza di emergenza
Il riscaldamento ausiliario funge anche da vitale salvaguardia. Nel caso in cui il compressore principale della pompa di calore si guasti, o se il sistema incontra un freddo estremo che supera i suoi limiti di progettazione, il sistema di riscaldamento ausiliario elettrico garantisce che le tubature domestiche non gelino e non scoppino, mantenendo al sicuro gli occupanti della casa.
Compromessi di efficienza
È importante notare che il riscaldamento ausiliario a resistenza elettrica è significativamente meno efficiente della pompa di calore stessa. Mentre le moderne pompe di calore aria-aria possono mantenere un Coefficiente di Prestazione (COP) di 1,75 o superiore anche in condizioni di freddo, il riscaldamento a resistenza elettrica ha un COP di solo 1,0, il che significa che produce esattamente un'unità di calore per ogni unità di elettricità consumata. Poiché il riscaldamento ausiliario è più costoso da gestire, i termostati moderni sono progettati per attivarlo solo quando assolutamente necessario, ad esempio quando è richiesto un rapido aumento della temperatura interna o durante periodi di freddo estremo.
Avanzamenti tecnologici
Con l'evoluzione continua della tecnologia, è emersa una nuova generazione di pompe di calore aria-aria "per climi freddi" (ccASHPs), in grado di mantenere la loro capacità di riscaldamento nominale a temperature molto più basse, ad esempio fino a -25°C (-13°F). Sebbene questi modelli avanzati riducano la frequenza con cui è necessario il riscaldamento ausiliario, il riscaldamento ausiliario elettrico rimane una caratteristica standard e pratica nella maggior parte delle installazioni, garantendo un riscaldamento e un comfort affidabili durante tutto l'anno.
