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Scheda tecnica, pompe di calore “estratta” da YUNUS ÇENGEL, termodinamica e trasmissione del calore, McGraw-Hill, terza edizione 2009, Capitolo 9, pag. 397-405 Macchine frigorifere e pompe di calore. E’ noto che il calore si trasferisce nel verso in cui la temperatura diminuisce, cioè da zone a temperatura più elevata verso zone a temperatura minore. Questo processo di trasferimento del calore si verifica spontaneamente in natura, senza richiedere l’intervento di alcuna macchina. Il processo inverso, invece, cioè il trasferimento di calore a zone a temperatura più bassa verso a zone di temperatura maggiore non si verifica spontaneamente e richiede l’impiego di speciali macchine dette macchine frigorifere. Le macchine frigorifere sono sistemi che operano secondo un ciclo termodinamico inverso in cui il fluido evolvente prende il nome di refrigerante. Qi è la quantità di calore in modulo che viene sottratta a una sorgente a temperature inferiore Ti, Qs è la quantità di calore in modulo ceduta a un pozzo a temperatura superiore Ts e Ln,e è il lavoro netto fornito alla macchina frigorifera. Un’altra macchina capace di trasferire calore da una sorgete a più bassa temperatura a un pozzo a temperatura maggiore è la pompa di calore. Una macchina frigorifera e una pompa di calore sono fondamentalmente la stessa macchina poiché differiscono soltanto in ciò che viene considerato effetto utile. Lo scopo di una macchina frigorifera è mantenere l’ambiente refrigerato a una temperatura relativamente bassa sottraendogli calore, che viene, poi ceduto a un pozzo a temperatura maggiore. Lo scopo di una pompa di calore, invece, è mantenere un ambiente riscaldato a una temperatura relativamente elevata fornendogli il calore sottratto a una sorgente a temperatura inferiore, come l’acqua di bacini, fiumi, o l’aria atmosferica. La prestazione delle macchine frigorifere e delle pompe di calore è espressa dal coefficiente di prestazione (COP), definito come:

COPF = COPPdC =

Qi Ln , e Qs Ln , e

Queste relazioni possono essere espresse anche in termini di potenze sostituendo rispettivamente Qi, Qs e Ln,e con

Q i , Q s e L n ,e . Si osservi

che entrambi i coefficienti di prestazione COPF e COPPdC, possono essere maggiori di 1. Il ciclo inverso di Carnot Poiché il ciclo di Carnot è completamente reversibile, tutte e quattro le trasformazioni che lo costituiscono possono essere invertite con la conseguenza che anche gli scambi di calore e di lavoro avvengono nei versi opposti.

1 Ts Ti − 1 1 = 1 − Ti Ts

COPF ,Carnot =

COPPdC ,Carnot

La sorgente termica più comunemente utilizzata dalle pompe di calore è l’aria atmosferica (sistemi aria-aria), ma sono usati anche l’acqua di grandi bacini e il terreno. Il principale problema nei sistemi che utilizzano aria come sorgente termica è l’accumulo di brina sulla serpentina dell’evaporatore, che si verifica nei climi umidi quando la temperatura scende sotto i 2-5°C e determina una riduzione dell’efficienza poiché ostacola lo scambio termico. Tuttavia, la serpentina dell’evaporatore può essere facilmente sbrinata invertendo il ciclo della pompa di calore, cioè facendola funzionare da condizionatore d’aria. I sistemi che utilizzano acqua come

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Qualcosa che non va  

Testo sulla società odierna, com'è e come dovrebbe essere. Analisi, proposte, documenti, inchieste, fatti, opinioni sulla moneta, democrazia...

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