Pompe di calore fino a 3 volte più efficienti in condizioni di freddo

Un nuovo studio dell’Università di Oxford e del Regulatory Assistance Project ha utilizzato i dati di sette studi sul campo condotti in Nord America, Asia ed Europa, i quali dimostrano che le pompe di calore sono da due a tre volte più efficienti della tecnologia di riscaldamento elettrico a combustione o resistiva, anche a temperature ben al di sotto 0°C (32º F). In effetti, hanno prestazioni significativamente migliori rispetto ai loro concorrenti basati su combustibili fossili anche a temperature che si avvicinano a -30°C (-22º F).

Pompe di calore nel Maine

Questi risultati suggeriscono che le pompe di calore standard sono adatte a quasi tutte le case americane, il che non sarà una sorpresa per le persone del Maine che sono passate a loro su larga scala in risposta a un programma di formazione sulle pompe di calore abbinato a sconti significativi forniti dal governo americano. governo statale. Il passaggio alla tecnologia più recente mette in discussione gli interessi dei combustibili fossili.

Secondo il Washington Post, la National Oilheat Research Alliance, un’associazione di categoria che rappresenta i venditori di gasolio da riscaldamento, ha finanziato campagne di lotta all’elettrificazione rivolte ai proprietari di case e agli agenti immobiliari del New England. La controparte dell’alleanza sul propano, il Propane Education and Research Council, ha distribuito materiale di formazione che istruisce gli installatori su come dissuadere i clienti dal passare agli elettrodomestici.

“Il movimento ‘elettrificare tutto’ si sta muovendo in avanti nel Nordest e in altre parti del paese con una vendetta”, ha scritto lo scorso autunno in una rivista di settore Richard Carrione, un consulente pagato dalla National Oilheat Research Alliance. “Sarà compito del nostro settore educare e attivare i Mainers sulle insidie ​​​​dell’elettrificazione”, ha scritto. “La battaglia è appena iniziata. Rimani sintonizzato.”

Baby fa freddo fuori

Per anni, il problema delle pompe di calore è stato il fatto che non potevano fornire calore affidabile ai clienti residenziali una volta che la temperatura esterna scendeva sotto i -7º C (20º F). In effetti, ciò era vero dieci anni fa, ma da allora i progressi tecnologici hanno portato a una nuova generazione di pompe di calore in grado di fornire calore affidabile anche alle temperature più fredde.

La ricerca ha dimostrato che anche quando fuori faceva un freddo pungente, le pompe di calore di nuova generazione erano ancora 1,5 volte più efficienti delle fonti di calore tradizionali. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Joule l’11 settembre 2023.

Le pompe di calore ad aria utilizzano in genere l’elettricità per azionare un ciclo di refrigerazione che sposta il calore da una fonte più fredda a una destinazione più calda. Un aspetto importante nella misurazione delle prestazioni di una pompa di calore è la sua efficienza, che viene misurata dal coefficiente di prestazione, ovvero il rapporto tra il calore utile prodotto e l’energia consumata.

I valori prestazionali tipici delle pompe di calore vanno da 3 a 6, il che indica che da ogni unità di elettricità utilizzata vengono create da 3 a 6 unità di calore. Una media annuale di 3-4 è comune per le applicazioni domestiche. Gli inverni europei con temperature medie di gennaio superiori a 10° C sono classificati come “climi freddi miti”, mentre quelli con temperature medie inferiori a 10° C nel mese più freddo sono definiti “climi freddi estremi”. Gli studi analizzati per questo commento rivelano due risultati chiave:

• Le pompe di calore ad aria standard possono mantenere livelli di efficienza medi compresi tra 2 e 3 nei climi miti e freddi
• Le pompe di calore ad aria per climi freddi possono raggiungere valori di efficienza superiori a 1,5 a temperature estremamente basse

Hai bisogno di un riscaldamento di riserva?

Un modo per rendere le pompe di calore più efficienti a basse temperature è utilizzare la tecnologia geotermica. Le apparecchiature con fonte d’aria devono utilizzare parte dell’energia disponibile per scongelare i propri componenti quando le temperature diventano gelide. Le macchine geotermiche non richiedono tale sbrinamento poiché la temperatura della Terra rimane abbastanza costante indipendentemente dalla temperatura dell’aria ambiente. Tuttavia l’installazione è più complessa e quindi più costosa.

Spesso ci si chiede se sia necessario un riscaldamento di riserva per condizioni estreme. Molti degli studi inclusi in questa ricerca – inclusi dati provenienti da Svizzera, Germania, Stati Uniti, Regno Unito, Canada e Cina – includevano l’uso del riscaldamento di riserva, o almeno la sua disponibilità se necessario. Tuttavia, il riscaldamento di riserva veniva in genere attivato solo quando la temperatura esterna scendeva sotto i 10° C. Oltre a ciò, le pompe di calore erano in grado di fornire il calore richiesto con un’efficienza relativamente elevata.

I ricercatori affermano che le preoccupazioni sulla necessità di un riscaldamento di riserva durante condizioni climatiche miti e fredde potrebbero essere infondate e il ruolo dei sistemi ibridi potrebbe essere limitato. Resta una questione sul ruolo dei sistemi ibridi nei climi più freddi, non necessariamente a causa delle prestazioni in termini di efficienza, ma a causa dell’elevata capacità di rendimento delle pompe di calore necessaria a temperature molto basse.

Per affrontare queste preoccupazioni, raccomandano sforzi per migliorare l’efficienza termica delle case e delle strutture commerciali per ridurre al minimo i carichi e livellare i picchi della domanda di riscaldamento, oltre a incoraggiare la risposta alla domanda.

Scegli l’attrezzatura giusta

I ricercatori sottolineano che le pompe di calore non sono una proposta “taglia unica”. Diversi modelli sono specificati per diverse zone di temperatura. Consigliano che alcune pompe di calore siano progettate specificamente per il freddo estremo. Sebbene l’installazione di pompe di calore per climi freddi possa ridurre i rischi in termini di prestazioni nei climi più freddi, esistono potenziali compromessi.

Le prestazioni possono risentire delle temperature più miti perché i sistemi per climi freddi sono progettati specificamente per temperature gelide e richieste di riscaldamento più elevate. I componenti fisici come la valvola di espansione e il compressore potrebbero avere difficoltà a funzionare correttamente a potenze inferiori. Il miglior consiglio per chi è interessato a installare una pompa di calore in sostituzione di un sistema di riscaldamento esistente a combustione o resistivo è quello di chiedere il parere di un installatore qualificato per ottenere l’attrezzatura corretta per una particolare applicazione.

Fonte immagine: Joule

Una delle informazioni interessanti emerse dallo studio è la percentuale di case che utilizzano la tecnologia della pompa di calore nei luoghi in cui l’inverno è più tenace. In generale, quanto più freddo è l’inverno e quanto più alto è il costo dei combustibili per riscaldamento, tanto più se ne installano. Ciò sembra rispondere a qualsiasi preoccupazione sull’utilizzo delle pompe di calore in luoghi in cui l’inverno è tenace.

Gli esperti intervengono sulle pompe di calore

Yannick Monschauer, analista energetico presso l’Agenzia internazionale per l’energia, ha detto in una e-mail a CleanTechnica, “Grazie al continuo impegno in ricerca e sviluppo – anche da parte dei collaboratori del Programma di collaborazione tecnologica dell’IEA – i produttori hanno sviluppato pompe di calore specializzate che funzionano in modo molto efficiente nei climi freddi. In tutto il mondo, secondo le politiche odierne, la quota di pompe di calore nelle vendite di apparecchiature per il riscaldamento è destinata a più che raddoppiare entro il 2030, poiché la loro diffusione accelera anche nei climi più freddi”.

Jan Rosenow, direttore dei programmi europei per il Regulatory Assistance Project, ha aggiunto: “L’anno scorso, negli Stati Uniti, per la prima volta sono state vendute più pompe di calore che caldaie a gas naturale. I generosi incentivi previsti dall’Inflation Reduction Act contribuiranno a continuare questa tendenza, ma sono necessarie ancora più vendite per raggiungere gli obiettivi climatici americani. Questa nuova ricerca presenta dati provenienti dagli Stati Uniti e mostra che le pompe di calore possono funzionare molto bene, anche nelle zone più fredde del paese.

Paul Lambert, fondatore e CEO di Quilt, una startup di pompe di calore con sede nella Bay Area di San Francisco, ha aggiunto un motivo in più per passare alle pompe di calore. “Forniscono un nuovo livello di comfort anche alle temperature più fredde, compreso il comfort di lasciarsi alle spalle i combustibili fossili”.