Come funziona a pompa di calore lavorare in inverno? È sempre una domanda curiosa per tutti noi. Sappiamo che in inverno l'obiettivo della pompa di calore è riscaldare l'ambiente. Analizziamo il funzionamento della pompa di calore in inverno.
Durante l'inverno, il refrigerante liquido aspira il calore dall'aria esterna e si trasforma in vapore; il vapore refrigerante viene compresso ad alta temperatura e pressione. Poi il refrigerante è permesso di passare attraverso la stanza. Durante quel periodo, il refrigerante rilascia il calore nella stanza, per cui la temperatura della stanza aumenta.
Questo sistema è una buona opzione per i luoghi in cui si verifica un inverno mite e può risparmiare energia rispetto al riscaldamento convenzionale. Tuttavia, per i rigidi inverni, la sola pompa di calore non è una buona alternativa. Il sistema ibrido viene utilizzato in quello scenario.
Sono disponibili diversi tipi di pompe di calore. La classificazione si basa su da dove viene prelevato il calore, ovvero la posizione dell'evaporatore. Alcuni dei tipi sono: pompa di calore ad aria, pompa di calore geotermica, pompa di calore ad acqua ecc.
Un diagramma schematico della pompa di calore con i componenti principali è mostrato nella figura seguente;
Come funziona una pompa di calore geotermica in inverno?
La temperatura al di sotto di pochi piedi da terra è a una temperatura stabile di 55oF indipendentemente dalla stagione. Vediamo come questo fatto viene utilizzato per far funzionare una pompa di calore.
In pompe di calore geotermiche, vengono installate serie di tubi robusti sotto terra; questo è lo scambiatore di calore geotermico. L'acqua fredda della pompa di calore viene fatta circolare attraverso questi tubi e l'acqua assorbe il calore dal terreno. Quindi, l'acqua trasferisce questo calore al refrigerante nella pompa di calore.
Uno schema diagramma è mostrato sotto.
La pompa di calore geotermica elimina la combustione di combustibili fossili; quindi questo è rispettoso dell'ambiente. Germania, USA, Svezia, Canada, Svizzera sono i principali paesi che utilizzano questa pompa di calore.
A che temperatura non è efficace una pompa di calore?
La pompa di calore non è consigliata a tutte le temperature. La temperatura ambiente influenza l'efficacia della pompa di calore.
Quando la temperatura ambiente diminuisce, l'efficacia della pompa di calore diminuisce, dalla ricerca la temperatura ambiente limite è calcolata come 40oF. Quindi, si consiglia di utilizzare una pompa di calore quando la temperatura ambiente è superiore a 40oF. La pompa di calore diventa meno efficace di altre opzioni di riscaldamento quando la temperatura si riduce a 25-30oF.
Quindi, usiamo un sistema alternativo in quelle regioni in cui la temperatura scende sotto i 40oF. Il combustibile fossile o qualsiasi altro combustibile economico viene bruciato per estrarre calore in queste regioni durante i picchi invernali.
La pompa di calore funziona tra due limiti di temperatura, temperatura ambiente e temperatura ambiente. Pertanto, le prestazioni della pompa di calore dipendono da entrambe queste temperature. Si può ipotizzare che se la temperatura ambiente è bassa, la pompa di calore consuma più lavoro per estrarre il calore; quindi l'efficienza diminuisce.
Analizziamo matematicamente l'efficacia delle pompe di calore. L'efficacia di una pompa di calore si misura come Coefficiente di prestazione (COP). COP è definito come
COP = (Effetto riscaldamento)/(Lavoro svolto sull'impianto)
Analizziamo il COP di un ciclo di Carnot. Ciclo di Carnot è un ciclo ideale che ha il COP massimo.
Il COP del ciclo di Carnot è definito come;
COP = t possono/T possono - Tfreddo
Tfreddo è la temperatura ambiente, e T possono è la temperatura ambiente. Supponiamo di impostare 68oF in pompa di calore, quindi la temperatura ambiente è 68oF. Ora assumiamo due condizioni quando la temperatura ambiente è 40oF e 20oF.
Quando vengono applicate queste condizioni di temperatura, otteniamo COP di 11.5 e 6.7 per la temperatura ambiente di 40oF e 20oF, rispettivamente.
(Nota: prestare attenzione durante il calcolo del COP, le temperature dovrebbero essere in scala Kelvin o scala Rankine.)
Qui, il COP si riduce quando si abbassa la temperatura ambiente. Il COP calcolato è per il ciclo massimo possibile. Questo COP non può essere raggiunto in un ciclo effettivo. Quindi, possiamo concludere che al diminuire della temperatura ambiente diminuisce il COP della pompa di calore.
A che temperatura devo impostare la mia pompa di calore in inverno?
Questa è sempre una preoccupazione per molti di noi durante il funzionamento di una pompa di calore.
Il comfort umano è l'obiettivo primario di una pompa di calore in casa. Da ricerche scientifiche, si conclude che 680F è il migliore per il comfort umano durante l'inverno. Si consiglia di ridurre ulteriormente la temperatura di esercizio quando si utilizza la pompa di calore in modo continuo.
La pompa di calore può funzionare sotto zero?
La domanda qui è cosa succede quando la temperatura ambiente è sotto il punto di congelamento. È sicuro operare?
Sì, possiamo usare la pompa di calore in condizioni di gelo. Il punto di congelamento di refrigerante utilizzato in una pompa di calore è molto al di sotto del punto di congelamento dell'acqua; quindi il refrigerante nella pompa di calore non si congela anche se la temperatura ambiente è inferiore al punto di congelamento dell'acqua.
Se la domanda è "si consiglia di utilizzare la pompa di calore in condizioni di freddo estremo?" allora la risposta è "no non è consigliato"
Tuttavia, in condizioni di freddo estremo, non è consigliabile utilizzare la pompa di calore. Abbiamo discusso l'efficacia delle pompe di calore nelle sezioni precedenti. Quando la temperatura è inferiore a 40oF, l'efficacia della pompa di calore si riduce; quindi la pompa di calore consuma più energia rispetto alla semplice combustione di combustibile.
Come posso rendere più efficiente la mia pompa di calore in inverno?
Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti per migliorare l'efficienza.
- Pulisci frequentemente il filtro.
- Per un riscaldamento veloce dell'ambiente, non impostare la temperatura della pompa di calore molto alta.
- Non riscaldare gli spazi che non stai utilizzando.
- Chiudere perfettamente tutte le ventilazioni della stanza.
- Fornire sempre spazio sufficiente nell'unità interna ed esterna della pompa di calore per il libero flusso d'aria.
- Metti la modalità di riscaldamento di emergenza solo quando è un'emergenza.
- Assicurarsi che l'unità esterna sia facilmente accessibile per la pulizia.
Perché la mia pompa di calore emette aria fredda quando il riscaldamento è acceso?
Ci sono principalmente tre ragioni per cui potresti sentire che la tua pompa di calore sta soffiando aria fredda.
- La pompa di calore funziona correttamente, ma senti freddo.
- La pompa di calore ha iniziato a funzionare in modalità sbrinamento.
- La pompa di calore non funziona correttamente.
Discutiamo ogni punto separatamente.
- La pompa di calore funziona correttamente, ma senti freddo.
La pompa di calore funziona correttamente; tuttavia, quando la temperatura ambiente è molto bassa, l'efficacia della pompa di calore e la capacità di aumentare la temperatura si riducono. In queste situazioni, la pompa di calore riscalda l'aria, ma non lo senti poiché la temperatura dell'aria riscaldata è molto al di sotto della temperatura corporea.
Generalmente in queste situazioni il riscaldamento elettrico si avvia automaticamente.
- La pompa di calore ha iniziato a funzionare in modalità sbrinamento.
Quando una pompa di calore funziona a una temperatura ambiente molto bassa, l'acqua può congelare intorno alle serpentine dell'unità esterna. Evitare la copertura completa della batteria con ghiaccio. La pompa di calore funziona in modalità inversa per rimuovere questo gelo, cioè inizia a raffreddare all'interno ea riscaldare all'esterno della batteria.
Dopo 1-2 minuti di funzionamento, la pompa di calore inizia a funzionare correttamente quando la brina è stata completamente rimossa.
- La pompa di calore non funziona correttamente.
Questo è un problema serio e dovresti contattare un tecnico. Ci sono molte possibilità come perdite di refrigerante, danni alle valvole o riduzione dell'efficienza della pompa di calore, ecc.
Devo far funzionare la mia pompa di calore in modalità automatica o riscaldamento?
Ci sono tre modalità in una pompa di calore "Heat", "Cool" e "Auto".
Si consiglia di impostare la modalità “Heat” piuttosto che la modalità “Auto” nella stagione invernale. Questo perché la modalità “Auto” può raffreddare l'ambiente in una giornata invernale di sole, il che non è necessario, ovvero la pompa di calore inverte automaticamente il suo funzionamento, cosa che dovrebbe essere evitata.
Devo spegnere la mia pompa di calore in caso di freddo estremo?
La situazione di freddo estremo può verificarsi in inverno in molti paesi.
Si consiglia di interrompere l'utilizzo della pompa di calore in una situazione di freddo estremo poiché l'efficacia della pompa di calore diminuisce, il che porta ad un aumento del consumo di energia, come discusso sopra.
Di solito, la pompa di calore viene fornita con un impianto di riscaldamento elettrico. Quindi, in una situazione di freddo estremo, la pompa di calore si spegne e il riscaldamento elettrico si avvia automaticamente.
Per quanto tempo deve funzionare una pompa di calore al giorno?
Sappiamo che la vecchia tecnica di riscaldamento del forno non funzionerà continuamente per molto tempo. E la pompa di calore?
Se necessario, la pompa di calore può funzionare ininterrottamente per tutto il giorno. Le pompe di calore evolute sono dotate di sensori automatici, che consentono alla pompa di calore di smettere di funzionare al raggiungimento della temperatura richiesta; si avvia automaticamente quando la temperatura scende. Quindi, non dovresti preoccuparti molto del consumo di energia.
Tuttavia, è possibile ridurre il consumo di energia impostando manualmente il tempo di spegnimento in una pompa di calore.
Come faccio a sapere se la mia pompa di calore sta sbrinando?
Lo scongelamento è molto comune in una situazione fredda. Potrebbe essere necessario un ciclo di sbrinamento per il buon funzionamento della pompa di calore.
Si può sapere che la pompa di calore sta lavorando sul ciclo di sbrinamento se si osserva quanto segue.
- Il ventilatore interno della pompa di calore si spegne
- La pompa di calore interrompe il riscaldamento dell'ambiente
- La spia di scongelamento lampeggia
Come posso evitare che la mia pompa di calore si congeli?
Le serpentine esterne della pompa di calore possono congelare durante il funzionamento.
Il ciclo di sbrinamento serve ad evitare il congelamento della pompa di calore. Il funzionamento della pompa di calore si inverte nel ciclo di sbrinamento e durante tale periodo la pompa di calore raffredda l'interno e riscalda l'esterno in modo che il ghiaccio si sciolga. Questo ciclo funziona automaticamente. Entro 2-3 minuti la pompa di calore inizia a funzionare normalmente.
Come si sblocca una pompa di calore in inverno?
È possibile scongelare la pompa di calore nei seguenti modi,
- Ciclo di sbrinamento. Nelle pompe di calore il ciclo di sbrinamento è automatico.
- Rimuovere manualmente la brina; puoi pompare l'acqua al gelo finché non si scioglie. Oppure puoi sbriciolare la brina con uno strumento
Quanta brina è normale su una pompa di calore?
Non possiamo dire quantitativamente il gelo normale.
Ci sono due condizioni in cui si può dire che il gelo è troppo in una pompa di calore.
- Quando il gelo impedisce il flusso d'aria alla pompa di calore
- Quando il gelo rimane sulle bobine per più di 2 ore.
Se queste condizioni vengono rispettate, si consiglia di contattare un operatore poiché il ciclo di sbrinamento non è in esecuzione nella pompa di calore.
Come funziona una pompa di calore per piscina in inverno?
Il funzionamento di una piscina termica pompa è simile alla pompa di calore ad aria.
La pompa di calore della piscina viene utilizzata per riscaldare l'acqua della piscina. In questo, il condensatore trasferisce il calore all'acqua fredda. Gli altri processi sono simili alla pompa di calore ambiente. Quindi, il condensatore è immerso all'interno della piscina e l'unità rimanente è all'esterno della piscina.
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