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Cos’è un chiller a pompa di calore?
Il raffreddamento e il riscaldamento sono spesso considerati compiti separati perché di solito richiedono attrezzature diverse e occupano più spazio. Un chiller a pompa di calore cambia questo. Sposta il calore dove serve, fornendo al contempo raffreddamento.
Che cosa è un refrigeratore a pompa di calore?
Un chiller a pompa di calore è un sistema di refrigerazione che fornisce acqua refrigerata recuperando allo stesso tempo il calore per il riutilizzo. A differenza di un chiller industriale standard, il calore rilasciato dal suo condensatore non viene espulso direttamente nell’aria o in una torre di raffreddamento.
Invece, il lato del condensatore utilizza l’acqua per catturare questo calore e trasferirlo al riscaldamento dei processi o degli ambienti. Per i processi che richiedono sia raffreddamento che riscaldamento, un chiller a pompa di calore è spesso preferito a caldaie solo riscaldamento o chiller solo raffreddamento.
Come funziona un chiller a pompa di calore?
Simile a un chiller industriale standard, un chiller a pompa di calore utilizza un evaporatore, un compressore, un condensatore e una valvola di espansione per il suo ciclo di refrigerazione. La principale differenza sta nel modo in cui viene utilizzato il condensatore.
In modalità raffreddamento, il chiller assorbe il calore dal circuito dell’acqua refrigerata, proveniente dal processo o dalle apparecchiature, e lo rilascia nell’acqua di raffreddamento o nell’aria. Quando è necessario il riscaldamento, il calore non viene disperso ma indirizzato a un altro circuito d’acqua sul lato del condensatore, tipicamente un serbatoio di acqua calda o un circuito di riscaldamento.
Il sistema utilizza valvole per convogliare il calore dove serve. I sensori monitorano continuamente le temperature sia sul lato refrigerato sia sul lato del condensatore (acqua calda), consentendo al controllore di regolare le portate in base ai setpoint.
I compressori inverter e le valvole di espansione elettroniche consentono variazioni di capacità fluide, evitando cicli di accensione e spegnimento non necessari. In sostanza, il compito del chiller è spostare il calore; la differenza sta nel fatto che il calore assorbito venga disperso o recuperato per il riutilizzo.
Quali sono i vantaggi di un chiller a pompa di calore?
Minore utilizzo di energia
Si riutilizza il calore invece di crearlo con un bruciatore separato o con un riscaldatore elettrico. Questo spesso riduce il consumo energetico totale. I risparmi tipici dipendono da quanto calore utile si riesce a recuperare e utilizzare. In molti casi, edifici o impianti registrano riduzioni a doppia cifra nel consumo totale di combustibile o elettricità rispetto a configurazioni separate di caldaia e chiller.
Fornire raffreddamento e riscaldamento dallo stesso sistema
Spazio e tubazioni diventano più semplici. Un solo sistema, meno componenti, meno punti di controllo. Per lavori di retrofit, questo può ridurre i costi dei materiali e della manodopera. Per nuove costruzioni, riduce lo spazio della sala macchine. Semplifica anche le conversazioni di manutenzione, perché c’è un solo fornitore e una sola strategia di controllo da regolare.
Ingombro ridotto
Un’unità combinata occupa meno spazio a pavimento rispetto a un chiller più una caldaia più serbatoi tampone e tubazioni. Questo è importante in locali tecnici ristretti o in siti cittadini. Facilita anche la logistica di installazione: meno sollevamenti pesanti e meno lavori civili gravosi.
Riduzione delle emissioni di carbonio
Quando si riduce l’uso di carburante, si riduce il CO2. Se un sito sostituisce una caldaia a gas con il calore recuperato da un chiller, la combustione diretta di combustibili fossili diminuisce. Combinando ciò con una maggiore efficienza elettrica si ottengono riduzioni di emissioni misurabili, utili per la rendicontazione ambientale o per raggiungere obiettivi di sostenibilità.
Dove vengono utilizzati i chiller a pompa di calore?
Edifici commerciali
Uffici, hotel, ospedali — molti di questi luoghi necessitano di raffreddamento in alcune zone mentre in altre è richiesto il riscaldamento. Un chiller a pompa di calore bilancia queste esigenze. È utile negli edifici a uso misto dove lo spazio per impianti sul tetto o in cantina è limitato.
Processi industriali
In molte fabbriche, macchine e processi producono calore in modo naturale. Pensate a una linea di stampaggio a iniezione o a una pressa da stampa — queste linee producono più calore di quanto ci si aspetti. Invece di disperderlo tutto, un chiller a pompa di calore può catturare quell’energia e metterla a frutto.
Il calore può essere utilizzato per preriscaldare i serbatoi, riscaldare gli ambienti o persino mantenere alcune linee di processo alla temperatura corretta. In questo modo i bruciatori funzionano meno, le temperature rimangono più stabili e il processo scorre più agevolmente.
Raffreddamento e riscaldamento centralizzati
Nei sistemi distrettuali, un impianto centrale serve più edifici. I chiller a pompa di calore possono ridurre la necessità di impianti boiler separati. Consentono all’operatore del distretto di spostare l’energia nella rete in modo più flessibile, utile per bilanciare i carichi e ridurre le necessità di picco.
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Qual è la differenza tra un chiller a pompa di calore e un chiller convenzionale?
Rispetto a un chiller convenzionale, la differenza sta nell’uso del condensatore. Un chiller standard preleva calore dal circuito refrigerato e lo scarica all’esterno. Un chiller a pompa di calore cattura lo stesso calore e lo distribuisce dove serve. Ciò richiede tubazioni aggiuntive, alcune valvole intelligenti e controlli che sanno quando inviare il calore qui o là.
L’impatto pratico è evidente. Dal punto di vista energetico, non serve tanto calore extra da una caldaia o da un riscaldatore elettrico. Nel tempo, anche se il costo iniziale è maggiore, le bollette di combustibile più basse e la riduzione del numero di apparecchiature generalmente rendono l’investimento conveniente.
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