Re: Pompe di calore

From: Mino Saccone <mino.saccone_at_fastwebnet.it>
Date: Sat, 27 May 2006 12:47:17 +0200

"Alessio" <wxwx_at_news.tin.it> ha scritto nel messaggio
news:447744bf$0$18286$4fafbaef_at_reader1.news.tin.it...
>
> Letto.Mi domando,come funzianano le pdc (forse qui il termine � improprio)
> usate per raffrescamento nei mesi caldi,ovvero come pu� l'acqua calda
> produrre aria fredda nei locali?
>

Il ciclo frigorifero e' un ciclo termodinamico che"ruota" al contrario
rispetto a quello classico.

Rifacciamoci sempre, per semplicita', al ciclo di Carnot. I rendimenti e le
efficienze che calcoleremo saranno quindi sempre dei massimi teorici che in
pratica non si raggiungeranno mai, ma fissano almeno gli ordini di
grandezza.

Un Ciclo di Carnot "classico":
a) espande lungo una isoterma a temperatura T1
b) espande lungo un'adiabatica fino a una temperatura T2 (ovviamente minore
di T1)
c) comprime lungo la isoterma a T2
d) comprime lungo l'adiabatica che riporta il fluido nelle condizioni
iniziali.
Il calore viene scambiato lungo le isoterme e abbiamo che (assumendo come
positivi i calori (Q1 e Q2) ceduti dalle sorgenti al fluido e il lavoro (W)
uscente dal ciclo)
1) W = Q1 + Q2
inoltre:
2) Q1/T1 = -Q2/T2 (il calore Q2 ovviamente sara' negativo in quanto fluente
dal fluido verso la sorgente)
il rendimento del ciclo sara': W/Q1 = (Q1 + Q2) / Q1 = (T1 - T2) / T1

Se il ciclo funziona al contrario (con la compressione alla temperatura alta
e l'espansione a quella bassa) Q1 sara' negativa (quindi CEDUTA dal fluido
alla sorgente calda), Q2 positiva (quindi SOTTRATTA dal fluido alla sorgente
fredda) e essendo comunque per la 2) |Q1| > |Q2| anche W sara' negativo.
Avremo quindi bisogno di lavoro meccanico per far funzionare il ciclo alla
rovescia.
Per quanto riguarda le due sorgenti:
La sorgente a T1 ricevera' il calore sottratto alla sorgente a T2 piu' il
lavoro W proveniente dall'esterno.

Applicazione A ovvero siamo interessati al freddo (frigorifero,
condizionatore, etc...)
Mettiamo la serpentina a T2 (bassa) nel locale da refrigerare e la
serpentina a T1 (alta) in un luogo dove non ci importa disperdere un po' di
calore (l'aria della cucina nel caso del frigorifero, una vasca d'acqua nel
caso di condizionatori industriali etc...)
L'efficienza in questo caso sara' Q2/W = T2 / (T1 - T2) (nella maggior parte
dei casi > 1)

Applicazione B ovvero siamo interessati al caldo (pompa di calore)
Mettiamo la serpentina a T1 (alta) nel fluido che vogliamo riscaldare
(l'acqua del teleriscaldamento, l'aria del locale, etc...) e la serpentina a
T2 in un fluido che non ci importa di raffreddare un po' (l'acqua di falda,
l'aria esterna nel caso di condizionatori reversibili a pompa di calore
etc...)
L'efficienza in questo caso sara' -Q2/W = T1 / (T1 - T2) (sempre > 1 e qui
sta il vantaggio delle pompe di calore)

Si puo' fare ovviamente anche il caso in cui siamo interessati sia al caldo
che al freddo come p.es. d'estate dove possiamo produrre contemporaneamente
refrigerazione e acqua calda per i servizi.

Insomma, l'acqua calda o l'aria calda puo' raffreddare acqua o aria piu'
fredda (ovvero assorbirne il calore) a patto di spendere lavoro. La
quantit' di lavoro necessaria e' almeno quella mostrata dalle formulette di
efficienza (COP) teoriche sopra riportate.

E questo in obbedienza al secondo principio della termodinamica.

Saluti

Mino Saccone
Received on Sat May 27 2006 - 12:47:17 CEST