Pompa di calore efficiente? Questione di chimica!

È boom di pompe di calore: lo dichiara Assoclima, l’Associazione italiana dei costruttori di Sistemi di Climatizzazione. Gli incrementi percentuali registrati a fine settembre 2022, infatti, hanno raggiunto il +108,2% in termini di volume e il +126,9% in termini di valore. Un trend, questo, che si conferma essere in linea con il REPowerEU, il piano dell’Unione Europea che ha tra gli obiettivi principali quello di raddoppiare le unità di pompe di calore nei prossimi 5 anni.

Ovviamente, alla base di questa tendenza c’è la necessità di contenere, nel limite del possibile, i rincari energetici divenuti insostenibili per molte aziende e privati, a favore di un percorso di transizione energetica che mira a ridurre la dipendenza europea dai combustibili fossili.

Tuttavia, è bene ricordare che non è sufficiente sostituire la vecchia caldaia a metano con una pompa di calore di ultima generazione per risolvere il problema del caro energia. Per quanto queste ultime siano, senza dubbio, l’alternativa più efficiente attualmente disponibile sul mercato, è bene ricordare che tale investimento va protetto nel tempo con scelte lungimiranti e una manutenzione programmata.

Ma cosa significa fare manutenzione ad una pompa di calore?

Innanzitutto, è importante considerare l’impianto non solo come un insieme di componenti meccaniche. A rendere possibile il funzionamento delle pompe di calore, infatti, contribuiscono anche il gas refrigerante e il lubrificante, i quali svolgono ruoli ben precisi.

Il gas refrigerante ha la funzione di trasportare energia termica all’interno del sistema: subendo processi ciclici di condensazione ed evaporazione, esso passa in continuazione dallo stato liquido a gassoso e fluisce all’interno delle tubazioni, favorendo lo scambio termico e l’emissione di aria calda (o fredda a seconda dei casi) nella stanza.

Il lubrificante, invece, oltre a svolgere l’ovvia funzione di lubrificare adeguatamente le componenti mobili del compressore, è fondamentale anche per eliminare il calore generatosi dalla compressione del gas refrigerante e, quindi, per raffreddare le componenti interne che, durante il normale funzionamento dell’impianto, possono raggiungere temperature molto elevate.

Essendo entrambi due elementi chimici è naturale e fisiologico che, durante il normale funzionamento dell’impianto, vadano incontro ad un processo di decomposizione, dando vita ad una serie di reazioni dannose che, un’attenta e costante manutenzione potrebbe invece bloccare e prevenire.

Pompe di calore: capirne la chimica per evitare guasti e perdite di efficienza

Tra le principali cause della riduzione di efficienza delle pompe di calore troviamo l’oil fouling, le perdite di gas refrigerante, lo sviluppo di umidità e acidità e l’accumulo di sporco sulle batterie alettate.

1. Oil fouling

Si tratta del fenomeno per cui frazioni di olio del compressore si depositano sulle pareti interne delle tubazioni dell’evaporatore e del condensatore, riducendo lo scambio termico e quindi, di conseguenza, l’efficienza del sistema

2. Perdite di gas refrigerante

La presenza di micro-falle genera la dispersione di gas refrigerante nell’aria e un maggior dispendio di energia da parte della pompa di calore. Queste micro-falle possono essere causate da saldature eseguite in maniera approssimativa, porosità nelle tubature dell’impianto e, come approfondiremo nel punto successivo, corrosione. Qualsiasi sia la causa è fondamentale agire prontamente per ripararle: non solo in tal modo aumenterà l’efficienza della pompa di calore, ma si eviterà la dispersione nell’atmosfera di gas refrigeranti dannosi per l’ambiente e principale causa dell’effetto serra e del buco dell’ozono.

3. Acidità e Umidità

L’umidità che circola all’interno delle tubazioni delle pompe di calore è generata da diversi fattori. Tanto per cominciare pensiamo al naturale tasso di umidità del gas refrigerante e del lubrificante a sistema, o a quello residuo che l’impianto presenta in fase di installazione. Inoltre, va considerato che il passare del tempo provoca inevitabilmente un ulteriore accumulo di umidità negli impianti funzionanti. Da un lato, infatti, il filtro disidratatore adibito ad eliminarla tende a saturarsi e quindi a perdere la sua efficacia; dall’altro, l’invecchiamento dell’olio tende a formare nuova umidità o, peggio, la presenza di eventuali perdite nell’impianto provocano l’ingresso di aria dall’esterno.

L’incontro tra questa umidità in eccesso e i derivati della decomposizione naturale dei gas refrigeranti e dei lubrificanti in uso provoca acidi organici, carbonici, cloridrici e fluoridrici, i quali, a loro volta, portano alla corrosione delle parti in gomma e metallo e, a lungo andare, alla formazione di perdite di gas refrigerante.

4. Sporco sulle batterie alettate

Evaporatori e condensatori sono composti da batterie alettate, ovvero lamelle di metallo tra le quali tende a depositarsi e accumularsi sporco di diverso tipo: grasso, polvere, polline, foglie, detriti, ma anche smog e incrostazioni saline, soprattutto quando si tratta di unità esterne installate in aree costiere o particolarmente inquinate. Questi depositi di sporco riducono drasticamente l’efficienza delle pompe di calore in quanto fungono da vera e propria barriera che blocca lo scambio termico all’interno di evaporatori e condensatori. Nel caso di questi ultimi, i detriti bloccano il calore rilasciato dal gas refrigerante nel passaggio da stato gassoso a liquido; in caso di sporco accumulato sugli evaporatori, al contrario, viene bloccato il calore generato dal passaggio da stato liquido a gassoso. Una pompa di calore sporca, quindi, impiega più tempo a raggiungere la temperatura desiderata e consuma maggiore energia.

Da oltre 20 anni, Errecom collabora con OEM del settore e studia questi fenomeni e problematiche non solo a scopo risolutivo ma anche preventivo. Considerando che il trend prevede il triplicarsi del fabbisogno energetico dei climatizzatori entro il 2050 e l’importanza che le pompe di calore stanno assumendo sempre più sul mercato, non c’è dubbio che il grande sforzo che va compiuto nel mondo HVAC è proprio questo: maturare la consapevolezza delle reazioni chimiche che avvengono nelle pompe di calore e prevenirle con prodotti professionali e certificati. Solo così sarà possibile, non solo mantenere l’efficienza e combattere il caro energia, ma anche utilizzare gli impianti in maniera più sostenibile e responsabile per il pianeta.