Sistemi per aumentare l'efficienza: la pompa di calore

II principio di funzionamento della pompa di calore e analogo a quello di un frigorifero, salvo il l'atto che il processo avviene in senso opposto: si sottrae calore da una sorgente fredda e lo si fornisce a una temperatura più elevata all'utilizzo finale. Infatti la pompa di calore è detta di tipo "reversibile" quando può essere azionata in senso inverso, ovvero come un vero e proprio frigorifero a compressione.
La massima temperatura che può fornire una pompa di calore non supera i 50-55 °C. Quindi è adatta solo a impianti di riscaldamento che non superino queste temperature (quali i sistemi a irraggiamento). Ma i rendimenti migliori si ottengono quando sono minimi i differenziali di temperatura tra la sorgente fredda (che cede calore) e la zona calda (che lo riceve): per esempio quando da un lato la temperatura finale da produrre è at¬torno ai 45-50 "C, e dall'altro la sorgente fredda è costituita da acqua (fiume, lago o prelievi di falda) che può garan¬tire temperature abbastanza costanti tutto l'anno (5-10°C anche in inverno). In queste condizioni la pompa raggiunge il coefficiente di prestazione (COP) ottimale di 3,5: ovvero restituisce ben 3,5 kWh sotto forma di acqua calda per ogni kWh consumato.
Le pompe di calore che raffreddano l'aria (la maggior parte di quelle in commercio) sono meno efficienti perché quando in inverno l'aria esterna si raffredda molto il divario tra la sorgente fredda e quella calda sale notevolmente, riducendo drasticamente l'efficienza e spesso anche la stessa convenienza economica.
La pompa di calore è una macchina che è stata introdotta come componente possibile di un TES ma che può essere impiegata anche in modo indipendente per alimentare impianti di riscaldamento a bassa temperatura. Il suo funzionamento richiede una sorgente pregiata quale l'energia elettrica, ma in questo caso l'uso è appropriato poiché, come abbiamo visto, questo apparecchio consente di restituire, sotto forma di energia termica a bassa temperatura, da tre a quattro volte la potenza elettrica consumata.