chimica-online.it

Coefficiente di prestazione di una pompa di calore

Calcolo del coefficiente di prestazione di una pompa di calore

Una pompa di calore è utilizzata per riscaldare una camera che si trova a 17°C quando all’esterno c’è una temperatura di -5°C.

Determinare il COP della pompa di calore considerandola come ideale.

Svolgimento dell'esercizio

Nel caso di una pompa di calore per il coefficiente di prestazione COP si considera il rapporto tra la quantità di calore fornita all’ambiente da riscaldare rispetto all’energia fornita per effettuare il processo di estrazione di calore dall’ambiente:

COP

Nel caso di ciclo reversibile cioè di macchina di Carnot il COP diventa pari a:

COP

in cui T1 è la temperatura a cui si trova l’ambiente esterno e T2 la temperatura a cui si trova l’ambiente da riscaldare.

T1 = -5 + 273 = 268 K

T2 = 17 +273 = 290 K

Da cui:

Coefficiente di prestazione di una pompa di calore

Pertanto il coefficiente di prestazione della pompa di calore è pari a 13.

Quesito, rispondi tu!

Si hanno a disposizione una stufetta elettrica ed una pompa di calore alimentata elettricamente che hanno la stessa potenza. A parità di tempo di funzionamento quale dei due sistemi risulta più vantaggioso per riscaldare il medesimo ambiente?

Svolgimento del quesito

La stufetta elettrica è un sistema che riesce a convertire una certa quantità di energia elettrica direttamente in calore utile per riscaldare l’ambiente in cui essa è posta. Quindi si ha una conversione totale di energia elettrica in calore (effetto Joule).

Ora consideriamo la stessa quantità di lavoro fornito alla stufetta sotto forma di energia elettrica quando questa viene invece utilizzata dalla pompa di calore. In questo caso oltre alla quantità di lavoro che viene convertita in calore bisogna considerare anche la quantità di calore che viene sottratta all’ambiente esterno e riversata su quello interno.

Per cui a parità di lavoro fornito la pompa di calore unisce due contributi energetici: quello fornito dall’energia elettrica di alimentazione e quello preso dall’ambiente esterno. Mediamente per ogni joule di lavoro meccanico fornito se ne traggono circa 4 dall’esterno. Ecco perché di gran lunga risulta più conveniente l’uso di una pompa di calore rispetto all’uso di una stufetta elettrica.

Link correlati:

Calcolo del coefficiente di prestazione di un frigorifero

Studia con noi