Quando si pensa alle condizioni invernali difficili per una pompa di calore, spesso si immaginano temperature esterne molto basse. Ma una delle condizioni più impegnative per una pompa di calore ad aria in modalità riscaldamento non è sempre il freddo estremo. Si tratta invece di un clima freddo, umido e nebbioso.

Questo può sembrare controintuitivo. Dopotutto, come può una temperatura di +2 °C essere più problematica di una di -15 °C? La risposta è l’umidità.

In modalità riscaldamento, la serpentina esterna di una pompa di calore ad aria funge da evaporatore. La sua temperatura superficiale è spesso inferiore a 0 °C, anche quando l’aria esterna è al di sopra dello zero. In condizioni di nebbia, l’aria contiene un livello molto elevato di umidità. Quando tale umidità passa sulla serpentina esterna fredda, si condensa immediatamente e poi si congela sulla superficie della serpentina. Il risultato è un rapido accumulo di brina.

Ecco perché la nebbia a temperature inferiori a circa +5 °C può rappresentare una sfida particolarmente impegnativa. Nell’aria fredda e secca, l’umidità assoluta disponibile per congelarsi sulla serpentina è semplicemente minore. Nell’aria nebbiosa, al contrario, la pompa di calore è esposta a un flusso continuo di umidità, che può accelerare la formazione di brina e aumentare la necessità di sbrinamento. In termini pratici, ciò significa che una pompa di calore che funziona a circa +2 °C con un’umidità superiore al 95% potrebbe trovarsi ad affrontare una situazione di formazione di brina più difficile rispetto a una che opera a temperature molto più basse nell’aria secca invernale.

Perché la funzione di sbrinamento è importante in una pompa di calore?
Lo sbrinamento è una fase normale e necessaria del funzionamento della pompa di calore. Quando la brina si accumula sulla serpentina esterna, riduce il flusso d’aria e l’efficienza dello scambio termico. Per mantenere le prestazioni, l’unità passa periodicamente a un ciclo di sbrinamento per liberare la serpentina.

Una preoccupazione comune è se ciò influisca sul comfort o sull’affidabilità. La buona notizia è che i sistemi moderni sono progettati per gestire questo processo con attenzione.

In un test di laboratorio, una pompa di calore da tetto Trane IH 078 è stata fatta funzionare per oltre 24 ore in condizioni di formazione di brina particolarmente severe: temperatura di ritorno interna di 10 °C, temperatura esterna di 2 °C e umidità relativa superiore al 95%. Anche in queste condizioni estreme, si sono verificati solo due cicli di sbrinamento nell’arco di 4,5 ore. Ciascuno di essi ha comportato un tempo di inattività totale compreso tra gli 8 e i 9 minuti circa. In altre parole, in uno dei peggiori scenari operativi previsti, l’unità ha registrato solo circa 8 minuti di sbrinamento ogni 2 ore e 15 minuti.
Questo è un aspetto importante sia per i clienti che per i consulenti: lo sbrinamento avviene, ma ciò non significa che la pompa di calore si fermi e si riavvii continuamente. Con un funzionamento ben gestito, anche condizioni difficili di nebbia possono essere gestite con interruzioni limitate.

In che modo Trane riduce al minimo l’impatto dello sbrinamento?
È qui che i sistemi di controllo fanno davvero la differenza. Trane utilizza la propria piattaforma di controllo proprietaria, Symbio, sviluppata internamente sia a livello hardware che software e impiegata in un’ampia gamma di prodotti, tra cui unità rooftop e pompe di calore aria-acqua come CXAX, FLEX N HP, CXAF e CMAF. Una piattaforma di controllo comune contribuisce a garantire una logica operativa più coerente tra le diverse applicazioni e offre ai clienti e ai team di assistenza un’architettura di sistema familiare.

In parole semplici, Symbio non avvia lo sbrinamento basandosi esclusivamente su un timer di base. Quando le temperature esterne scendono a 16 °C o meno, il controller monitora la relazione tra le condizioni dell’aria esterna e quelle del refrigerante sulla serpentina esterna. Se rileva che la serpentina si sta ricoprendo di brina al punto da compromettere le prestazioni, avvia un ciclo di sbrinamento. Ciò significa che il sistema controllato da Symbio risponde alle effettive condizioni operative, anziché effettuare lo sbrinamento più spesso del necessario.

Il controller contribuisce inoltre a tenere sotto controllo lo sbrinamento. È possibile impostare una durata massima dello sbrinamento, che per le unità rooftop è in genere compresa tra 8 e 9 minuti. In molti casi, il ciclo termina prima se il sistema rileva che le condizioni normali della serpentina sono state ripristinate. Ciò contribuisce a ridurre i tempi di inattività non necessari e consente all’unità di tornare alla modalità di riscaldamento il più rapidamente possibile.

Per le pompe di calore aria-acqua, la durata dello sbrinamento può spesso essere più breve poiché il circuito idraulico offre una maggiore inerzia termica. Come regola semplificata, i sistemi che funzionano con un setpoint dell’acqua a 45 °C possono completare lo sbrinamento in circa 5 minuti, mentre quelli a 35 °C potrebbero impiegare più tempo, talvolta avvicinandosi agli 8-9 minuti. Ciò dipende dalla progettazione dell’impianto, ma evidenzia una verità importante: le prestazioni del prodotto e la progettazione dell’impianto vanno di pari passo.

Perché la qualità dell’installazione è ancora importante
Anche la migliore tecnologia delle pompe di calore offre prestazioni ottimali solo se installata correttamente. Ciò è particolarmente vero in climi in cui nebbia, umidità e frequenti sbalzi invernali possono creare condizioni difficili.

Un aspetto fondamentale da considerare è l’inerzia dell’impianto. Nelle applicazioni aria-acqua, il corretto dimensionamento del serbatoio di accumulo può aiutare a stabilizzare il funzionamento durante lo sbrinamento e a ridurne l’impatto sull’edificio. Un sistema idraulico progettato correttamente offre alla pompa di calore un maggiore supporto durante le transizioni operative temporanee.

È inoltre importante abbinare correttamente l’unità al carico dell’edificio, alla strategia di controllo e ai requisiti di temperatura dell’acqua in uscita. Scelte progettuali eccessivamente semplificate possono far sembrare lo sbrinamento più dirompente di quanto debba essere. Una buona pratica di installazione contribuisce a garantire che il sistema sia in grado di offrire sia comfort che efficienza in un’ampia gamma di condizioni meteorologiche reali.

Il punto chiave
Quando si valutano le prestazioni di una pompa di calore, la vera domanda non è se avvenga lo sbrinamento, ma quanto in modo intelligente il sistema lo gestisca.
Con una progettazione adeguata del prodotto, controlli intelligenti e un’installazione corretta, lo sbrinamento può essere gestito in modo efficace. Le pompe di calore Trane sono progettate per rilevare con precisione le condizioni di formazione di brina, limitare i tempi di sbrinamento e tornare rapidamente alla modalità di riscaldamento anche in condizioni climatiche umide, fredde e difficili.

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