How does an air conditioner actually work? - Anna Rothschild

Traduttore: Stefania Basset Revisore: Martina Piras

Typically, with any piece of technology, you get out what you put in.

In genere, con qualsiasi tecnologia, si raccoglie ciò che si semina.

Pump one unit of energy into an electric toaster

Invia un’unità di energia in un tostapane elettrico

and you get about one out in the form of heat.

e ne ottieni un’altra sotto forma di calore.

That’s just the first law of thermodynamics:

È la prima legge della termodinamica:

energy has to be conserved.

l’energia deve essere conservata.

But there's a piece of technology called a heat pump,

Ma esiste una tecnologia chiamata pompa di calore,

where for every bit of energy you put in, you get 3 to 5 times as much heat out.

in cui per ogni parte di energia immessa, si ha da 3 a 5 volte più calore in uscita.

What wizardry is this?

Ma che magia è questa?

Heat pumps have been hailed as a climate-friendly heating solution

Le pompe di calore sono considerate una soluzione ecologica

to traditional heaters,

rispetto ai caloriferi tradizionali,

most of which operate by burning fossil fuels.

che funzionano bruciando combustibili fossili.

So much so that in 2021,

Tanto che nel 2021,

heating buildings was responsible for about 10%

il riscaldamento degli edifici generava circa il 10% delle emissioni globali

of global energy-related CO2 emissions.

di CO2 legate all’energia.

Heat pumps reduce emissions in two ways—

Le pompe di calore riducono le emissioni in due modi:

first, they run on electricity,

anzitutto funzionano con l’elettricità,

meaning less fossil fuel use as grids make the switch to renewable energy.

usando quindi meno combustibili fossili,

mano a mano che passiamo alle energie rinnovabili.

And second, they're more efficient than their counterparts,

In secondo luogo, sono più efficienti dei loro omologhi,

using less energy to produce the same amount of heat.

poiché utilizzano meno energia per produrre la stessa quantità di calore.

Where a typical oil or gas boiler is, at best, about 90% efficient,

Mentre una tipica caldaia a gasolio o gas ha un’efficienza massima del 90%,

some heat pumps can achieve 500% efficiency.

alcune pompe di calore possono raggiungere un’efficienza del 500%.

Heat pumps rely on the same technology as air conditioners.

Le pompe di calore si basano sulla stessa tecnologia dei condizionatori.

And in fact, they often double as air conditioners,

E infatti, spesso fungono anche da condizionatori,

heating your home in the winter and cooling it in the summer.

riscaldando la casa in inverno e rinfrescandola in estate.

How? Air conditioners take heat from your home and move it outside.

Come? I condizionatori assorbono il calore dalla casa e lo spostano all’esterno.

To do so, they harness the second law of thermodynamics.

Per farlo, sfruttano la seconda legge della termodinamica.

That’s the one that says that heat will always move from a hotter object

È quella che dice che il calore si sposta sempre

da un oggetto più caldo a uno più freddo.

to a colder one.

When you turn on your A/C,

Quando si accende l’aria condizionata,

a fan blows the hot air from your home over coils

una ventola soffia l’aria calda proveniente dalla casa su delle serpentine

containing a substance called a refrigerant.

contenenti una sostanza chiamata refrigerante.

A refrigerant’s molecules turn to gas at relatively low temperatures,

Le molecole del refrigerante si trasformano in gas

a temperature relativamente basse,

so as it collects thermal energy from the hot air in your home, it boils.

quindi quando raccoglie energia termica dall’aria calda della casa, bolle.

Then, it passes into a compressor,

Poi passa in un compressore,

which pushes the gas molecules closer together,

che avvicina le molecole di gas,

heating them up even more.

riscaldandole ancora di più.

Now that gas is hot— way hotter than the outside air.

Quel gas è molto più caldo dell’aria esterna,

So when a fan blows over the refrigerant,

quindi quando una ventola soffia sul refrigerante

thermal energy transfers to the comparatively cold air outside.

l’energia termica si trasferisce all’aria esterna relativamente fredda.

As the refrigerant releases heat, it starts to liquefy.

Quando il refrigerante rilascia calore, inizia a liquefarsi.

It goes through an expansion valve, which decreases the pressure,

Passa attraverso una valvola di laminazione,

che diminuisce la pressione,

causing it to get even colder.

facendola diventare ancora più fredda.

Now, it’s ready to pick up more heat from your house and start the cycle again.

Ora è pronto per raccogliere più calore dalla casa e ricominciare il ciclo.

In winter, heat pumps work exactly the same way.

In inverno, le pompe di calore funzionano allo stesso modo.

But this time they pick up heat from outside and move it into your home.

Ma questa volta prendono il calore dall’esterno e lo trasferiscono in casa.

Of course, it’s sometimes freezing outside when you want to use your heater.

Certo, a volte fuori fa freddo quando si vuole usare la stufa.

But the air doesn’t need to be warm—

Ma l’aria non deve essere calda,

it just needs to be warmer than the refrigerant to transfer its heat.

deve solo essere più calda del refrigerante

per trasferirne il calore.

All this sounds great, but for now there are some drawbacks to this technology.

Tutto ciò è fantastico, ma per ora questa tecnologia ha degli inconvenienti.

First, refrigerants can be potent greenhouse gases.

Innanzitutto, i refrigeranti hanno un grosso impatto sull’effetto serra.

Hydrofluorocarbons are some of the most popular refrigerants.

Gli idrofluorocarburi sono tra i refrigeranti più diffusi.

But a single hydrofluorocarbon molecule can have 2,000 times

Una singola molecola di idrofluorocarburi può avere sul riscaldamento globale

the global warming impact of CO2.

un impatto 2.000 volte superiore a quello della CO2.

While in use, the refrigerant stays contained in a closed loop.

Quando lo si usa, il refrigerante rimane in un circuito chiuso.

But when heat pumps, A/Cs, and refrigerators are improperly installed

Ma quando pompe di calore, condizionatori e frigoriferi sono installati male

or thrown into landfills, the refrigerant can leak out.

o sono gettati in discarica, il refrigerante può fuoriuscire.

So scientists are trying to create new refrigerants

Gli scienziati stanno quindi cercando di creare refrigeranti

that are better for the environment.

meno dannosi per l’ambiente.

Also, the colder it is outside,

Inoltre, più fa freddo all'esterno,

the less efficient an air-to-air heat pump will be.

meno efficiente sarà una pompa di calore ad aria.

Nevertheless, over half the buildings in icy Norway use heat pumps.

Nonostante ciò, oltre la metà degli edifici nella fredda Norvegia

utilizzano pompe di calore.

Some people there have opted for pumps that draw heat from under the ground,

Alcuni usano pompe che assorbono il calore dal sottosuolo,

which stays more consistently warm, rather than heat from the air.

che rimane caldo in modo più costante, invece di usare il calore nell’aria.

Finally, there's the cost.

Infine, ci sono i costi.

In the US, installing a small heat pump usually costs several thousand dollars,

Installare una pompa di calore di piccole dimensioni negli Stati Uniti

può costare diverse migliaia di dollari,

though some people need more powerful systems,

ma a volte c’è bisogno di un sistema più potente,

depending on the size of their home or the temperature in winter.

a seconda delle dimensioni della casa o delle temperature invernali.

Often they’re only a little more expensive than installing a new A/C system,

Spesso sono poco più costose di un nuovo condizionatore

and the heat pump can save money on utilities in the long run.

e la pompa di calore può far risparmiare sulle utenze a lungo termine.

But replacing a working system requires an upfront investment

Ma sostituire un sistema funzionante richiede un investimento iniziale

that a lot of people just don’t have.

che molti semplicemente non possono fare.

Still, as the risks of climate change loom,

Con l’incombere dei rischi del cambiamento climatico, tuttavia,

many countries are offering subsidies to help with the costs.

molti paesi offrono aiuti per sostenere i costi.

And some cities are creatively harnessing seas, sewage, and data centers

E alcune città sfruttano mari, fognature e data center in modo creativo

as heat sources, using heat pumps in manufacturing,

come fonti di calore, utilizzando pompe di calore nella produzione

and even creating giant heat pumps for entire districts.

e persino creando enormi pompe di calore che servono interi distretti.

So, are heat pumps actually breaking the first law of thermodynamics?

Le pompe di calore violano quindi davvero la prima legge della termodinamica?

Of course not.

Certo che no.

They’re just not using their electricity to make heat.

Semplicemente non usano l’elettricità per produrre calore.

They're using it to power the compressor and spin the fans.

La usano per alimentare il compressore e far girare le ventole.

They get the extra energy for free— from heat in the air or underground.

Ricevono l’energia extra gratuitamente, dal calore nell’aria o nel sottosuolo.

Which is how, by putting in 1 unit of energy,

In questo modo, inserendo 1 unità di energia,

you get 3 to 5 units of heat out.

si ottengono da 3 a 5 unità di calore.

Seems like magic, but it's just physics.

Sembra magia, ma è solo fisica.