Pompe di calore

Le pompe di calore sono apparecchi preposti alla climatizzazione di ambienti chiusi, compresi quelli domestici; se ne sente parlare ormai da qualche anno, come di soluzioni alternative o complementari agli impianti tradizionali, che si accordano con gli ultimi dettami ecologici e di comfort. Vediamole insieme e scopriamone funzioni e utlità.

Pompe di calore

Si tratta di macchine in grado di generare sia calore che raffreddamento, per l’acqua e per l’aria di casa, quindi si adattano a gestire l’intera regolazione del clima di una casa, magari andando a sostituire l’impianto tradizionale di riscaldamento a caldaia (o affiancandolo) e i climatizzatori. Le pompe di calore sono alimentate da energia elettrica e forse questo è uno dei punti controversi che possono allontanare i consumatori dalla scelta delle stesse.

In realtà il progresso tecnologico riesce ormai ad offrirci anche in questi campi, macchine in grado di produrre molto ma di consumare poco, consentendo di risparmiare a livello ecologico ma anche economico, direttamente in bolletta. Le pompe di calore infatti, grazie al funzionamento e al risparmio energetico che consentono, sono considerate dei sistemi a basso impatto ambientale e quindi delle validissime alternative ai sistemi di climatizzazione tradizionali.

Ma cosa sono nel dettaglio le pompe di calore e come funzionano? Ce lo siamo fatto spiegare da Luca Gorno, responsabile dell’area marketing di prodotto di Daikin Italy, una delle aziende più serie nel campo della climatizzazione.

1) Cosa sono le pompe di calore e come funzionano?

La pompa di calore è un apparecchio in grado di prelevare calore da un ambiente freddo e di trasferirlo ad un altro più caldo. In pratica l’apparecchio funziona come un comune frigorifero. La pompa di calore attualmente più diffusa è quella a compressione, azionata elettricamente. Ecco come funziona in riscaldamento: preleva calore dall’aria fredda dell’ambiente esterno e lo cede, attraverso un fluido vettore (refrigerante), all’ambiente che si vuole riscaldare. Nel periodo estivo la pompa di calore “reversibile” (una semplice valvola a quattro vie permette questa funzione) preleva calore dall’ambiente interno raffreddandolo e lo cede all’aria calda dell’ambiente esterno. L’efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione indicato con la sigla COP (Coefficient Of Performance) che indica il rapporto tra l’energia prodotta (calore ceduto all’ambiente da riscaldare) e l’energia (elettrica) consumata per far funzionare la macchina. L’efficienza di una pompa di calore, nel funzionamento a freddo è misurata dall’Indice di efficienza elettrica EER (Energy Efficiency Ratio). Il COP è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento, le performance sono apprezzabili quando i COP superano il valore di 2,5. Questo vuol dire che per 1 kW di energia elettrica consumato, la macchina erogherà almeno 2,5 kW di potenza per riscaldare. 

2) Quanti e quali tipi di pompe di calore esistono?

Pompe di calore aria-aria

Queste macchine, che sono le più diffuse e conosciute, utilizzano l’aria come sorgente termica. Dal punto di vista impiantistico sono molto semplici da installare e non richiedono modifiche sostanziali agli impianti preesistenti. La maggior parte dei modelli è di tipo reversibile: consente cioè di riscaldare in inverno e di rinfrescare in estate. Sono inoltre dotate di sistemi più o meni complessi di filtraggio e deumidificazione dell’aria, trattamenti che assicurano buoni livelli di salubrità e comfort termico. L’aria ha il vantaggio di essere una sorgente di energia disponibile ovunque. Il vero problema delle pompe elettriche che traggono calore dall’aria esterna è proprio quello della variabilità delle temperature, in quanto nella stagione fredda, specie con temperature vicine ai 0°C, esse presentano bassi rendimenti. Se la temperatura dell’aria esterna durante l’inverno scende spesso sotto i 5°C, e in presenza di elevati tassi di umidità, sarà necessario prevedere un dispositivo di sbrinamento presso l’evaporatore, ad esempio una resistenza elettrica. Di norma, le pompe di calore aria-aria sono composte da due unità separate, una interna e una esterna, collegate tra loro da tubazioni nelle quali circola il fluido refrigerante. Gli elementi principali della sezione esterna sono il compressore e lo scambiatore di calore che funge sia da evaporatore (in fase di riscaldamento) sia da condensatore (in fase di raffrescamento). Fanno inoltre parte della sezione esterna la ventola e la valvola per invertire il ciclo caldo/freddo. L’unità interna è invece dotata di scambiatore di calore, anch’esso con funzioni alterne di condensatore o evaporatore, dal quale l’aria calda o fredda viene immessa negli ambienti. 

Pompe di calore aria-acqua

Le pompe di calore aria-acqua utilizzano l?aria come sorgente termica e sono in grado di offrire riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria tutto l’anno. Il calore generato viene trasferito al circuito idraulico (all’acqua) in modo da alimentare terminali di riscaldamento e raffrescamento, quali pavimenti radianti, fancoil o radiatori, e riscaldare l’acqua per usi sanitari in appositi serbatoi. Le pompe di calore aria-acqua sono composte da tre unità, una esterna, una interna e un serbatoio per la produzione dell’acqua calda sanitaria. L’energia impiegata per farle funzionare è solamente elettrica e il sistema copre tutte le esigenze di climatizzazione e produzione di acqua calda sanitaria.

Pompe di calore acqua-acqua e acqua-aria

Queste soluzioni utilizzano come sorgente di calore l’acqua superficiale (mare, lago, fiume, canale) o sotterranea (falda). Le pompe di calore con acque superficiali richiedono un sistema di decontaminazione e filtraggio delle acque. In più, le acque superficiali risentono in maniera più o meno sensibile del clima esterno che le circonda e, quindi, la loro temperatura è variabile nel corso della stagione invernale, ma nei periodi freddi è sempre più superiore a quella dell’aria. Le falde acquifere, invece, non sono disponibili dappertutto e, dove lo sono, non sempre si possono utilizzare (in molte regioni l’acqua è un bene prezioso). 

3) Sono da preferire ai metodi di riscaldamento tradizionali oppure da affiancare?

Con temperature molto rigide può essere valutata l’opportunità di affiancare alla pompa di calore una caldaia tradizionale o un termocamino. In commercio sono disponibili accumuli termici che permettono di combinare, in maniera estremamente semplice, i due sistemi. 

4) Perché bisognerebbe utilizzarle? Quali sono i vantaggi?

L’applicazione delle pompe di calore nella climatizzazione ambientale può essere economicamente conveniente poiché comporta un minor tempo di ammortamento dell’impianto grazie ai maggiori risparmi sui costi energetici e al fatto di dover ricorrere a un unico impianto per il riscaldamento invernale e il raffrescamento estivo. Uno dei maggiori vantaggi offerti dalle pompe di calore risiede nell?autonomia di gestione del singolo terminale, aspetto difficile da scorgere su sistemi di riscaldamento tradizionali alimentati da caldaie. Ma la prerogativa principale delle pompe di calore risulta indubbiamente il superiore risparmio energetico, soprattutto durante le mezze stagioni. L’evoluzione dell’elettronica nelle pompe di calore a Inverter ha reso le macchine aria-acqua estremamente efficienti anche con temperature esterne alquanto rigide (fino a -15° C). Inoltre, rispetto alla tecnologia geotermica che presenta elevati costi di installazione, fino al doppio, questi sistemi comportano investimenti senza dubbio più contenuti e quindi tempi di rientro ridotti. L’integrazione dei sistemi di climatizzazione e riscaldamento risulta quindi effettivamente conveniente sia in termini di costo delle macchine, sia di installazione e sia per gli spazi dedicati che risultano ridotti. Basti pensare che avvalendosi di sistemi tradizionali, per offrire gli stessi servizi a un’abitazione, è necessaria l’installazione di una caldaia e di un sistema multisplit per il condizionamento. Nel caso di nuove costruzioni e quindi in abbinamento a terminali a bassa temperatura, le pompe di calore risultano estremamente efficienti (con COP maggiore di 4 con mandata a 35°C). Anche per la combinazione con terminali ad alta temperatura, come i vecchi radiatori, l’attuale offerta include pompe di calore altamente performanti (con COP pari a 3 anche con mandata a 65°C) che producono acqua calda fino a 80°C. Un sistema a sola alimentazione elettrica presenta altri importanti vantaggi poiché non necessità di locali tecnici dedicati, di canne fumarie ed elimina tutti i problemi di approvvigionamento di combustibile. 

5) Ci sono degli svantaggi? Quali?

In alcuni casi i costi di investimento iniziali sono più elevati rispetto ai sistemi tradizionali. 

6) Esistono altri metodi di riscaldamento ancora più all’avanguardia?

Per il riscaldamento, la climatizzazione e la produzione di acqua calda sanitaria di unità abitative (dalla villetta fino al condominio), la soluzione migliore attualmente sul mercato è quella che comporta uno sfruttamento completo dell’energia solare. La combinazione di solare termico, fotovoltaico e pompa di calore aria-acqua permette di utilizzare l’energia del sole in forma sia diretta, sia indiretta con grandi vantaggi in termini di ecocompatibilità, risparmio energetico e dei costi di esercizio. In particolare: la pompa di calore estrae il calore presente nell’ambiente esterno per il riscaldamento/raffrescamento ambiente e l’acqua calda sanitaria; il solare termico copre parte del fabbisogno di acqua calda sanitaria e offre anche una integrazione al riscaldamento degli ambienti; il fotovoltaico produce l’energia elettrica necessaria al funzionamento della pompa di calore. 

7) E per quanto riguarda l’aspetto ecologico, cosa ci può dire riguardo le pompe di calore?

I sistemi di riscaldamento tradizionali, che fanno un uso massiccio di combustibili fossili, sono sempre più spesso chiamati in causa nella lotta alle emissioni di CO2. I due terzi del calore generato con la pompa di calore, invece, provengono da una fonte rinnovabile, quindi questa tecnologia risponde alla necessità di ridurre le emissioni di CO2. 

8) Quali caratteristiche devono avere le pompe di calore per essere considerate buone?

Sistemi ad Inverter ottimizzati per la produzione di acqua calda sanitaria. 

9) A cosa devono fare attenzione i consumatori nel momento in cui decidono di acquistare delle pompe di calore?

I consumatori devono rivolgersi a installatori qualificati e prediligere aziende che hanno un grande know-how nella tecnologia delle pompe di calore. 

10) Cosa comporta l’installazione delle pompe di calore e quanto incide sul costo finale?

Per gli impianti più semplici l’installazione ha il costo equivalente a quella di un climatizzatore. Naturalmente varia in base alla complessità e alla grandezza dell’impianto. 

11) Quanto si può risparmiare invece in bolletta?

Prendiamo in considerazione una casa autonoma in provincia di Pavia che esprime un fabbisogno di 18.000 kWh termici per il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria. Partendo da una soluzione iniziale con caldaia a gasolio la spesa annua si aggira intorno ai 3000 € per entrambi i servizi. La sola sostituzione del generatore con una pompa di calore ad alta temperatura, capace di lavorare sui radiatori esistenti, ridurrebbe la spesa di oltre il 50% anche utilizzando una tariffa elettrica che non prevede un contatore dedicato. Nel caso in cui si utilizzi un contatore con tariffa BTA (Bassa Tensione altri usi) è possibile risparmiare fino a oltre il 60%. 

Riassumendo dunque, i fattori da valutare al momento dell’acquisto delle pompe di calore per la propria abitazione sono:

  • La serietà e la competenza degli installatori qualificati e delle aziende scelte
  • La presenza di sistemi Inverter ottimizzati anche per la produzione di acqua calda
  • Un COP, Coefficient Of Performance, che superi il valore 2,5

Naturalmente è preferibile installare un sistema di pompe di calore in fase di ristrutturazione o di costruzione, ma qualora si decidesse di farlo all’interno di abitazioni già esistenti, il costo dell’installazione equivale (tranne in casi estremi) a quello dell’installazione di climatizzatori e condizionatori.

Con il Decreto Milleproroghe 2011, è stata estesa fino a dicembre 2011 la detrazione del 55% sul risparmio energetico: in pratica, chi proprietario di immobile, decide di avviare dei lavori di ristrutturazione o di rinnovo degli impianti domestici puntando ai sistemi per il risparmio energetico, può chiedere la detrazione Irpef del 55%, inviando all’Enea e all’Agenzia delle Entrate entro 90 giorni dal termine dei lavori, il certificato di qualificazione energetica e una scheda informativa sugli interventi realizzati in casa.

La detrazione è applicabile anche per l’installazione delle pompe di calore, fino a un massimo di 30.000 euro.

Per informazioni sulle detrazioni, visitate il sito di Enea, http://efficienzaenergetica.acs.enea.it/ .

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