La pompa di calore è una tecnologia sostenibile, rinnovabile e conveniente, sempre più richiesta per la sua efficienza energetica e sostenibilità, in un momento storico in cui il risparmio di energia diventa fondamentale. Si tratta di una soluzione che il mercato ricerca sempre di più proprio per la sua efficienza energetica e sostenibilità, in un momento storico in cui il risparmio di energia diventa fondamentale.
Del resto, gli obiettivi europei per lo sviluppo sostenibile e l’efficienza energetica prevedono di ridurre le emissioni di gas a effetto serra di almeno il 55% entro il 2030 rispetto ai livelli del 1990, in modo che l’Europa possa diventare il primo continente a impatto climatico zero entro il 2050.
Cos'è una pompa di calore?
La pompa di calore è un generatore di calore, un impianto tecnologico che può essere utilizzato per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Senza voler essere troppo tecnici, è possibile spiegare il suo funzionamento molto semplicemente: si tratta di una macchina capace di estrarre e trasferire energia termica servendosi di diverse forme di energia.
Il funzionamento di una pompa di calore è simile a quello di un frigorifero, ma invertito: mentre con il frigorifero il calore viene estratto dall’interno ed espulso all’esterno, la pompa di calore, in base allo stesso principio, fa esattamente il contrario. Per il riscaldamento invernale e l’acqua calda sanitaria, estrae calore da una fonte naturale (aria, acqua o terra) e lo trasporta all’interno dell’edificio.
Esistono diverse tipologie di pompe di calore, ma il loro funzionamento si basa sui medesimi principi. Questo processo avviene mediante un particolare fluido refrigerante, il cui cambiamento di stato comporta l’acquisizione o la cessione di calore. In seguito, il fluido rientra nuovamente nell’evaporatore e ricomincia il ciclo.
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Componenti principali di una pompa di calore:
- Evaporatore: L'energia termica dell'ambiente viene trasferita al fluido refrigerante, provocandone l'evaporazione.
- Compressore: Il refrigerante, ora in stato gassoso, viene compresso e riscaldato.
- Condensatore: Il fluido refrigerante, caldo e gassoso, viene condensato tornando allo stato liquido e rilasciando calore.
- Espansore: Il fluido refrigerante passa attraverso una valvola, raffreddandosi e tornando alle condizioni iniziali.
Tipologie di pompe di calore
Le pompe di calore consumano una certa quantità di energia che può essere fornita o sottoforma di energia elettrica oppure gas metano. Per nostra fortuna la natura ci offre diverse fonti di calore che una pompa di calore può sfruttare ossia l'aria, il terreno e le acque di falda oppure anche le acque di superficie, come ad esempio laghi e fiumi.
Vediamo più nel dettaglio le diverse tipologie:
- Pompe di calore aria-aria: si serve dell'energia termica dell'aria esterna producendo aria calda per riscaldare gli interni, molto facili da installare ma il loro funzionamento dipende dalla temperatura dell’ aria esterna. Le pompe di calore aria-aria sono dotate di scambiatori di calore, sistemi di filtraggio e deumidificazione dell’aria e sono composte da due o più unità, di cui una esterna. All’interno trovano posto il sistema di canalizzazione dell’aria e gli split, all’esterno sono invece collocati compressore, ventola per lo scambio d’aria e convertitore di calore.
- Pompe di calore aria-acqua: scaldano l’acqua da usare per il riscaldamento o per usi sanitari prelevando il calore dall’aria esterna e ridistribuendolo negli ambienti interni dell’abitazione. Il funzionamento è semplice: l’aria prelevata dall’esterno viene scaldata usando la compressione del gas attraverso il compressore della pompa. Questa compressione genera calore che viene rilasciato dentro al bollitore. Il sistema aria-acqua è composto, di solito, da una pompa di calore accoppiata a un boiler.
- Pompe di calore ad acqua: funzionano prelevando calore da un’altra risorsa: l’acqua, che vene ricavata principalmente da falda o pozzi sotterranei. Da una parte sono sistemi con ottime prestazioni, dall’altra parte le spese di installazione sono rilevanti, in quanto prevedono la costruzione di un pozzo con sistema di aspirazione. Il sistema può essere a circuito aperto o chiuso. In ogni caso, a monte, deve essere effettuata un’analisi geologica da parte di un esperto, per assicurarsi che ci sia una fonte idrica da cui prelevare l’energia necessaria. Anche la pompa di calore acqua-aria estrae calore dall’acqua di falda e lo restituisce all’aria interna dell’edificio. Entrambi i sistemi, dunque, si servono del sottosuolo come sorgente termica di partenza.
- Pompe di calore geotermiche: si serve del calore del terreno. Di contro, sono più complesse, perché utilizzano tubazioni (sonde geotermiche) da installare perforando il terreno, che possono essere disposte in verticale, andando molto in profondità, o in orizzontale. Anche se le pompe di calore geotermiche risultano più complesse da installare a causa della necessità di eseguire lavori di perforazione del terreno, sul lungo periodo risultano più efficienti di quelle ad aria.
- Pompe di calore ad assorbimento: Meno comuni delle altre tipologie, le pompe di calore ad assorbimento, che sfruttano una sorgente termica a bassa temperatura e una ad alta temperatura, non utilizzano un compressore meccanico.
Pompe di calore monoblocco e split
Per le pompe di calore aria/acqua si sono affermati due sistemi fondamentalmente diversi tra loro: il sistema pompa di calore monoblocco e il sistema pompa di calore split. La differenza più grande tra queste due soluzioni è che in un'unità monoblocco tutti i componenti tecnici importanti per il processo di recupero del calore sono raccolti in un'unica unità, mentre con un sistema split sono distribuiti su due unità. Entrambi i sistemi presentano vantaggi e svantaggi specifici.
- Pompa di calore monoblocco: Il sistema pompa di calore monoblocco è più semplice, in quanto raccoglie tutti i componenti in un'unica unità. Le pompe di calore monoblocco si posizionano all'esterno e sono ideali per chi non dispone di molto spazio all'interno dell'abitazione. Uno svantaggio invece è il potenziale congelamento dell’acqua di impianto in caso di climi molto rigidi.
- Pompa di calore split: Uno dei vantaggi più importanti del sistema pompa di calore split è la sua massima flessibilità. I componenti possono essere posizionati in modo estremamente flessibile e non si presenta il rischio di congelamento dell'acqua dell'impianto. Uno svantaggio è rappresentato invece dal fatto che le tubazioni del fluido refrigerante devono essere installate da uno specialista dedicato e, a seconda della distanza tra l'unità esterna e quella interna e della quantità di refrigerante utilizzata, sono richiesti controlli regolari.
Vantaggi delle pompe di calore
I numerosi vantaggi dei sistemi a pompa di calore possono essere così riassunti:
- climatizzazione a ciclo annuale (riscaldamento e raffrescamento) e produzione di acqua calda sanitaria con un unico impianto;
- incremento dell’efficienza energetica e riduzione dei consumi;
- utilizzo di fonti di energia rinnovabile;
- riduzione delle emissioni inquinanti in atmosfera;
- riduzione dei costi di gestione dell’impianto;
- aumento della classificazione energetica dell’edificio e del valore dell’immobile;
- accesso agli incentivi statali;
- accesso al Conto termico.
Un impianto a pompa di calore permette inoltre di accrescere il valore economico dell’immobile sul mercato, anche ai fini di una compravendita immobiliare, in quanto contribuisce ad aumentare la classe energetica dell’edificio. È una tecnologia che contribuisce alla sostenibilità dell’ambiente e alla riduzione dei consumi energetici.
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In termini di risparmio economico e ambientale, cosa possono garantire concretamente le pompe di calore alle famiglie italiane rispetto ai sistemi tradizionali? Il costo iniziale delle pompe di calore e i tempi di ritorno dell’investimento sono spesso barriere rilevanti per molte famiglie. Quali strategie possono rendere più vantaggioso l’investimento, sia a breve che a lungo termine? “Il costo iniziale è estremamente variabile in base alle diverse condizioni ed esigenze dell’utente finale, ad ogni modo nel settore residenziale i tempi di ritorno si attestano sui 7-9 anni circa.
Installazione e costi
Installare una pompa di calore è una scelta vincente quando l’obiettivo è quello di favorire l’efficienza energetica di un edificio, riducendo i consumi, e di aumentare la sua sostenibilità. Chiaramente è consigliabile investire in questa direzione e installare una pompa di calore in combinazione con una serie di altri interventi sull’edificio. Se l’involucro non è isolato, gli infissi non sono performanti e l’impianto di distribuzione è vecchio e inefficiente, si rischia di vanificare l’investimento.
La scelta tra le pompe di calore presentate prima dipende da diversi fattori. Innanzitutto vanno considerate la dimensione dell’ambiente da riscaldare/raffrescare e la tipologia di impianto esistente.
Va poi detto che i costi non sono gli stessi per tutte le pompe di calore viste e il budget a disposizione influenza sicuramente la scelta. Ad esempio, quelle geotermiche assicurano la massima efficienza, ma allo stesso tempo richiedono costi di acquisto e installazione maggiori rispetto alle altre, in quanto le opere di perforazione del terreno e di disposizione delle sonde incidono molto sul prezzo. La pompa di calore aria aria, invece, ha costi decisamente inferiori, anche rispetto a quella ad acqua.
Inoltre, è bene valutare l’impianto di distribuzione a cui si vuole abbinare la pompa di calore. Nel caso non si vogliano sostituire i radiatori esistenti, ad esempio, è bene valutare specifiche soluzioni tecnologiche, quali le pompe di calore ad alta temperatura, che possono portare l’acqua a temperature maggiori, senza perdere di efficienza.
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Altri aspetti da valutare riguardano la tipologia di edificio da riscaldare, l’uso che se ne fa, le dimensioni degli ambienti e il clima locale. Sia per le pompe di calore ad acqua che per quelle geotermiche, è necessario uno studio propedeutico del genius loci: caratteristiche della fonte idrica da utilizzare e del tipo di terreno in cui l’impianto geotermico deve essere collocato.
Incentivi e detrazioni fiscali
I costi di acquisto e installazione di una pompa di calore, come visto, possono essere anche molto elevati. Per quanto riguarda le detrazioni fiscali per gli interventi di riqualificazione energetica, le pompe di calore permettono l’accesso all’Ecobonus al 65% fino al 31 dicembre 2024 e al Bonus Casa, nel caso si stiano eseguendo interventi di ristrutturazione o manutenzione straordinaria. In questo caso, la percentuale di spesa detraibile è del 50% fino al 31 dicembre 2024.
Infine, le pompe di calore, installate in sostituzione di un impianto di riscaldamento preesistente, rientrano nel sistema di incentivi previsti dal GSE e annoverati nel Conto Termico 2.0. Il GSE, entro circa due mesi dalla convenzione, arriva a rimborsare il 65% della spesa tramite bonifico. Per verificare se un modello di pompa di calore possiede i requisiti per accedere agli incentivi del conto termico si può consultare il catalogo degli apparecchi domestici del GSE, le pompe di calore si trovano nella tipologia 2A e 2E per i sistemi ibridi.
La Legge i Bilancio recentemente bollinata alla Camera e che dovrà essere pubblicata in Gazzetta Ufficiale entro il 31/12/2024 ha confermato il bonus ristrutturazioni al 50% ma solo per le prime case. L’ecobonus, che incentiva le tecnologie di efficientamento energetico, scende dal 65 al 50%, anche in questo caso per le prime case; per le seconde case entrambi passano al 36%.
Pompe di calore e transizione energetica
Secondo il Report pubblicato dall’IEA “The Future of Heat Pumps” le pompe di calore sono centrali per la transizione verso un riscaldamento sostenibile a livello globale. Sempre l’European Heat Pump Association (EHPA) segnala che l’elettricità a basso costo sia una chiave per accelerare l’adozione delle pompe di calore, promuovendo così una maggiore indipendenza energetica e una riduzione dell’uso di combustibili fossili. Tuttavia, in molti paesi europei il gas, mantenuto a prezzi artificialmente bassi grazie a sussidi governativi e all’assenza di carbon tax, costa meno dell’elettricità.
Nel 2022, durante la crisi energetica, i prezzi del gas in temporaneo rialzo hanno portato a vendite record di pompe di calore, a conferma del ruolo che un’elettricità economicamente accessibile potrebbe avere nel lungo termine. Tuttavia nel 2024 le vendite di pompe di calore sono calate del 47% rispetto allo stesso periodo dell’anno precedente, il che conferma le sfide imposte dai costi energetici.
Nonostante il calo delle installazioni di pompe di calore nel 2024, la tecnologia continua a offrire un contributo significativo alla riduzione delle emissioni di gas e CO₂ in Europa. Secondo i dati della European Heat Pump Association (EHPA), i 24 milioni di pompe di calore attualmente installate evitano ogni anno l’utilizzo di 5,5 miliardi di metri cubi di gas, una quantità pari al 1,6% del consumo annuo complessivo dell’Unione Europea.
Con l’obiettivo di 60 milioni di pompe di calore installate entro il 2030, il potenziale di riduzione aumenterebbe a 112 megatonnellate di CO₂ e 13,7 miliardi di metri cubi di gas risparmiati ogni anno. Tuttavia, la contrazione delle vendite di quasi il 50% nella prima metà del 2024, dovuta a politiche nazionali variabili e al ribasso più lento dei costi dell’elettricità rispetto a quelli del gas, mette a rischio questi traguardi.
Di pompe di calore e del loro ruolo a sostegno della transizione energetica si è di recente parlato nella Digital Round Table “Pompe di calore: istruzioni per l’uso. Claudio Zilio, presidente AiCARR e Professore di Fisica tecnica UniPD ha spiegato perché è importante utilizzare le pompe di calore per riscaldamento e raffrescamento: “Prima di tutto per ottenere calore utilizziamo energia prevalentemente - se non totalmente - elettrica, proveniente dalle rinnovabili o ottenuto con una bassa emissione di anidride carbonica“. Vanno molto bene le installazioni nel commerciale (+40/60%), bisogna fare tanto lavoro nel residenziale, che ricordiamo è responsabile di 1/3 dell’energia consumata, per passare dal concetto gas a quello elettrico.
Maurizio Marchesini, Amministratore Delegato Rhoss oltre che presidente Assoclima, ha sottolineato che negli ultimi 20 anni c’è stata un’evoluzione pazzesca delle pompe di calore che sempre di più sostituiscono la caldaia tradizionale come generatore di caldo oltre che di fresco. Tutti concordi nel dire che le pompe di calore sono coerenti con la Direttiva Case Green che punta molto sull’elettrificazione e, tra le altre cose, impone il blocco incentivi per le caldaie a condensazione.
In Italia dovremmo installare 28 milioni di pompe di calore entro il 2040, un target piuttosto ambizioso. In assenza di un ambizioso “piano casa” per intervenire progressivamente ma con decisione sul patrimonio edilizio italiano è difficile immaginare una tale volume di mercato, anche su un orizzonte così ampio.
Il passaggio dal gas all’elettrico nel residenziale è una sfida importante, prima di tutto culturale ma anche economica: bisognerebbe per esempio garantire tariffe energetiche accessibili a tutti (in particolare a famiglie a basso reddito). “Gli incentivi erogati sotto forma di detrazione fiscale non abbattono la barriera dell’investimento iniziale per famiglie fiscalmente incapienti e/o a basso reddito. E’ necessario intervenire con strumenti di supporto in conto capitale (sconti in fattura o prestiti super agevolati).
Quale ruolo possono svolgere le pompe di calore nella decarbonizzazione del settore residenziale italiano e nel raggiungimento degli obiettivi della direttiva europea sulle case green? “Sì, il PNIEC 2024 fissa degli obiettivi specifici per la produzione di calore tramite pompe di calore. In particolare, si passa da un 5,9% dei consumi finali lordi di calore prodotti tramite pompe di calore al 2022 ad un 10,6% atteso nel 2030.