Oggi parleremo del tallone d’Achille della Pompa di Calore, perché, che piaccia o no, anche loro nascondono un punto debole: l’impossibilità di produrre Acqua Calda Sanitaria istantaneamente. È un dato di fatto.
Vantaggi delle Pompe di Calore
Indipendentemente dalla loro fonte energetica (aria, terra o acqua), le pompe di calore offrono numerosi vantaggi che le rendono superiori alla maggior parte delle tecnologie di riscaldamento:
- Ecologia: Le emissioni di CO2 di una pompa di calore sono inferiori di circa il 90% rispetto a quelle emesse da un sistema di riscaldamento a gas o a gasolio. Inoltre, non ci sono emissioni di particolato.
- Risparmio: Sebbene il prezzo di acquisto di una pompa di calore sia più elevato rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali a gas, il loro costo operativo può essere estremamente basso. L'energia primaria utilizzata dalla pompa di calore è disponibile in quantità illimitata e gratuita.
- Efficienza: La pompa di calore è straordinariamente efficiente dal punto di vista energetico: converte l'energia elettrica utilizzata in una quantità di energia termica fino a 5 volte superiore.
- Manutenzione: Le pompe di calore richiedono una manutenzione relativamente limitata.
- Affidabilità: Essendo una tecnologia ormai matura, le pompe di calore sono affidabili e forniscono ininterrottamente riscaldamento e acqua calda per la casa.
- Investimento sicuro: Un edificio riscaldato con una pompa di calore aumenta il suo valore, poiché la sua installazione significa avere il sistema di riscaldamento più moderno e al passo con le normative ambientali e di risparmio energetico più severe.
- Flessibilità: Le diverse soluzioni in pompa di calore disponibili rendono questa tecnologia molto flessibile e adattabile a diverse soluzioni di installazione.
Pompa di Calore Aria-Acqua: Vantaggi Specifici
La pompa di calore aria-acqua è la tipologia più diffusa grazie al costo di acquisto e installazione relativamente basso, alla semplicità di installazione e alla sua flessibilità in termini di spazio necessario. Fornisce un riscaldamento ottimale tramite impianto a pavimento o radiatori, anche con temperature esterne sotto zero. Può funzionare in modo reversibile e può essere usata anche per raffrescare gli ambienti in estate.
Pompa di Calore vs Riscaldamento a Gas
Il riscaldamento a gas brucia un combustibile fossile, mentre le pompe di calore sfruttano energia rinnovabile e pulita, come aria, acqua e terra, oltre all'energia elettrica. In questo modo non sono prodotte emissioni di CO2 e nessun particolato.
Sia il prezzo della corrente sia del gas oscillano durante l’anno (e di anno in anno) ma per dare un riferimento ad oggi utilizzare una pompa di calore conviene se il suo COP è intorno a 2,5.
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Svantaggi delle Pompe di Calore e Considerazioni
È importante considerare lo spazio necessario per installare una pompa di calore, in genere maggiore rispetto a quello richiesto da una caldaia a gas, soprattutto se abbinata a un sistema di accumulo per la produzione di acqua calda sanitaria.
Uno dei problemi principali di una pompa di calore è il costo iniziale di acquisto e installazione. Il prezzo varia a seconda di dove vivi e del tipo di pompa di calore che scegli. Sebbene molti paesi offrano sussidi per aiutare a bilanciare i costi iniziali, le pompe di calore possono richiedere un notevole investimento iniziale, superiore a quello di un sistema a gas.
L'installazione di una pompa di calore richiede una maggiore pianificazione rispetto all'installazione di una caldaia a combustibile fossile. È importante definire le giuste dimensioni dell'unità, per garantire che il riscaldamento funzioni in modo efficiente ed economico.
Svantaggi Specifici delle Pompe di Calore Aria-Acqua
La temperatura esterna ha un'influenza diretta sull'efficienza di una pompa di calore aria-acqua: quando la temperatura dell'aria si abbassa, è necessaria più energia elettrica per ottenere il livello di riscaldamento desiderato rispetto alle stagioni più calde.
Svantaggi Specifici delle Pompe di Calore Acqua Salina/Acqua
Per sfruttare il calore del terreno, è necessaria una trivellazione profonda per installare la sonda, e si tratta di una operazione costosa.
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Svantaggi Specifici delle Pompe di Calore Acqua-Acqua
La costruzione dei due pozzi necessari (uno di aspirazione e uno di assorbimento) è spesso piuttosto complessa e costosa. Inoltre, la quantità e la qualità dell’acqua del sottosuolo deve essere controllata.
Dimensionamento dell'Accumulo Sanitario
Bisogna dimensionare correttamente la capacità dell’Accumulo Sanitario anche in funzione di quanta acqua si utilizza. Molti professionisti del settore si basano sulla regola dei 50 litri a persona, ipotizzando che mediamente la quantità utilizzata sia quella. Questo è vero, ma non sempre...
- Vasca da bagno/idromassaggio: Una vasca da bagno contiene più di 50 litri d'acqua e, se si è amanti delle immersioni in vasca, la regola del dimensionamento sopracitata potrebbe non essere valida.
- Tipologia di doccia: Quanti litri al minuto butta fuori il soffione? Non esiste una risposta universale. Se prendiamo per esempio una di quelle docce giganti che si trovano nelle spa è chiaro che la quantità d'acqua è molto diversa. È fondamentale in questo senso dimensionare al meglio la sezione dei tubi a seconda del soffione.
- Ricircolo: In sostanza si tratta di un anello che permette di avere sempre acqua calda a disposizione senza doverla farla scorrere per minuti prima che raggiunga la temperatura desiderata. Con questo sistema in abitazione le temperature all'interno dell'accumulo tenderanno ad abbassarsi.
- Temperatura: Una temperatura confortevole per una doccia è attorno ai 40°C. Se si interviene sulla temperatura di operatività si può avere più disponibilità e più capacità.
- Contemporaneità: Se non c’è contemporaneità nell'utilizzo dell'acqua all'interno dell'abitazione non ci sono problemi, ma se ci si fa la doccia alle 18 e qualcun altro alle 18 e 30 si potrebbe andare in grossa difficoltà perché si rischierebbe di consumare l’acqua calda messa da parte.
Pompa di Calore Dedicata o Integrata per ACS?
È meglio usare la Pompa di Calore che fa riscaldamento anche per l’Acqua Calda Sanitaria o conviene mettere un’altra Pompa di Calore/Bollitore in pompa di calore per l’Acqua Calda Sanitaria?
Per rispondere, facciamo due calcoli: per aumentare la temperatura di 1° C ad 1 litro d’acqua ho bisogno di una Kcal. Se devo aumentare 200 litri di 40°C, servono per esempio 8000 kCal. 8000 Kcal equivalgono a circa 9.3 kW/H di energia termica.
Confrontiamo allora per esempio una Pompa di Calore Panasonic Acquarea da 9 kW e un bollitore in Pompa di Calore sempre Panasonic Acquarea:
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- Pompa di calore: A 7°C esterni eroga 8,95 kW, con un COP di 2,78. L’assorbimento è dunque di 3.21 Kw elettrici.
- Bollitore: A 7 C° esterni con assorbimento di 350 W e un COP di 2,94 eroga circa 1 kW di energia termica. Quasi 9 ore per portare in temperatura il nostro accumulo.
In queste condizioni il COP è a vantaggio del bollitore, ma quando le temperature iniziano a scendere la potenza diminuisce. Con una Pompa di calore potente si hanno tempistiche valide e consumi ridotti. Con un bollitore, se mantiene i consumi bassi si allunga il tempo, altrimenti per poter garantire un riscaldamento rapido o si attivano le resistenze elettriche oppure va a consumare di più.
Un bollitore separato inoltre costa di più rispetto ad una Pompa di calore con un suo accumulo.
Scaldacqua a Pompa di Calore: Un'Alternativa Innovativa
Uno scaldacqua a pompa di calore è capace di prelevare calore dall’aria circostante per utilizzarla allo scopo di produrre acqua calda sanitaria in modo sostenibile ed efficace.
Con la tecnologia della pompa di calore indicativamente il 75% dell’energia lo si prende dall’aria, il restante 25% dall’energia elettrica. Quest’ultima ci occorre per il funzionamento del ventilatore (che preleva l’aria) e del compressore (che permette il ciclo termico del fluido refrigerante). Nello scaldabagno a pompa di calore di fatto la pompa di calore è integrata nell’accumulo in acciaio. Il bollitore è provvisto di un rivestimento smaltato all’interno che lo rende resistente alla corrosione.
Gli scaldacqua a pompa di calore in generale, e i modelli Shimanto Sanitary di Rinnai da 200 e 300 litri in particolare, sono pensati per poter integrare più fonti energetiche, anche tutte rinnovabili. Possono dialogare sia con l’impianto del solare termico, attraverso il serpentino inferiore, sia in abbinamento a un impianto fotovoltaico.
Temperatura dell'Acqua e Legionella
La Legionella fa parte di uno specifico gruppo di batteri e non è una malattia, bensì l’agente patogeno che può causare l’insorgere di gravi disfunzioni all’apparato respiratorio. L’infezione colpisce prevalentemente le vie aeree e può trasformarsi in una malattia molto pericolosa con il nome di Legionellosi.
La crescita della legionella è ottimale tra 35°C e 37°C, intervallo di temperature che si sovrappone a quello a cui normalmente possiamo utilizzare acqua calda sanitaria. Al di sotto dei 25°C la proliferazione batterica si arresta come al di sopra dei 45°C, ma questo non significa che non sia più presente nell’acqua.
Negli impianti è bene produrre acqua calda sanitaria ad una temperatura superiore o pari a 60°C e, più in generale, evitare che in punti diversi della rete la temperatura scenda al disotto di 55°C. Per evitare la stagnazione dell’acqua calda si adottano sistemi di ricircolazione e per limitare le dispersioni si consiglia l’utilizzo di condotte ben isolate.
Caratteristiche delle Pompe di Calore
Per capire come produrre acqua calda utilizzando pompe di calore occorre conoscere questa tecnologia, quali sono i suoi punti di forza, da sfruttare, e quali condizioni da evitare per non aumentare le inefficienze.
Il principio fisico alla base di questa tecnologia è semplice e sfrutta il passaggio di stato di una sostanza da liquido a gassoso. Un qualunque fluido per evaporare assorbe energia dall’ambiente in cui si trova mentre un vapore per condensare rilascia energia verso l’esterno.
Come suggerisce il nome stesso, una pompa di calore, sposta il calore da posto ad un altro. Il calore è solitamente preso dall’ambiente circostante e lo si può trovare in aria, nell’acqua di falda o direttamente nel terreno. L’energia primaria è quindi una fonte rinnovabile, ma il lavoro necessario ad effettuare questo spostamento non sempre lo è, solitamente si tratta di un consumo elettrico che può avere diverse origini.
Ogni pompa di calore si caratterizza per il valore di COP, ovvero il “Coefficient Of Performance”, questo dato si definisce come il rapporto fra l’energia termica resa e l’energia spesa.
Le macchine più performanti hanno un coefficiente di prestazione compreso fra 3 e 4, ovvero sono in grado di erogare fino a 3 o 4 kWh di energia termica per ogni kWh di energia assorbita.
Perché Installare un Impianto a Pompa di Calore?
- Una pompa di calore è utilizzata per riscaldare gli ambienti e produrre acqua calda sanitaria in maniera sostenibile perché sfrutta una fonte rinnovabile gratuita: cattura il calore presente nell’aria esterna, nell’acqua di falda o nel sottosuolo.
- Il parametro che individua l'efficienza della pompa di calore è il COP (Coefficient of Performance), determinato dal rapporto tra la potenza termica prodotta (kW) e la potenza elettrica assorbita (kW).
- Le pompe di calore reversibili sono utilizzate per riscaldare e rendere calde le stanze di casa, ma non solo. Possono anche fungere alla funzione di raffrescamento estivo degli ambienti.
- Con un sistema di riscaldamento efficiente che introduce l’utilizzo di fonti rinnovabili sale anche la classe energetica dell’abitazione.
Considerazioni Aggiuntive
- Per le soluzioni con acqua di falda o superficiale deve esserci disponibilità della risorsa idrica e delle autorizzazioni per poterla utilizzare. Per le soluzioni geotermiche devono essere disponibili gli spazi esterni per il sistema di scambio termico con il terreno, e la tipologia stessa di terreno deve essere adeguata.
- Necessita di un accumulo per la produzione di acqua calda sanitaria e a volte, in base alla tipologia di impianto, anche di un accumulo inerziale.
- In immobili già esistenti, prima di installare macchine pompe di calore, dev'essere valutato l'esatto fabbisogno energetico e vanno verificate le condizioni già preesistenti dell'impianto elettrico. Come già indicato in alcuni casi potrebbe essere più conveniente installare un sistema ibrido.
Per obiettivi così importanti, è fondamentale rivolgersi ad un Progettista (un ingegnere, un perito etc) che con le sue qualifiche e la sua esperienza, sappia tener conto di tutte le variabili per proporre la miglior soluzione.