La pompa di calore è un sistema di energia rinnovabile in grado di soddisfare le esigenze di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria. La pompa di calore sfrutta fonti energetiche naturali come aria, acqua e terra.
Cos’è e come funziona una Pompa di Calore
La pompa di calore è uno strumento ad alta efficienza energetica che permette di produrre calore attraverso la compressione di un gas. In parole semplici, la pompa di calore estrae il calore da una fonte naturale (aria, acqua o terra) e lo trasporta dentro l’abitazione alla temperatura desiderata, in base allo specifico impianto di riscaldamento.
Componenti principali di una pompa di calore:
- Compressore
- Evaporatore
- Condensatore
- Valvola di espansione
Il condensatore e l’evaporatore sono elementi formati da alcuni tubi (gli scambiatori di calore) a contatto diretto con acqua o aria (il fluido di servizio) e al cui interno è presente il fluido refrigerante. Grazie al compressore, un gas viene compresso e questo aumento di pressione genera calore. Viceversa, l’espansione dello stesso gas compresso in precedenza genera raffrescamento. Quindi, con questo sistema è possibile non solo riscaldare gli ambienti, ma anche rinfrescarli.
Inoltre, la pompa di calore può produrre acqua calda sanitaria, quando si associa un boiler d’accumulo.
Vantaggi delle pompe di calore rispetto ai tradizionali metodi di riscaldamento
La pompa di calore è considerata una tecnologia ad alto risparmio energetico perché per produrre il calore utilizza le fonti di energia naturali presenti in natura, come l’aria, l’acqua o la terra. Ed è proprio in base alle diverse fonti di energia che si distinguono i vari tipi di pompe di calore.
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Vantaggi di una pompa di calore:
- Non è necessaria la combustione diretta di gas o altri materiali, ma è sufficiente la sola corrente elettrica per attivare il compressore.
- Ecco perché è conveniente installare questi sistemi in abbinamento a un impianto fotovoltaico: si ottimizza l’autoconsumo utilizzando l’energia elettrica prodotta dal fotovoltaico anche per alimentare la pompa di calore e quindi producendo riscaldamento e raffrescamento.
- Le pompe di calore usufruiscono dell’Ecobonus con detrazioni fiscali del 65% in 10 anni o del Conto Energia Termico.
- Considerando che si possono usare per la climatizzazione estiva, il riscaldamento invernale e la produzione di acqua calda sanitaria, sono sicuramente un investimento accessibile ed efficiente, in quanto permettono un risparmio fino a 4 volte rispetto al riscaldamento elettrico tradizionale e fino a 3 volte rispetto al gas metano.
- Le pompe di calore possono essere utilizzate anche congiuntamente ad altri impianti di riscaldamento già esistenti.
Tipologie di pompe di calore
Le pompe di calore si distinguono in base alle sorgenti energetiche utilizzate. Avremo perciò:
- Pompe di calore aria-aria
- Pompe di calore aria-acqua
- Pompe di calore ad acqua
- Pompe di calore geotermiche
- Pompe di calore ibride
Le tipologie più comuni e più usate sono quelle aria-aria, aria-acqua e ibride.
Pompe di calore aria-aria
Le pompe di calore aria-aria sono sicuramente quelle più conosciute e diffuse. Le ritroviamo anche nei classici split dei climatizzatori domestici, che danno la possibilità sia di riscaldare che di raffrescare gli ambienti. Questi sistemi sono costituiti principalmente da due unità, una interna (il climatizzatore vero e proprio) e quella esterna, in cui si trovano il compressore, lo scambiatore di calore e la ventola. Le due unità sono collegate da tubazioni all’interno del quale scorre un fluido vettore. In questi sistemi viene prelevata l’aria come sorgente termica e trasformata in calore o fresco in base alle esigenze stagionali.
Pompe di calore aria-acqua
Le pompe di calore aria-acqua vengono usate per il riscaldamento, per il raffrescamento e per la produzione di acqua calda sanitaria e sono costituite generalmente da una pompa di calore associata ad un boiler di accumulo. Quest’ultimo serve per conservare al meglio il calore che viene prodotto dalla compressione del gas. Inoltre, questo sistema permette di ottenere calore dall’aria esterna anche a temperature molto basse. Le pompe di calore aria-acqua sono molto usate per alimentare i sistemi domestici di riscaldamento a bassa temperatura (come i radianti a pavimento) e ad alta temperatura (come i termosifoni).
Pompe di calore ad acqua
In questo caso il sistema ottiene calore dalle acque presenti nelle falde acquifere. Tale sistema presenta un vantaggio particolare, in quanto la temperatura dell’acqua prelevata dal sistema è più o meno stabile tra i 7 e 12 gradi centigradi. È comunque un sistema abbastanza complesso da realizzare, in quanto richiede uno un’analisi specialistica e approfondita del sottosuolo e comporta un investimento significativo.
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Pompe di calore geotermiche
Il loro funzionamento è analogo a quello delle pompe di calore ad acqua, ma in questo caso preleva energia dal calore del sottosuolo invece che dall’acqua di falda. La pompa estrarrà calore da una sorgente naturale già di per sé tiepida e questo incide molto positivamente sull’efficienza della stessa. Questa tipologia è sicuramente più costosa in quanto richiede l’inserimento di tubazioni in profondità e perforazioni del terreno.
Pompe di calore ibride
Uno dei limiti delle pompe di calore per riscaldamento risiede nel fatto che, in assenza di condizioni climatiche più o meno stabili, si riduce l’efficienza per il riscaldamento d’ambiente e per la produzione acqua calda sanitaria. Proprio per questo in molti casi si preferisce accoppiare la pompa di calore con un ulteriore generatore di calore alimentato da un combustibile fossile. Si tratta del sistema a pompa di calore ibrido dove solitamente troviamo una caldaia a condensazione alimentata a gas metano (o a GPL) associata a una pompa di calore. L’adozione di una pompa di calore ibrida è consigliata in luoghi dove vi sono forti escursioni termiche. Infatti, grazie alla caldaia, il flusso dell’acqua viene regolato automaticamente in modo che la pompa di calore riceva acqua a temperature costanti e riducendo così l’energia necessaria per portarla alla temperatura d’esercizio richiesta.
Come scegliere una pompa di calore
Ecco alcuni aspetti da considerare quando si valuta l’acquisto di una pompa di calore.
- La posizione geografica dell’abitazione e la presenza o meno di sbalzi di temperatura significativi: in questi casi, in zone con climi più miti (come in sud Italia), la soluzione più adatta sarà una pompa di calore aria-aria o aria-acqua. In questo modo si può coprire il fabbisogno energetico annuale per riscaldamento, raffreddamento e acqua calda sanitaria.
- Gli indici COP ed EER, ossia il Coefficiente di Prestazione Energetica (per riscaldamento) e il Rapporto di Efficienza Energetica (per il raffrescamento). Sono valori tecnici che rappresentano il rapporto tra energia resa (calore ceduto o sottratto all’ambiente) ed energia elettrica assorbita; più il COP/EER è alto e più la pompa di calore è efficiente.
La tua pompa di calore si sta congelando e va sempre in sbrinamento?
Le pompe di calore creano ghiaccio sulla batteria esterna (evaporatore) durante il normale funzionamento. Quando viene rilevata la formazione di ghiaccio, la pompa di calore passa temporaneamente alla modalità di raffreddamento per invertire il flusso di refrigerante attraverso le serpentine. Il refrigerante caldo si muove attraverso la batteria esterna, sciogliendo il ghiaccio e scongelando il sistema (funzione di sbrinamento). Al termine del ciclo di sbrinamento, l’unità torna alla modalità di riscaldamento.
Cosa causa il congelamento della pompa di calore?
Se hai problemi con il congelamento della pompa di calore, di solito significa un problema serio che dovrebbe essere affrontato da un professionista HVAC (tecnico frigorista). Se non viene riparata, l’unità potrebbe subire ancora più danni e infine rompersi definitivamente. Il tuo esperto HVAC (tecnico frigorista) può affrontare problemi come:
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- Bassi livelli di refrigerante.
- Comandi di sbrinamento non funzionanti.
- Sbrinamento o termostati difettosi.
- Relè di sbrinamento difettoso.
- Valvola di inversione bloccata.
- Motori delle ventole esterne danneggiati o non funzionanti.
- Necessità di rialzare l’unità esterna o di livellarla.
Suggerimenti per la risoluzione dei problemi di sbrinamento sulle pompe di calore.
Se la pompa di calore è completamente coperta di brina o ghiaccio, spegnere il sistema e chiamare l’ assistenza. Alcuni passaggi per la risoluzione dei problemi che è possibile eseguire prima di raggiungere questo punto possono essere:
- Controllare il filtro dell’aria dell’unità per assicurarsi che non sia intasato o danneggiato. Sostituisci i filtri sporchi.
- Controllare le prese d’aria interne e i registri per assicurarsi che non siano bloccati da scatole, mobili, vestiti o altri oggetti.
- Elimina gli accumuli di foglie, erba, bastoncini, neve, sporco o altro materiale che potrebbe interferire con il flusso d’aria dell’unità o bloccare la bobina esterna.
- Verificare che le grondaie traboccanti non gocciolino sull’unità esterna.
- Programma il controllo di manutenzione una volta all’anno.
Manutenzione della pompa di calore: quando, chi e come
La manutenzione della pompa di calore è fondamentale per garantire il funzionamento sicuro ed efficiente dell’impianto. Esattamente come per le caldaie a gas, quindi, anche le pompe di calore devono fare la “revisione” periodica e devono possedere un libretto d’impianto con riportati tutti controlli effettuati. Per le pompe di calore, il controllo di efficienza energetica (basato sulla misura del rendimento in condizioni di funzionamento) oggi di fatto non si può fare, perché manca una norma tecnica del CTI (Comitato Termotecnico Italiano) che ne stabilisca le procedure. Per ora, quindi, il tecnico si limita a compilare il rapporto di controllo di efficienza senza riportare le specifiche misure.
Infine, esiste anche il controllo sulle perdite del gas refrigeranti che deve essere fatto solo su determinate pompe di calore.
Quando deve essere fatta la manutenzione della pompa di calore?
Le pompe di calore sono apparecchi elettrici, quindi hanno bisogno di obblighi diversi rispetto a una caldaia a gas. Par quanto riguarda la manutenzione ordinaria, le tempistiche non sono stabilite dalla normativa, ma vengono decise in base alle prescrizioni riportate nel libretto d’uso e manutenzione. Generalmente viene indicato un controllo una volta l’anno. Il controllo di efficienza energetica, obbligatorio per le pompe di calore di potenza pari o superiore a 12 kW, ha invece una scadenza stabilita per legge. Con potenze comprese tra 12 e 100 kW bisogna eseguirlo ogni 4 anni, a meno che le singole Regioni non abbiano deliberato diversamente. Il controllo dell’efficienza energetica deve essere effettuato anche all’atto della messa in servizio dell’impianto e quando vengono effettuate riparazioni o sostituzioni di componenti.
Chi deve fare la manutenzione della pompa di calore?
La responsabilità dell’esercizio e della manutenzione degli impianti termici è a carico del proprietario dell’abitazione oppure di chi la occupa (nel caso dei condomini è affidata all’amministratore). Le operazioni di manutenzione e controllo di efficienza energetica, invece, devono essere eseguite da imprese abilitate ai sensi del Decreto del Ministro per lo Sviluppo Economico 22 gennaio 2008, n. 37. Soltanto alcune semplici manutenzioni, come la pulizia dei filtri aria dei climatizzatori estivi, possono essere eseguiti in autonomia dal proprietario di casa. È consigliabile rivolgersi sempre a un servizio tecnico autorizzato, come i Centri Assistenza Tecnica ufficiali.
Le operazioni da eseguire sulla pompa di calore durante la manutenzione ordinaria e il controllo di efficienza energetica sono riportate sulla documentazione tecnica dell’impianto. È molto importante la pulizia dell’unità esterna: se la batteria esterna è sporca per la presenza di foglie o altri depositi, viene ostacolato lo scambio termico con l'aria e decade l’efficienza del sistema.
Cosa è il controllo sul gas refrigerante?
Un importante controllo al quale è obbligatorio sottoporre alcune pompe di calore è quello sulle eventuali perdite di gas refrigerante. Queste macchine, infatti, contengono quantitativi più o meno significativi di gas fluorurati (F-gas) a effetto serra. Il potenziale effetto serra dipende dal gas refrigerante stesso e dalla quantità di gas contenuta e per verificarlo va controllata l’etichetta obbligatoria affissa sull’apparecchiatura. In particolare, è obbligatorio eseguire verifiche periodiche quando la pompa di calore contiene quantità pari o superiori a 5 tonnellate equivalenti di CO₂, 10 tonnellate se ermeticamente sigillate ed etichettate come tali. Fino a 50 tonnellate di CO2 equivalente il controllo va fatto ogni 12 mesi (24 mei se è presente un sistema di rilevamento delle perdite).
Quanti anni dura una pompa di calore?
Se è correttamente installata e messa in servizio, con una regolare manutenzione una pompa di calore normalmente non presenterà alcun problema nel suo ciclo di vita. Grazie alla relativa “semplicità” della tecnologia i sistemi moderni di qualità hanno una vita lunga, generalmente di 20-25 anni. La durata reale è condizionata da alcuni elementi, come l’ubicazione, il corretto dimensionamento della pompa di calore rispetto all'impianto in cui è installata e, certamente, la periodicità e la qualità della manutenzione.
Qual è il costo della manutenzione di una pompa di calore?
I costi di manutenzione di una pompa di calore sono simili a quelli di una caldaia: orientativamente tra i 150 e i 250 euro. Il costo effettivo dipende dalla facilità di accesso all’unità esterna o dalla tipologia stessa della macchina (ad esempio, se funziona solo in riscaldamento o anche in raffrescamento). Ovviamente, se durante la manutenzione dovessero riscontrarsi problemi (come la perdita al circuito del gas refrigerante), si deve mettere in conto un esborso aggiuntivo. Invece di pagare a ogni scadenza il costo della manutenzione obbligatoria, può essere conveniente considerare un contratto di manutenzione programmata dove, a fronte di un costo non troppo differente, ci sono dei vantaggi aggiuntivi. Primo tra tutti quello di poter essere certi che al momento di far ripartire l’impianto tutto funzioni correttamente.
Normative di riferimento
Il 29 marzo 2011 entra in vigore il Dlgs n. 28/2011 “Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE” destinato a riformare il futuro delle fonti rinnovabili nel nostro Paese. Esso ridefinisce completamente i criteri di integrazione e i tempi delle rinnovabili negli edifici di nuova costruzione e negli edifici esistenti sottoposti a ristrutturazioni rilevanti.
Un’altra norma fondamentale è la specifica tecnica UNI/TS 11300-4:2016 “Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria”.
La diffusione sul mercato delle unità funzionanti a gas refrigerante, chiller e pompe di calore, ha spinto la comunità internazionale ad introdurre nuove norme e vincoli che regolamentassero gli utilizzi dei fluidi refrigeranti, in quanto, il rilascio in atmosfera di questi ultimi contribuisce significativamente al surriscaldamento globale e al depauperamento dell’ozono.
- La norma UE 517/2014: Normativa F-Gas.
- La norma UNI EN 378:2017, “Sistemi di refrigerazione e pompe di calore - Requisiti di sicurezza e ambientali”, specifica i requisiti per la sicurezza delle persone e dei beni e fornisce una guida per la tutela dell’ambiente, stabilendo le procedure per l’esercizio e la manutenzione degli impianti a gas refrigerante.
- Il D.M. 26/06/2015 c.d.
Per quanto riguarda, invece, il calcolo e l’analisi delle prestazioni stagionali delle pompe di calore la normativa di riferimento è la UNI EN 14825:2019 recante “Condizionatori d'aria, refrigeratori di liquido e pompe di calore, con compressore elettrico, per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti - Metodi di prova e valutazione a carico parziale e calcolo del rendimento stagionale”. Questa normativa europea definisce il metodo per la determinazione del coefficiente di prestazione energetica stagionale in raffrescamento (SEER) e in riscaldamento (SCOP).