L’utilizzo della pompa di calore come impianto di climatizzazione invernale ed estiva si sta diffondendo sempre più perché risulta essere una tecnologia efficiente con vantaggi economici ed ambientali. Una pompa di calore per acqua calda utilizza l’energia termica per riscaldare l’acqua sanitaria. Tra le varie tipologie di pompe di calore, la novità è la pompa di calore per l’acqua calda, detta anche scaldabagno a pompa di calore, ossia una particolare pompa di calore aria-acqua che utilizza l’aria esterna per riscaldare l’acqua sanitaria.
Cos’è uno Scaldabagno a Pompa di Calore?
Uno scaldabagno a pompa di calore, conosciuto anche come pompa di calore per acqua calda (ACS) o scaldacqua in pompa di calore, utilizza l’energia termica già disponibile nell’aria esterna per produrre acqua calda sanitaria ed alimentare lavelli, lavandini e docce presenti all’interno di un’abitazione. Essi si configurano come dei boiler, composti da un serbatoio d’accumulo ed un sistema a pompa di calore, nello specifico pompa di calore aria-acqua, e costituiti da un sistema di afflusso ed un sistema di scarico dell’aria.
La pompa di calore preleva energia termica dall’aria esterna e la utilizza per riscaldare l’acqua che viene poi di seguito accumulata nel serbatoio di accumulo. Se lo scaldabagno elettrico usa resistenze elettriche per riscaldare direttamente l’acqua nel serbatoio, mentre uno scaldabagno a gas utilizza, per lo stesso motivo, gas naturale o gas propano, uno scaldabagno a pompa di calore consente un grande risparmio energetico, configurandosi come una vera e propria soluzione green, perché preleva energia rinnovabile esterna solare.
Come Funziona una Pompa di Calore per Acqua Calda?
Come sappiamo, una pompa di calore funziona come un circuito chiuso ed è costituita da compressore, condensatore, valvola d’espansione ed evaporatore. Grazie all’evaporatore essa assorbe calore dall’aria esterna, che viene di seguito convogliato nel compressore. Il vapore surriscaldato, in uscita dal compressore, cede calore al condensatore che lo trasmette all’acqua sanitaria, portandola tipicamente ad un massimo di 60°C. L’acqua calda viene quindi stoccata nell’accumulatore, pronta per essere utilizzata.
L’energia elettrica utilizzata è solo quella necessaria per il funzionamento del compressore e del ventilatore, proprio grazie alla tecnologia della pompa di calore aria-acqua, dunque i consumi risultano ridotti di circa il 60% rispetto all’utilizzo di uno scaldacqua elettrico, nel quale l’energia elettrica viene utilizzata per il riscaldamento diretto dell’acqua nel boiler.
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Dove Installare uno Scaldabagno a Pompa di Calore?
In genere è preferibile installare il boiler in luoghi interni, nel bagno o se disponibile all’interno di un locale tecnico. Se lo si inserisce direttamente nel bagno, esso sarà collegato direttamente ai sanitari, disperdendo così meno calore.
I boiler in genere presentano varie dimensioni, in funzione del fabbisogno di ACS: quindi se dovranno servire un appartamento possono essere murali o a pavimento ed installati dunque in spazi ridotti, ma se al contrario devono servire strutture più grandi, le dimensioni dello scaldabagno saranno più elevate e sarà necessario prevedere un locale tecnico di dimensioni adeguate. È consigliato inoltre mantenere uno spazio libero sufficiente intorno al boiler, così da consentirne eventuali attività di manutenzione.
Vantaggi Derivanti dall’Installazione di uno Scaldabagno a Pompa di Calore?
Uno scaldabagno a pompa di calore si configura come una soluzione innovativa ed ecologica, con elevata efficienza energetica, in effetti permette di risparmiare circa il 60/70% di consumi elettrici, rispetto ad un boiler tradizionale, con conseguente riduzione dei costi in bolletta. Tali dispositivi hanno elevata durabilità, infatti sono progettati per funzionare molto bene per molti anni, richiedendo inoltre poca manutenzione.
Inoltre uno scaldabagno a pompa di calore risulta avere un basso impatto ambientale: è una soluzione sostenibile capace di ridurre le emissioni inquinanti, soprattutto se integrata con altri dispositivi come impianti fotovoltaici o solari termici. In ultimo, le moderne tecnologie hanno dato origine a dispositivi silenziosi, ricchi di funzionalità ed ottimizzati con impianti domotici e controllabili da remoto, ottenendo dagli stessi il massimo comfort abitativo.
Quando Conviene Scegliere la Pompa di Calore per Acqua Calda?
Il funzionamento e l’efficienza di uno scaldacqua a pompa di calore sono influenzati fortemente dalle condizioni climatiche esterne, prima di sceglierne uno è bene infatti valutare il valore minimo della temperatura esterna che si raggiunge nei periodi più freddi e la resa della pompa di calore stessa. Se il fabbricato è servito già da un impianto fotovoltaico o solare termico, la convenienza sarà ancora maggiore, visto il vantaggio economico ed ambientale che ne deriva.
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In ogni caso, per procedere correttamente, sarà necessario effettuare un sopralluogo dell’immobile da servire e sviluppare uno studio accurato in base alla tipologia di abitazione ed al fabbisogno di acqua calda sanitaria che la stessa richiede. Calcolare il fabbisogno di ACS significa definire una serie di parametri importanti, come:
- numero di persone nell’edificio;
- numero di dispositivi e sanitari da servire;
- potenza dello scaldabagno;
- dimensioni dell’accumulo;
- portata d’acqua tipica;
- durata media di una doccia/lavaggio;
Indipendentemente da quella che può essere la fonte energetica utilizzata, i sistemi di produzione, così come l’intera rete di distribuzione, devono soddisfare determinate caratteristiche, queste riguardano i materiali utilizzati e i processi che devono garantire la qualità dell’acqua prodotta a la sua idoneità al consumo umano. Il trattamento termico non deve generare un'alterazione delle caratteristiche fisico-chimiche dell’acqua, soprattutto evitando modifiche che possano ledere gli utilizzatori finali.
Le norme UNI prevedono il riscaldamento dell’acqua fino a 48°C, con una tolleranza di 5°C, e erogazione all’utenza che può variare in base alla lunghezza delle tubazioni, dalla centrale termica ai punti di prelievo.
Un altro aspetto fondamentale richiamato all’interno della normativa riguarda i rischi per la salute, un aspetto di grande importanza per chi progetta impianti o per chi e chiamato a gestire sistemi di produzione di acqua calda sanitaria. Oltre ad una limitazione della temperatura che eviti ustioni o danni fisici al contatto, si deve considerare il potenziale danno chimico/biologico dovuto alla proliferazione di alcuni microorganismi, tra i quali la legionella, fra gli agenti patogeni più pericolosi che si possano trovare negli impianti sanitari.
Tutte queste esigenze si possono conciliare con l’utilizzo di uno scaldacqua a pompa di calore. Metodi di produzione, stoccaggio e temperature di esercizio influiscono sia sulla qualità del servizio erogato sia sulle performance delle macchine utilizzate. Sono molti gli accorgimenti da tenere in considerazione per ottenere un buon impianto di produzione, con bassi consumi ed alta qualità del servizio.
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L’acqua Sanitaria e la Legionella
Uno degli aspetti imprescindibili quando si parla di produzione di acqua calda sanitaria e l’impatto che la temperatura può avere sulla proliferazione della legionella e sugli accorgimenti che questa impone su molte caratteristiche del sistema. 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.
Le strategie migliori che nel tempo si sono consolidate per ridurre la diffusione di questo batterio sono molte ed in primis l’eliminazione preventiva, ovvero l’adozione di processi che possano portate alla morte della legionella prima ancora che questa si diffonda. Il batterio muore a temperature superiori a 50°C e maggiore è la temperatura a cui è esposto maggiore è la velocità con cui muore. Ad una temperatura prossima a 55°C la legionella muore in circa 5-6 ore mentre a 65°C questo avviene in circa due minuti.
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.
Le Principali 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 fruttare, 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 “movimentato” 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. Questo è il principale punto di forza dell’utilizzo di pompe di calore, infatti, a differenza di quanto avviene con impianti tradizionali, non è necessario produrre interamente il calore di cui si ha bisogno, ma ne è sufficiente solo una parte, l’altra e presa dall’ambiente circostante ed è rinnovabile.
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In conclusione, la scelta di uno scaldabagno a pompa di calore - o più precisamente scaldacqua a pompa di calore - è estremamente efficiente, soprattutto se si vuole sostituire un boiler elettrico tradizionale o una caldaia a gas. Tra i principali vantaggi c’è un minor consumo di energia ma anche una maggiore attenzione all’ambiente, poiché la pompa di calore non necessità di combustibili fossili per funzionare.
Confronto del Consumo Elettrico: Scaldabagno Elettrico vs. Pompa di Calore ACS
Una pompa di calore per ACS offre un’efficienza energetica oltre quattro volte superiore rispetto a uno scaldabagno elettrico tradizionale. Questo si traduce in costi più bassi, una durata maggiore e un funzionamento più sostenibile per l’ambiente.
Tabella Comparativa dei Consumi Energetici
| Tipo di Scaldabagno | Consumo Energetico Annuo (kWh) |
|---|---|
| Scaldabagno Elettrico | 3.400 |
| Pompa di Calore ACS | 850 |