Compressori per Pompe di Calore: Scopri Come Funzionano e Quali Sono le Tipologie Migliori

Le pompe di calore di ultima generazione rappresentano una soluzione sostenibile per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti. Rispetto ai sistemi tradizionali, sono apprezzate per la loro efficienza energetica e il minor impatto ambientale.

Ogni tipologia è diversa in base alla fonte che utilizza per produrre il calore da portare in casa e alla modalità in cui questo calore viene distribuito all’interno. Per questo è importante non solo scegliere un modello adatto alle esigenze domestiche ma anche al clima del territorio in cui si vive e in base alla disponibilità e alla vicinanza alle fonti di calore che si vuole utilizzare.

Che energia usa la pompa di calore?

Generalmente, a seconda del principio di funzionamento l’energia necessaria può essere fornita a una pompa di calore, in forma di energia meccanica oppure di calore. Nel primo caso, si tratterà di una pompa di calore a compressione, nel secondo, di una pompa di calore ad assorbimento.

Quali tipologie di pompe di calore esistono?

Sul mercato moderno, possiamo individuare tre tipologie di pompe di calore che si distinguono tra loro per fonte di energia:

Pompa di calore a compressione
Pompa di calore ad assorbimento
Pompa di calore ad assorbimento-compressione

Pompe di Calore a Compressione

Le pompe di calore a compressione funzionano grazie a un compressore elettrico che comprime un fluido di lavoro (chiamato anche fluido refrigerante o fluido frigorigeno).

Il fluido percorre ciclicamente un circuito idraulico e subisce un processo periodico che consiste in quattro fasi:

Evaporazione: Il prelievo di calore a bassa temperatura ha luogo in uno scambiatore di calore detto evaporatore. Qui il refrigerante si trova a temperatura leggermente inferiore a quella della sorgente fredda, è quindi in condizione di sottrarre ad essa la quantità di calore necessaria per evaporare.
Compressione: Dopo l’evaporazione, il refrigerante ha assorbito calore ma non può rilasciarlo, poiché rimane a bassa temperatura (l’evaporazione avviene a temperatura costante). Il compressore aumenta la pressione del liquido, riscaldandolo fino a superare leggermente la temperatura della sorgente calda.
Condensazione: Il refrigerante, ora riscaldato, può sfruttare la differenza di temperatura per cedere calore alla sorgente calda. Questo avviene in un secondo scambiatore chiamato condensatore, dove il fluido, rilasciando calore, ritorna allo stato liquido.
Espansione: All’uscita dal condensatore, il liquido refrigerante si trova ad alta pressione e alta temperatura (anche la condensazione avviene a temperatura costante). Per completare il ciclo, passa attraverso una valvola di espansione che riduce la pressione e la temperatura, riportandolo alle condizioni iniziali. Il refrigerante è ora pronto per ritornare all’evaporatore e iniziare un nuovo ciclo.

Questo processo, ripetuto ciclicamente, permette alla pompa di trasferire calore tra l’interno e l’esterno degli ambienti.

Vantaggi delle Pompe di Calore a Compressione

Elevata efficienza energetica: La pompa di calore a compressione è efficiente soprattutto se combinata con impianti fotovoltaici.
Facilità di installazione: La pompa di calore è più adatta a contesti residenziali.
Versatilità: Le pompe di calore a compressione sono disponibili in diverse dimensioni, dalla singola abitazione ad applicazioni industriali.

Svantaggi delle Pompe di Calore a Compressione

Necessità di una fonte di energia elettrica: L’utilizzo di una pompa di calore a compressione potrebbe risultare non particolarmente conveniente in zone con tariffe energetiche elevate.
Potenziale rumorosità elevata rispetto alle altre tipologie: Il compressore potrebbe generare rumore, causando inquinamento acustico.

Pompe di Calore ad Assorbimento

Anche se la maggior parte delle pompe di calore sul mercato sfrutta l’energia elettrica per il loro funzionamento, esistono macchine meno diffuse, chiamate pompe di calore ad assorbimento, che sfruttano energia termica, ovvero il calore.

Ecco da dove può prendere il calore la pompa ad assorbimento:

Combustione di gas, come il metano o il GPL
Olio combustibile
Fonti residue
Ambiente circostante

Le pompe di calore ad assorbimento utilizzano una fonte di calore per attivare un ciclo chimico che permette il trasferimento di calore. Non hanno quindi la necessità di un compressore, ma utilizzano un processo di assorbimento termico tramite fluidi, per esempio, acqua e ammoniaca.

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Vantaggi delle Pompe di Calore ad Assorbimento

Consumi elettrici bassi: La pompa di calore ad assorbimento può essere utilizzata in zone dove l’energia elettrica è costosa o limitata.
Utilizzo di fonti rinnovabili: La pompa ad assorbimento è particolarmente adatta nei luoghi dove è possibile accedere all’energia solare o l’energia da biomassa.
Silenziosità: Non avendo parti meccaniche in movimento, la pompa di calore ad assorbimento è sicuramente più silenziosa rispetto alle pompe a compressione.

Svantaggi delle Pompe di Calore ad Assorbimento

Investimento iniziale elevato: L’acquisto e l’installazione di una pompa ad assorbimento potrebbe essere più costoso rispetto alla pompa a compressione.
Necessità di una fonte di calore costante: La pompa ad assorbimento potrebbe avere efficienza più bassa in assenza di fonti termiche stabili.

Pompe di Calore ad Assorbimento-Compressione (Ibride)

Le pompe di calore ibride combinano i vantaggi dei sistemi ad assorbimento e a compressione. Questo gli permette di offrire maggiore flessibilità e rendimenti migliorati, soprattutto in contesti industriali. Questi impianti uniscono una pompa di calore a compressione con una ad assorbimento, consentendo l’uso sia di energia termica che elettrica.

Questa tecnologia è particolarmente efficace se integrata con sistemi cogenerativi, ovvero sistemi che producono sia calore che elettricità.

Le pompe ibride massimizzano la produzione di riscaldamento e raffreddamento utilizzando una quantità ridotta di combustibile, migliorando l’efficienza energetica. Sono anche ideali per ottimizzare l’uso del calore di scarto in applicazioni industriali, aumentando la temperatura per un recupero più efficace.

Tipologie di pompe di calore in base alla fonte di energia

Le pompe di calore si distinguono non solo per il principio di funzionamento, ma anche per la fonte di energia utilizzata. Ecco alcune tipologie:

Pompa di calore aria-aria: Questo sistema di riscaldamento preleva il calore dall’aria dell’ambiente esterno per trasferirlo all’interno. Il vettore di trasferimento dell’energia dall’esterno verso l’interno per questi sistemi è tipicamente un fluido refrigerante per mezzo dell’aria. La distribuzione del calore avviene tramite unità, collocate una o più per ogni stanza, che avendo all’interno un ventilatore e una batteria di scambio termico, riscaldano l’aria e la diffondono uniformemente.
Pompa di calore aria-acqua: Il sistema ad aria-acqua utilizza l’acqua come vettore per il trasferimento del calore tra esterno ed interno, che consente anche il riscaldamento dell’acqua a uso sanitario. La distribuzione del calore all’interno degli ambienti può avvenire in varie forme, tramite caloriferi, ventilconvettori o pannelli sotto il pavimento. Le tre differenti tipologie di distribuzione vanno analizzate poiché presentano caratteristiche sostanzialmente diverse. I caloriferi necessitano almeno di acqua a 55°C mentre i ventilconvettori a 45°C e i pannelli a 35°C; con il diminuire della temperatura dell’acqua aumenta l’efficienza dell’impianto.
Pompe di calore acqua-acqua: A differenze delle due precedenti pompe di calore, quelle acqua-acqua utilizzano come fonte termica, al posto dell’aria, l’acqua presente nel sottosuolo.
Pompa di calore geotermica: La pompa di calore geotermica segue lo stesso principio della pompa di calore acqua-acqua. Questo sistema assorbe il calore dalla terra per poi trasferirlo in ambiente. In sostanza, viene prelevato il calore dal terreno a una profondità di almeno 1,5 metri con dei tubi che vengono riempiti di refrigerante o di acqua. Come per le pompe acqua-acqua, è bene consultare un esperto, soprattutto per conoscere le caratteristiche geologiche del sottosuolo e fare un’attenta valutazione dei costi di implementazione.
Pompe di calore ad assorbimento: Le pompe di calore ad assorbimento funzionano grazie a un bruciatore alimentato a metano o a GPL. Come le altre tipologie hanno come fluido vettore l’acqua e possono fornire riscaldamento in inverno e raffrescamento in estate.

Confronto tra le diverse tipologie di pompe di calore

Ogni tipologia di pompe di calore è progettata per ottimizzare il rendimento in un contesto specifico. La scelta può essere dettata da diversi fattori, come disponibilità delle fonti energetiche, esigenze di riscaldamento e raffrescamento, budget a disposizione.

Tabella comparativa delle pompe di calore

Tipologia	Fonte Energetica	Vantaggi	Svantaggi	Applicazioni
A compressione	Energia elettrica	Alta efficienza, facile installazione, versatilità	Necessità di energia elettrica, potenziale rumorosità	Residenziale, industriale
Ad assorbimento	Calore (gas, olio, fonti residue)	Bassi consumi elettrici, utilizzo di fonti rinnovabili, silenziosità	Investimento iniziale elevato, necessità di fonte di calore costante	Industriale, zone con energia elettrica costosa
Ibrida (assorbimento-compressione)	Energia termica ed elettrica	Flessibilità, rendimenti migliorati	Complessità	Industriale, sistemi cogenerativi
Aria-aria	Aria esterna	Installazione semplice, costi iniziali contenuti	Efficienza variabile con la temperatura esterna	Climi temperati, piccoli ambienti
Aria-acqua	Aria esterna	Versatile, adatta per riscaldamento e acqua sanitaria	Richiede integrazione con sistema di distribuzione del calore	Residenziale, varie dimensioni
Acqua-acqua	Acqua di falda	Alta efficienza, temperatura della fonte stabile	Costi di installazione elevati, necessità di accesso all'acqua di falda	Edifici commerciali, zone con falde acquifere
Geotermica	Calore del terreno	Molto efficiente, temperatura della fonte stabile	Elevati costi di installazione, necessità di spazio per le sonde	Residenziale, commerciale

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