Hai deciso di sostituire l’impianto termico in casa e stai valutando l’acquisto di una pompa di calore? Prima di scegliere, vediamo qual è il funzionamento della pompa di calore, analizziamo le diverse tipologie, i pregi e i difetti dell’utilizzo di questo impianto e scopriamo quali sono i costi da sostenere.
Pompa di calore: cos’è e come funziona
La pompa di calore è uno strumento che serve a raffreddare e riscaldare la casa e l’acqua, avendo cura di ambiente e risparmio energetico. Questo dispositivo, infatti, consente di sfruttare il potenziale termico presente in natura, estraendo il calore da una fonte naturale - aria, acqua o terra - e trasportandola all’interno di un edificio mediante l’impianto di riscaldamento.
Nel caso del riscaldamento invernale di un’abitazione, ad esempio, la pompa di calore preleva calore dall’esterno per trasferirlo agli spazi interni. Per fare ciò, consuma una certa quantità di energia, fornita all’impianto sotto forma di energia elettrica o di gas metano.
Le pompe di calore si possono integrare con le migliori tecnologie rinnovabili, come il solare termico o il fotovoltaico.
Tra i più comuni esempi di elettrodomestici che utilizzano una pompa di calore possiamo annoverare l’asciugatrice, il congelatore o il condizionatore d’aria.
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Il funzionamento è analogo a quello del frigorifero che toglie il calore dagli alimenti e lo disperde nell’ambiente attraverso la serpentina. Tale materia viene sottoposta a pressione nel compressore e questo processo rilascia calore. Il gas confluisce nel condensatore e con il suo calore alimenta i radiatori della casa.
Hai presente come funziona un frigorifero? Bene, un generatore in pompa di calore sfrutta lo stesso principio (ciclo di Carnot), solo che all'inverso. Sia il frigorifero sia la pompa di calore trasmettono l‘energia termica a un refrigerante speciale, che viene fatto evaporare. Un frigorifero, al contrario, rilascia il calore del refrigerante riscaldato attraverso lo scambiatore di calore direttamente all‘aria nella stanza in cui si trova. Una valvola di laminazione, infine, riduce la temperatura e la pressione del gas, in modo da farlo tornare allo stato liquido.
Le tipologie di pompa di calore
Esistono diverse tipologie di pompa di calore:
- Pompa di calore: aria-acqua
Le pompe di calore aria-acqua generano calore tramite l’aria esterna, che viene impiegata in un ciclo frigorifero per trasferire il calore da un fluido più freddo (l’aria esterna) a uno più caldo (l’acqua dell’impianto di riscaldamento o dell’acqua sanitaria).
Le pompe di calore aria-acqua svolgono entrambe le funzioni, di riscaldamento e raffrescamento dell'ambiente, in funzione delle stagioni e delle temperature esterne.
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Per quanto riguarda il raffrescamento, la pompa di calore aria-acqua sfrutta quattro azioni: evaporazione, compressione, condensazione ed espansione. In particolare, il refrigerante, evaporando all’interno dell’evaporatore, estrae energia termica dall'ambiente interno, raffrescandolo.
Per quanto riguarda il riscaldamento, la pompa di calore aria-acqua impiega gli stessi processi del raffrescamento.
Le variazioni di temperatura influenzano le prestazioni di questo tipo di pompa di calore: quando la temperatura scende, le prestazioni calano e aumentano consumi e costi.
- Pompa di calore: aria-aria
Le pompe di calore aria-aria sono quelle più diffuse in commercio. Basti pensare che rientrano in questa tipologia i climatizzatori d’aria.
Il loro funzionamento dipende dalla temperatura esterna, in quanto prelevano l’energia dall’aria e la trasferiscono, sempre sotto forma d’aria, negli ambienti interni della casa.
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Sono composte da almeno due unità, di cui una esterna, con un sistema di canalizzazione dell’aria e split. Fuori sono collocati compressore, ventola per lo scambio e scambiatore di calore, ossia l’elemento che consuma l’energia elettrica.
La pompa di calore aria-aria massimizza la sua efficienza con temperature alte. Di contro, durante i mesi invernali, non risulta essere particolarmente performante come fonte di riscaldamento. In questo caso i vantaggi non compensano i costi.
Le pompe di calore aria aria sono una soluzione impiantistica abbastanza semplice. Le pompe di calore aria-aria sono molto efficienti e i massimi risultati si ottengono in zone dal clima abbastanza mite, con temperatura che non scendono sotto i -10°C e il rischio che la condensa si trasformi in ghiaccio è basso. In ogni caso, per ovviare a questo problema, i produttori hanno proposto alcuni innovativi modelli studiati ad hoc.
- Pompa di calore: acqua-acqua
La pompa di calore acqua-acqua si serve dell’acqua di falda, prelevando il calore da una sorgente a temperatura stabile. Per funzionare è necessario dunque che venga costruito un pozzo dotato di sistema di aspirazione, da realizzare dopo un’accurata analisi geologica.
Il funzionamento è il seguente: il calore dell’acqua nel pozzo entrata a contatto con un fluido refrigerante collocato nella pompa. Questi ha il compito di assorbire subito il calore e di trasformarsi in vapore, che a sua volta passa al compressore della pompa aumentando la sua temperatura.
Il vapore ad alta temperatura giunge poi nel condensatore, il luogo in cui si verifica il passaggio di calore al circuito di riscaldamento, che permette così di disporre di acqua calda ad uso sanitario.
Questo tipo di pompa di calore massimizza il suo rendimento se abbinata a un impianto di riscaldamento che prevede i radiatori.
- Pompa di calore: terra-acqua
La pompa di calore terra-acqua, nota anche come “pompa di calore geotermica”, sfrutta il calore sempre presente nel terreno per riscaldare l’acqua.
Il funzionamento di questa pompa di calore è molto semplice: il calore presente nel terreno viene catturato tramite una particolare sonda geotermica verticale e impiegato per il riscaldamento degli ambienti domestici.
Questa tecnologia, sebbene molto rumorosa, risulta essere conveniente ed efficiente, soprattutto se abbinata a sistemi di riscaldamento a bassa temperatura. Inoltre ha un consumo energetico decisamente esiguo.
Pompa di calore: vantaggi e svantaggi
I vantaggi di questa tecnologia sono numerosi:
- Attenzione all’ambiente: la pompa di calore sfrutta fonti energetiche pulite (l’energia naturale del terreno, dell’aria o dell’acqua).
- Comportando così notevoli risparmi sulle bollette.
L’impianto a pompa di calore ha lo svantaggio di produrre acqua a bassa temperatura.
Per quanto riguarda i bonus e gli incentivi statali, invece, permane la possibilità di accedere al Conto Termico anche nell’anno 2022. Per imprese e privati, gli interventi concessi riguardano l’installazione di impianti ibridi a pompa di calore e scalda acqua a pompa di calore, ma solo in caso di sostituzione di impianti preesistenti e non di installazione ex novo. La detrazione, fino al 65%, si può richiedere esclusivamente con modalità telematica sul portale del GSE.
Pompa di calore: prezzi
Quanto costa una pompa di calore? L’investimento iniziale per questi dispositivi può essere mediamente più costoso di quello per un tradizionale impianto a gas. Tuttavia, l’impianto con pompa di calore è un impianto più efficiente, ed è quindi possibile ottimizzare la spesa e rientrare col tempo dell’investimento iniziale.
Per stimare il prezzo di una pompa di calore, bisogna ricordare che questo va necessariamente suddiviso tra il costo della pompa e quello per la sua installazione. Quest’ultimo diverge a seconda della tipologia di pompa, della potenza richiesta e del livello di efficienza.
Inoltre va sempre tenuto a mente che una pompa di calore può essere monovalente o bivalente. La tipologia di pompa di calore più conveniente è quella aria-aria, che non prevede un esborso per l’installazione di macchinari aggiuntivi. La tipologia più costosa è quella acqua-acqua che necessita, per poter funzionare, della costruzione di un pozzo di aspirazione.
Tabella comparativa dei costi indicativi delle pompe di calore
| Tipologia Pompa di Calore | Costo Pompa (stimato) | Costo Installazione (stimato) | Note |
|---|---|---|---|
| Aria-Aria | €1.000 - €5.000 | €300 - €1.500 | Più economica, installazione semplice. |
| Aria-Acqua | €5.000 - €12.000 | €1.500 - €4.000 | Richiede un sistema di distribuzione dell'acqua. |
| Acqua-Acqua | €10.000 - €20.000 | €5.000 - €15.000 | Costi elevati per la costruzione del pozzo. |
| Terra-Acqua (Geotermica) | €12.000 - €25.000 | €8.000 - €20.000 | Costi elevati per la perforazione del terreno. |
Un'abitazione riscaldata da una pompa di calore consuma meno energia primaria e quindi permette di migliorare la classe energetica dell'edificio. La pompa di calore permette di ottenere il tradizionale comfort dei sistemi a combustione unitamente ad un risparmio energetico ed economico in un'abitazione moderna ed ecologica.
La normativa, l’orientamento europeo/mondiale ed il buon senso spingono verso l’adozione di questa tecnologia per la salvaguardia dell’ambiente.
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.
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.
Pompa di calore: installazione e manutenzione
Caratteristica principale delle pompe di calore split è la presenza di gas refrigerante tra l’unità esterna e l’unità interna (o incasso per il sistema Inwall). Il sistema è composto da un’unità esterna ad espansione diretta che preleva calore dall’aria e da un’unità interna a cui viene trasferita l’energia attraverso il gas refrigerante. Tale soluzione è l’ideale per qualunque condizione climatica in quanto non vi è pericolo di formazione di ghiaccio nelle tubazioni tra unità esterna e interna. Dall’unità interna il calore viene poi ceduto all’acqua che circola all’interno dell’impianto di casa.
La pompa di calore monoblocco è un'unità esterna con al suo interno già tutti i componenti necessari per essere collegata all’impianto di distribuzione ad acqua. Come per le pompe di calore “Packaged” , anche in questo caso non occorre realizzare le procedure tipiche dei sistemi di climatizzazione ad espansione diretta, quali, ad esempio, il vuoto. Il gruppo idronico integrato comprende tutti i componenti idraulici, quali la resistenza antigelo scambiatore a piastre, la pompa di mandata, vaso di espansione etc.
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.
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.
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.
Un importante controllo al quale è obbligatorio sottoporre alcune pompe di calore è quello sulle eventuali perdite di gas refrigerante. 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.
Durata e garanzia
Grazie alla relativa “semplicità” della tecnologia i sistemi moderni di qualità hanno una vita lunga, generalmente di 20-25 anni.
Il periodo di garanzia è di 24 mesi dalla data di fatturazione (12 mesi per gli acquirenti e utilizzatori professionali). La garanzia si applicherà ai prodotti che presentino difetti di conformità o guasti non riscontrati o riscontrabili al momento dell'acquisto, a condizione che siano stati utilizzati correttamente e nel rispetto della loro destinazione e di quanto previsto da eventuali documenti tecnici.
Quale pompa di calore scegliere per la propria casa
Negli ultimi anni le pompe di calore hanno continuato a far parlare di sé per via della riduzione delle emissioni di CO2 e dell'uso di combustibili fossili. Ci sono diversi tipi di pompe di calore aria-acqua e non è semplice determinare quale tra queste sia quella adatta alla tua casa o alla tua azienda.
A seconda della loro tipologia, le pompe di calore aria-acqua sono generalmente costituite da diverse configurazioni di unità esterne, interne e serbatoi d'acqua. La posizione e la configurazione del sistema di pompe di calore possono variare a seconda del tipo di edificio.
Le pompe di calore devono essere installate in un luogo che non sia ingombro o chiuso perché richiedono un flusso d'aria adeguato per funzionare nel modo più efficiente. Si consiglia di lasciare intorno all’unità esterna circa un metro di spazio, anche per facilitare gli eventuali interventi di manutenzione o riparazione.
Benché le pompe di calore possano essere installate anche su un tetto ben piatto, l'ideale sarebbe una superficie piana a terra. Dovrebbero inoltre essere posizionate ad almeno un metro, o più, da qualsiasi confine di proprietà, a seconda delle normative sulle emissioni acustiche[1].
Efficienza di una pompa di calore
L'efficienza di una pompa di calore è misurata calcolando il rapporto tra il calore a disposizione per riscaldare l'ambiente e l'energia elettrica consumata per ottenerlo. Maggiore è il rapporto, maggiore è l'efficienza della pompa di calore. A seconda della fonte di calore (aria, terra o acqua), un impianto di riscaldamento può produrre fino a 5 chilowattora di calore con 1 chilowattora di elettricità.
I fornitori di pompe di calore documentano il valore COP (Coefficient of Performance, coefficiente di prestazione) e/o un valore SCOP (Seasonal Coefficient of Performance, coefficiente di prestazione stagionale) per i loro sistemi. Come anticipato, questi valori mettono in rapporto la produzione di calore e l'energia elettrica da utilizzare per la produzione di calore. COP e SCOP sono valori determinati in condizioni di prova specifiche in laboratorio.
Pompa di calore e raffrescamento
A differenza di tutte le altre tecnologie di riscaldamento, le pompe di calore possono essere utilizzate anche per raffreddare gli spazi abitativi in estate. Il presupposto è che la pompa di calore sia progettata per essere reversibile, cioè che il processo termodinamico dell'unità possa funzionare anche al contrario: In questo caso, la pompa di calore estrae calore dagli spazi abitativi e lo trasferisce all'ambiente (aria, terra o acqua). L'umidità dell'ambiente deve essere monitorata tramite il sistema di controllo per evitare la formazione di condensa.