Pompe di Calore Sovradimensionate: Scopri Tutti i Vantaggi e i Rischi Nascosti!

Nel 2024 in Europa sono state acquistate circa 2 milioni di pompe di calore. Un numero elevato, ma in netto calo rispetto al 2022, quando le vendite toccarono i 2,8 mln di unità. Secondo un team di ricercatori del Politecnico federale di Zurigo (ETH) molte delle unità installate nelle nostre case sarebbero meno efficienti di quanto si pensi.

L’efficienza di una pompa di calore è determinante per garantire il suo funzionamento ottimale, l’abbattimento dei costi in bolletta e la riduzione delle emissioni inquinanti. Tuttavia, secondo i ricercatori dell’ETH di Zurigo, la configurazione di molte unità potrebbe non essere quella giusta.

Analisi in tempo reale su pompe di calore

Lo studio ha raccolto i dati in tempo reale di 1.023 unità in 10 Paesi Europei, tra cui Germania, Austria, Paesi Bassi, Svezia, Danimarca, Francia e Regno Unito. L’obiettivo dello studio era sviluppare un sistema standardizzato per confrontare le diverse unità, anche se installate in tipologie di edifici differenti. Va però sottolineato che gli autori hanno avuto accesso ai dati di un solo produttore di pompe di calore, fattore che non ha tuttavia compromesso lo studio, come sottolinea Tobias Brudermüller, uno degli autori principali: “I nostri risultati possono essere interpretati universalmente, poiché i dati e gli algoritmi raccolti si basano esclusivamente su misurazioni fisiche come la temperatura di mandata e il consumo energetico”.

Durante il periodo di osservazione sono emerse notevoli differenze di prestazione. Gli impianti con l’efficienza più elevata erano, in alcuni casi, due o tre volte più efficienti delle pompe di calore con livelli più bassi. Secondo i ricercatori il 17% delle pompe di calore aria-aria non raggiunge gli standard di efficienza europei. A fare la differenza nell’efficienza di una pompa di calore è l’ottimizzazione delle impostazioni della curva di riscaldamento.

I ricercatori dell’ETH hanno evidenziato che una pompa di calore su dieci risulta sovradimensionata, ovvero sarebbe bastata una unità meno potente per raggiungere le stesse prestazioni in base all’edificio servito, risparmiando anche sui costi in bolletta. Al contrario, solo l’1% delle unità è risultata sottodimensionato, una condizione che può causare un sovraccarico del sistema e un maggior rischio di guasti.

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“Sapevamo che errori nella progettazione e nella configurazione delle pompe di calore non fossero rari, ma ci ha sorpreso quanto questi impattassero sull’efficienza reale e con quanta chiarezza questo emergesse dai dati”, afferma Thorsten Staake, co-responsabile del Bits to Energy Lab dell’ETH di Zurigo.

Come verificare l’efficienza energetica di una pompa di calore

Per garantire l’efficienza lungo l’intero ciclo di vita, gli autori dello studio suggeriscono di standardizzare il monitoraggio delle unità in tutta Europa. “Non disponiamo ancora delle condizioni quadro per standard tecnici adatti alla varietà di situazioni che interessano gli edifici reali“, afferma Brudermüller.

Attraverso gli algoritmi sviluppati dallo studio tuttavia, il team potrà fornire alla famiglie le informazioni specifiche sul potenziale di ottimizzazione delle pompe di calore installate. Un altro fattore fondamentale sarà la garanzia di una sempre maggiore digitalizzazione degli impianti. App e contatori intelligenti sono strumenti fondamentali per i proprietari per conoscere meglio le unità e ridurre le bollette.

“Le pompe di calore sono già una tecnologia avanzata per il riscaldamento ecosostenibile. Il prossimo passo è renderne il funzionamento più intelligente ed efficiente. I nostri studi sul campo creano le basi per introdurre rapidamente questa innovazione nelle famiglie e farla emergere direttamente sotto forma di bollette energetiche più basse”.

Tre i suggerimenti per verificare l’efficienza di una pompa di calore secondo il team dell’ETH:

Una temperatura di mandata quanto più bassa e costante possibile (tra 35°C e 55°C, a seconda dell’edificio) è indice di un funzionamento efficiente.
È possibile verificare se il rapporto tra consumo di elettricità e calore prodotto è corretto tramite il fattore di prestazione annuo (FAP), che dovrebbe essere superiore a tre. Generalmente, questo valore può essere verificato tramite un’app o sul pannello di controllo della pompa di calore.
Un funzionamento costante è indice di un’unità ben configurata.

Svantaggi delle pompe di calore in determinate situazioni

La pompa di calore è un sistema di riscaldamento e raffreddamento efficiente ma non è sempre adatta a tutte le abitazioni, specialmente se la tua casa è molto grande, disperde calore e non è adeguatamente isolata. Le pompe di calore hanno una potenza massima limitata, che le rende più adatte per abitazioni di medie dimensioni. Questo è sufficiente per riscaldare abitazioni fino a 150 metri quadri, a patto che siano ben isolate.

Le pompe di calore sono particolarmente efficienti quando lavorano con sistemi a bassa temperatura, come il riscaldamento a pavimento o radiatori progettati per funzionare con acqua a temperature più basse. Se la tua casa utilizza termosifoni tradizionali, che richiedono temperature dell’acqua più alte, l’efficienza diminuisce.

Per funzionare al meglio, la pompa di calore richiede spazio sia all’interno che all’esterno della tua casa. Questo perché, per riscaldare l’acqua e garantirti un’adeguata fornitura di acqua calda sanitaria, il sistema deve lavorare su grandi volumi, accumulando l’acqua in una cisterna di dimensioni importanti. La pompa di calore include un’unità esterna che deve essere posizionata in un’area adeguata che rispetti determinate distanze da muri, recinzioni o altre strutture. L’assenza di uno spazio esterno adatto può rendere l’installazione complessa o persino impossibile. Se hai uno spazio ridotto, valuta con attenzione se una pompa di calore è la scelta giusta per le tue esigenze. Prima di procedere, fatti consigliare da un tecnico qualificato che possa verificare le condizioni della tua abitazione e proporti la soluzione più adatta.

Il prezzo di una pompa di calore, soprattutto inizialmente, può sembrare elevato rispetto a quello di una caldaia tradizionale. Nonostante i vantaggi a lungo termine, però, l’acquisto di una pompa di calore potrebbe non essere la scelta giusta in alcuni casi specifici. Se sai già che non vivrai nella tua casa abbastanza a lungo per beneficiare del risparmio energetico, l’investimento potrebbe non valere la pena. Valuta anche se i costi iniziali sono un problema. Nonostante esistono incentivi fiscali e agevolazioni per ridurre il costo iniziale, una pompa di calore rimane comunque un investimento importante.

Errori di dimensionamento e progettazione

Scegliere un riscaldamento con pompa di calore può portare grandi benefici ma solo se l’installazione e la manutenzione sono affidate a professionisti esperti.

Dimensionamento errato: Un tecnico inesperto potrebbe non valutare correttamente le caratteristiche della tua abitazione, installando una pompa di calore sovradimensionata o sottodimensionata.
Scarsa progettazione: La pompa di calore per riscaldare richiede una progettazione accurata per funzionare al meglio.
Mancanza di assistenza post-installazione: Un installatore non qualificato difficilmente offrire un servizio di manutenzione adeguato.

Vantaggi delle pompe di calore

La pompa di calore è una scelta ideale per chi ha spazio sufficiente e desidera un impianto ecologico ed efficiente. Questi dispositivi, infatti, sfruttano fino al 75% di energia da fonti rinnovabili, consumando solo il 25% di energia elettrica. Se vivi in una regione con inverni miti, come il Lazio, una pompa di calore aria-aria o aria-acqua è particolarmente efficiente. Inoltre, abbinare una pompa di calore con un impianto fotovoltaico o solare termico è una strategia vincente. Un altro fattore da considerare è la possibilità di accesso agli incentivi fiscali e bonus disponibili per l’installazione di impianti a energia rinnovabile.

Come funzionano le pompe di calore

Il funzionamento delle pompe di calore è in linea di massima come quello dei frigoriferi, solo nel senso inverso. Ovvero grazie a un fluido opportuno dal basso punto di ebollizione estraggono il calore da un mezzo a temperatura più bassa, che può essere aria, acqua o terreno a seconda del tipo di pompa. A questo punto il fluido evapora e poi viene compresso in un compressore. Questo passaggio aumenta la temperatura del gas, che poi passa attraverso un condensatore.

Considerazioni sull'efficienza

Le pompe di calore sono caratterizzate da un'alta efficienza, ma quali sono le condizioni per cui ci si può avvantaggiare di questa efficienza? Una delle caratteristiche della pompa di calore infatti è la temperatura di mandata relativamente bassa, ovvero la temperatura del fluido che si utilizza per riscaldare l'edificio. Come abbiamo anticipato nel precedente capitolo, però, uno dei parametri più importanti per quanto riguarda la pompa di calore è il COP, ovvero il coefficiente di prestazione, in quanto le pompe di calore forniscono più energia termica di quella elettrica impiegata per il loro funzionamento (con un rapporto di 4 a 1). Se però la temperatura esterna si abbassa molto il COP diminuisce drasticamente, e quindi anche l'efficienza della pompa di calore, rendendola poco conveniente.

Questo significa che una pompa di calore è adatta per edifici più moderni, mentre le case più datate, che utilizzano caloriferi, dovrebbero orientarsi su soluzioni diverse da quelle in ghisa, come l'alluminio, che richiede temperature di 45°C o 50°C e consente non solo caloriferi meno spessi, quindi con un maggiore scambio termico, ma hanno anche una bassa inerzia termica. Questo significa la presenza di infissi a doppio o triplo vetro e di un cappotto, il che consente di avere una pompa di calore adeguata per le dimensioni dell'abitazione. Quindi le pompe di calore sono meglio sfruttate in edifici dotati di un buon isolamento, anche se questo non è un requisito obbligatorio: solo sappiate che in assenza di una coibentazione adeguata potreste aver bisogno di una soluzione sovradimensionata e comunque meno efficiente.

Consumi e costi

A questo punto potreste chiedervi quanto consuma una pompa di calore. Ecco perché si può fare un calcolo solo medio, che può anche variare molto. I numeri possono variare moltissimo, ma per esempio Abbassalabolletta.it ha fatto un confronto tra due abitazioni, una da 120 mq e una da 140 mq. Con una pompa di calore, ipotizzando una potenza termica nominale di 16 kW e un COP di 5, si possono considerare 12 kWh al giorno, per un totale di 360 kWh al mese di elettricità. Mediamente, quindi, possiamo ipotizzare un risparmio nell'ordine dei 400 euro l'anno a famiglia utilizzando la pompa di calore rispetto alla caldaia.

Temperatura esterna e resistenza integrativa

Uno dei punti di domanda che ci si può porre riguardo l'utilizzo della pompa di calore è la temperatura esterna. In realtà le pompe di calore sono progettate per garantire un buon funzionamento anche a basse temperature, ma è necessario calcolare le dimensioni corrette non solo in base alla temperatura esterna (che quindi determina il COP), ovvero la zona climatica, ma anche ai parametri dell'edificio. Al di sotto di queste temperature è necessaria una resistenza integrativa per continuare a funzionare normalmente. È anche vero che le moderne pompe di calore con resistenza integrativa ne regolano automaticamente l'utilizzo per ridurre i consumi, in modo da raggiungere la temperatura desiderata di esercizio per poi rallentare il funzionamento, ma nondimeno l'impatto sulla bolletta si farà sentire, ed è consigliato non abusarne.

Incentivi fiscali e integrazione con il fotovoltaico

Inoltre le pompe di calore sono più efficienti, con un risparmio in bolletta consistente, e permettono di accedere a notevoli incentivi fiscali, che consentono di recuperare parte dell'investimento per installare l'impianto. Le pompe di calore consentono anche di utilizzare un unico impianto per riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria, e possono essere integrate con altre tecnologie, come i pannelli solari, anche termici per far scaldare l'acqua ad esempio.

Svantaggi principali

I più grandi svantaggi delle pompe di calore sono l'investimento iniziale elevato, la temperatura dell'acqua di mandata non elevatissima (che può essere innalzata riducendo l'efficienza) e anche il fatto che l'efficienza cala al diminuire della temperatura esterna.

Dimensionamento corretto

Per compiere la scelta più idonea e accurata della macchina da comprare ed installare, è indispensabile calcolare il corretto dimensionamento della pompa di calore. In un'abitazione, l'installazione di una specifica pompa di calore con una determinata taglia di potenza, potrebbe risultare idonea mentre la stessa macchina, per un'altra abitazione, potrebbe risultare sottodimensionata se non addirittura sovradimensionata. Per cosa verrà utilizzato l’impianto? Quali sono i terminali utilizzati nell’impianto di riscaldamento ?

Pompe di calore reversibili

Le pompe di calore reversibili sono utilizzate per riscaldare e rendere calde le stanze di casa, ma non solo. Posso anche fungere alla funzione di raffrescamento estivo degli ambienti, facendo circolare acqua “refrigerata” all'interno dei circuiti degli impianti. Questo avviene, semplicemente, invertendo il ciclo di funzionamento della macchina: il calore viene catturato dall'interno dell'abitazione e trasferito all'aria esterna.

Integrazione con sistema ibrido

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. Un sistema ibrido rappresenta l'abbinamento di una pompa di calore a una caldaia a condensazione. Un sistema ibrido può essere previsto anche quando si voglia installare una pompa di calore in abbinamento a una caldaia già esistente che si vuole mantenere in funzione.

Ottimizzazione dell'abbinamento con il fotovoltaico

Alcuni sistemi settano la potenza termica erogata dalla pompa di calore in funzione della produzione fotovoltaica: più energia elettrica prodotta e più la pompa di calore produce calore. Quando la produzione fotovoltaica sarà superiore all’assorbimento elettrico dell’abitazione, l’energia eccedente andrà immessa direttamente nella rete.

Modalità di funzionamento

Gli inverter di ultima generazione hanno la possibilità di inviare un segnale alla pompa di calore quando la produzione fotovoltaica supera un valore preimpostato.
Se l’inverter non ha questa possibilità, è fondamentale un sistema di monitoraggio e settaggio della pompa di calore per far lavorare la macchina nelle ore di maggior esposizione solare.

Ruolo e gestione del riscaldatore elettrico

Il riscaldatore elettrico svolge un ruolo essenziale nel garantire il comfort e il funzionamento affidabile del sistema nei giorni più freddi. Le pompe di calore sono progettate per una temperatura di bivalenza di -5°C o -10°C, il che significa che, a tali temperature, il sistema è supportato dal riscaldatore elettrico oltre che dal compressore.

Disattivare il riscaldatore elettrico può mettere sotto stress il sistema, ridurre l’efficienza del riscaldamento e aumentare il rischio di umidità negli ambienti interni. Il punto di bivalenza determina la temperatura esterna alla quale il riscaldatore elettrico si attiva per supportare la pompa di calore.

Sovradimensionamento: problemi e conseguenze

Nel momento in cui si sovradimensiona una pompa di calore si può incorrere in tre grossi problemi:

On/Off: Un sovradimensionamento della Pompa di Calore può portare a continui e frequenti on/off (accensioni e spegnimenti). È un problema che va ad usurare il compressore, genera picchi di assorbimenti elettrici che possono generare disagi o far saltare il contatore.
Rumorosità e ingombri: Una pompa di calore più potente, una pompa di calore sovradimensionata occuperà più spazio e sarà molto più rumorosa.
Consumo maggiore: Un consumo maggiore equivale ad una bolletta più elevata e ad interventi di manutenzione più soventi.

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