Le pompe di calore rappresentano un'alternativa green alla caldaia a condensazione: ti consentono di generare calore in maniera ecologica, prelevandolo dall'ambiente circostante (esterno o interno), e ti aiutano a ridurre le emissioni di CO2. Si tratta di una soluzione che il mercato ricerca sempre di più proprio per la sua efficienza energetica e sostenibilità, in un momento storico in cui il risparmio di energia diventa fondamentale.
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.
Cos'è una pompa di calore e come funziona?
Cos’è la pompa di calore? Senza voler essere troppo tecnici, è possibile spiegare il suo funzionamento molto semplicemente: si tratta di una macchina capace di estrarre e trasferire energia termica servendosi di diverse forme di energia. Il funzionamento di una pompa di calore è simile a quello di un frigorifero, ma invertito: mentre con il frigorifero il calore viene estratto dall’interno ed espulso all’esterno, la pompa di calore, in base allo stesso principio, fa esattamente il contrario.
Per il riscaldamento invernale e l’acqua calda sanitaria, estrae calore da una fonte naturale (aria, acqua o terra) e lo trasporta all’interno dell’edificio. La pompa di calore sfrutta fonti energetiche naturali come aria, acqua e terra.
Ma vediamo nello specifico come funziona e come è fatta la pompa di calore: il suo compito è quello di trasferire energia termica da un ambiente più freddo a uno più caldo. Le componenti principali di una pompa di calore sono: compressore, evaporatore, condensatore, valvola di espansione.
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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. 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. In seguito, il fluido rientra nuovamente nell’evaporatore e ricomincia il ciclo.
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.
Come determinare l'efficienza di una pompa di calore?
Per determinare se una pompa di calore è ad alta efficienza energetica devi guardare il CoP (Coefficiente di Prestazione), un dato che indica il rapporto tra kWh elettrici consumati e kWh di energia termica prodotti. Ovviamente maggiore è il CoP, più il generatore è efficiente.
Il valore di solito è compreso tra 3 e 6. Ciò significa che per ogni kWh elettrico consumato vengono prodotti 3-6 kWh di energia termica.
COP e SCOP elevati indicano che la pompa di calore produce più energia termica di quanta ne consumi elettricamente, rendendola un’opzione energetica altamente efficiente.
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Tipologie di pompe di calore
Le pompe di calore sono dispositivi versatili che possono essere classificati in base alla loro sorgente di calore e al mezzo che riscaldano o raffreddano. Ed è proprio in base alle diverse fonti di energia che si distinguono i vari tipi 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.
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Pompe di calore aria-acqua
Se prendiamo in considerazione altre tipologie di pompa di calore, quella più utilizzata dalle famiglie italiane è la pompa di calore aria-acqua. In questo articolo ci focalizzeremo sulle pompe di calore aria acqua, le più diffuse in ambito residenziale e commerciale.
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. Questo generatore preleva energia esterna dall’aria circostante all’abitazione e la usa per scaldare l’acqua dei tubi dell’impianto di riscaldamento. 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
Anche la pompa di calore acqua-aria estrae calore dall’acqua di falda e lo restituisce all’aria interna dell’edificio. 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. Entrambi i sistemi, dunque, si servono del sottosuolo come sorgente termica di partenza.
Pompe di calore geotermiche
Se ci limitiamo a un'analisi puramente tecnica, la pompa di calore che raggiungere CoP più elevati è quella geotermica. Il riscaldamento con pompa di calore geotermica, invece, si serve del calore del terreno.
Attraverso sonde e collettori che penetrano nel terreno essa è in grado di estrarre l'energia termica dal sottosuolo e trasferirla, attraverso uno scambiatore di calore, alla pompa di calore e da qui agli ambienti domestici. Inoltre questa tipologia di pompa di calore è anche tra le più ecologiche.
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.
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. Di contro, sono più complesse, perché utilizzano tubazioni (sonde geotermiche) da installare perforando il terreno, che possono essere disposte in verticale, andando molto in profondità, o in orizzontale.
La pompa di calore geotermica rappresenta quindi un'ottima soluzione per riscaldare e raffrescare casa in maniera sostenibile. Tuttavia non è per tutte le abitazioni e prima di installarla è necessario eseguire studi di fattibilità e analisi del terreno, per assicurarsi che il sottosuolo abbia le caratteristiche geologiche adeguate e, soprattutto, che non sia soggetto a vincoli o limitazioni.
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.
Vantaggi delle pompe di calore
Quali sono i vantaggi delle pompe di calore aria acqua? Prestazioni ottimali, efficienza energetica e risparmio in bolletta, solo per citarne alcuni. Finora abbiamo avuto modo di elencare una serie di vantaggi offerti dalla pompa di calore: dall’utilizzo di fonti di energia rinnovabile all’incremento dell’efficienza energetica, passando per la riduzione dei consumi e dei costi in bolletta.
Installare una pompa di calore è una scelta vincente quando l’obiettivo è quello di favorire l’efficienza energetica di un edificio, riducendo i consumi, e di aumentare la sua sostenibilità.
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.
- 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.
Ed è proprio in base alle diverse fonti di energia che si distinguono i vari tipi di pompe di calore. 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.
Anche in questo caso utilizzarla per riscaldare e raffrescare gli ambienti permette di sfruttare una fonte rinnovabile e gratuita, dando così un taglio ai consumi.
In termini di risparmio economico e ambientale, cosa possono garantire concretamente le pompe di calore alle famiglie italiane rispetto ai sistemi tradizionali? Le pompe di calore sono generalmente più efficienti e hanno costi operativi inferiori rispetto alle caldaie tradizionali, grazie alla loro capacità di trasferire calore piuttosto che generarlo da combustibili fossili.
Un impianto a pompa di calore permette un considerevole risparmio energetico, diminuisce i consumi in bolletta e aumenta il valore commerciale dell’immobile, migliorandone la sua classe energetica.
Incentivi per l'installazione di pompe di calore
I costi di acquisto e installazione di una pompa di calore, come visto, possono essere anche molto elevati. Il conto termico è un incentivo introdotto nel 2012 con lo scopo di sostenere l’incremento dell’efficienza energetica e la produzione di energia termica proveniente da fonti rinnovabili.
Per quanto riguarda le detrazioni fiscali per gli interventi di riqualificazione energetica, le pompe di calore permettono l’accesso all’Ecobonus al 65% fino al 31 dicembre 2024 e al Bonus Casa, nel caso si stiano eseguendo interventi di ristrutturazione o manutenzione straordinaria. In questo caso, la percentuale di spesa detraibile è del 50% fino al 31 dicembre 2024.
Nel 2023 si parla più propriamente del conto termico 2.0, che entra in gioco per tutti i sistemi di climatizzazione a pompa di calore con coefficienti di prestazione tra 3,9 e 5,1, solo per sostituzione di impianti precedenti. Per usufruire del Superbonus al 90% per l’installazione di una pompa di calore è necessario aver effettuato un doppio salto di classe energetica, così da godere della detrazione dall’Irpef nei successivi 5 anni.
L’ecobonus è applicabile per tutti i sistemi di climatizzazione con pompa di calore ad alta efficienza, per portare in detrazione dall’Irpef o dall’Ires il 65% della spesa, per i successivi 10 anni. Questa detrazione per le ristrutturazioni edilizie è prevista per qualsiasi pompa di calore, anche non ad alta efficienza, purché finalizzata al risparmio energetico.
Infine, le pompe di calore, installate in sostituzione di un impianto di riscaldamento preesistente, rientrano nel sistema di incentivi previsti dal GSE e annoverati nel Conto Termico 2.0. Il GSE, entro circa due mesi dalla convenzione, arriva a rimborsare il 65% della spesa tramite bonifico.
Per verificare se un modello di pompa di calore possiede i requisiti per accedere agli incentivi del conto termico si può consultare il catalogo degli apparecchi domestici del GSE, le pompe di calore si trovano nella tipologia 2A e 2E per i sistemi ibridi.
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.
Va poi detto che i costi non sono gli stessi per tutte le pompe di calore viste e il budget a disposizione influenza sicuramente la scelta. Ad esempio, quelle geotermiche assicurano la massima efficienza, ma allo stesso tempo richiedono costi di acquisto e installazione maggiori rispetto alle altre, in quanto le opere di perforazione del terreno e di disposizione delle sonde incidono molto sul prezzo.
La pompa di calore aria aria, invece, ha costi decisamente inferiori, anche rispetto a quella ad acqua.
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.
In ogni caso, per il raffrescamento, lavora estraendo il calore dall'aria degli ambienti interni e lo elimina, allo stesso modo del frigorifero.
Al contrario, per il raffrescamento, lavora estraendo il calore dall'aria degli ambienti interni e lo elimina, allo stesso modo del frigorifero.
Efficienza energetica: Le pompe di calore sono estremamente efficienti rispetto ai sistemi tradizionali di riscaldamento. Richiesta di spazio: Le pompe di calore geotermiche richiedono spazio per l’installazione di tubature nel terreno, mentre quelle aria-aria e aria-acqua necessitano di unità esterne.
Integrazione con altri sistemi
Proprio come la caldaia, anche la pompa di calore necessita di manutenzione periodica per assicurarsi che l'apparecchio duri a lungo e sia sempre efficiente.
Pompa di calore + riscaldamento a pavimento + impianto fotovoltaico insieme questi tre sistemi ti permettono di riscaldare (e raffrescare, se l'impianto lo consente) la tua casa in maniera sostenibile, con un notevole risparmio sui costi energetici. Inoltre, questo abbinamento comporta chiari vantaggi economici, in quanto si abbatte il costo dell’acquisto dell’energia per il funzionamento dell’impianto di climatizzazione.