Cosa sono le pompe di calore
Le pompe di calore sono macchine termiche in grado di trasferire energia termica da una sorgente a temperatura più bassa a una sorgente a temperatura più alta, utilizzando differenti forme di energia, generalmente meccanica.
L’energia termica presente e disponibile naturalmente nell’aria, o in altre fonti, viene sfruttata per riscaldare un edificio o per produrre acqua calda.
Un gas, spesso chiamato freon, ha la capacità di assorbire questo calore derivante da fonte naturale, in seguito tramite la compressione ne viene innalzata la temperatura e viene quindi ceduto all’impianto di riscaldamento.
L’energia che viene passata all’impianto è da 3 a 6 volte maggiore di quella spesa dal compressore.
L’energia elettrica necessaria serve solo per azionare il compressore ed altri dispositivi ausiliari.
Le fonti di energia per la pompa di calore
L’aria
L’aria è la fonte preferibile per il rapporto prestazioni/prezzo, va però in certi casi valutata: quando ti trovi in zone particolarmente fredde o quando va prestata maggiore attenzione verso il rumore che provoca lo spostamento d’aria stesso.
L’acqua
Ha una buonissima resa l’acqua di pozzo o di falda ed è perfetta se disponibile a poca profondità. In questo caso è necessario informarsi sulle normative e autorizzazioni locali vigenti.
Il terreno
Il calore viene prelevato dal sottosuolo con sonde a circuito chiuso. Per una trivellazione orizzontale, però, serve una superficie doppia rispetto all’edificio per l’installazione delle sonde. Altrimenti bisogna optare per una trivellazione verticale, con sonde da 100 metri da posizionare.
Calore di scarto
Viene sfruttato il calore residuo da altri processi. Naturalmente vanno stimati bene tutti i fattori in termini di disponibilità nel tempo, quantità e temperatura.
I diversi tipi di pompe di calore
- Pompa di calore aria-aria. E’ un condizionatore dotato di tecnologia inverter, cioè un dispositivo che scambia calore con l’aria e lo restituisce nella tua abitazione mediante l’aria stessa, tramite un termoconvettore.
- Pompa di calore aria-acqua. Estrae calore dall’aria esterna e per trasferirlo in casa usa termosifoni o pareti radianti o pavimenti radianti, per questo viene facilmente installata in sostituzione di vecchie caldaie a gas metano o a gasolio.
Sono le pompe di calore più semplici, rapide e meno onerose da installare.
Si possono utilizzare anche con temperature sotto lo zero. Ovviamente rendono meglio se la temperatura esterna oscilla tra 0 e 10 gradi, calando di rendimento fino ad un minimo di -20 gradi. - Pompa di calore acqua-acqua. Sfrutta le acque di falda, fiume, lago o mare. Viene considerata geotermica al pari delle altre perché estrae calore dal sottosuolo.
L’acqua prelevata ha il grosso vantaggio di rimanere ad una temperatura costante anche in pieno inverno. In questo caso i lavori di installazione sono più invasivi e prevedono la trivellazione, fino a raggiungere le acque che scorrono nel sottosuolo.
I costi complessivi aumentano leggermente, ma la resa è nettamente superiore alle pompe aria-acqua. - Pompa di calore terra-acqua. Sfrutta il calore geotermico della Terra. In questo caso si devono installare tubazioni all’esterno, a circa un metro e mezzo di profondità se piazzate in orizzontale, o fino a raggiungere anche i 50 metri se montate in verticale. La temperatura costante del sottosuolo in ogni periodo dell’anno, garantisce un funzionamento sempre ottimale.
I lavori anche in questo caso sono invasivi, ma questo tipo di pompa di calore ha il vantaggio di poter essere installata anche in zone dove non sono presenti acque di falda.
Vantaggi e svantaggi delle pompe di calore
Il vantaggio principale ovviamente è il rendimento energetico. Anche se per le pompe di calore è preferibile parlare di resa, proprio per il fatto che non producono calore, ma lo trasferiscono. Hanno un rendimento superiore a quello delle caldaie, anche se il costo dell’elettricità è più elevato di quello del gas.
Questo vantaggio ne porta un altro: ossia al fatto che con l’installazione di questi dispositivi, si migliora sicuramente la classe energetica dell’edificio stesso.
Un impianto geotermico ben progettato e installato nelle condizioni corrette consente di risparmiare in bolletta circa il 40% della spesa totale per i consumi energetici (sempre che l’impianto sia dotato di un contatore separato). L’abbinamento della pompa di calore a un impianto di riscaldamento e raffrescamento radiante garantisce un risparmio energetico dal 40% al 70% rispetto ai sistemi tradizionali. Dal punto di vista ambientale, invece, la pompa di calore con funzione di riscaldamento incrementa l’utilizzo di energia rinnovabile e in questo modo riduce le emissioni climalteranti.
E’ necessario valutare però il costo di questi macchinari rispetto ad una caldaia ad elevato rendimento.
Il primo svantaggio che si denota è che la temperatura dell’acqua da essa prodotta non è estremamente elevata. Per rimediare è possibile utilizzare altri dispositivi, ma questo fa diminuire la convenienza dell’impianto al momento dell’installazione.
Il secondo problema è che alcuni modelli di pompe di calore possono essere davvero rumorosi e per questo è consigliabile la loro installazione fuori casa, preferibilmente sul balcone. Sarà lo stesso installatore a poter consigliare la soluzione migliore, in base alle nostre esigenze e alle caratteristiche del modello che abbiamo scelto. Naturalmente la rumorosità potrebbe in certe situazioni far virare la scelta su altra tipologia di riscaldamento.
Nonostante il rapporto fra spese per l’energia e rendimento termico sia conveniente, a volte l’uso di una pompa di calore può pesare in maniera non indifferente sulla bolletta. Ma c’è una soluzione, perché è possibile anche installare un secondo contatore, che permette di usufruire di una tariffazione elettrica appositamente dedicata alla pompa di calore, in modo da non penalizzare troppo, per ciò che riguarda il costo della bolletta, il consumo di elettricità.
L’installazione di una scelta ecologica
Le pompe di calore utilizzano energia disponibile gratuitamente e per questo sono un’ottima scelta per ridurre i consumi energetici e le emissioni in atmosfera, dando così il proprio contributo per preservare il pianeta.
Possono essere abbinate ad altre tecnologie rinnovabili ed energeticamente efficienti, come i pannelli solari termici e fotovoltaici.
L’installazione di un simile macchinario va preceduta da una valutazione, un vero e proprio bilancio termico che tenga conto di tutti gli aspetti del luogo in cui andrà messa, della fonte disponibile, dei fabbisogni termici. Il funzionamento ottimale di una pompa di calore si ha generalmente in abitazioni nuove, con impianti a pavimento o a radiatori a bassa temperatura.
Nel caso di riqualificazione di un impianto tradizionale, l’isolamento termico dell’edificio dovrà essere performante per contenere le dispersioni termiche e per abbassare la temperatura di funzionamento dei radiatori esistenti.
In base alle valutazioni eseguite con il progetto, si può scegliere la modalità di funzionamento di una pompa di calore:
- monovalente: la pompa di calore è l’unico generatore di calore. Consigliata in nuove costruzioni, ben isolate e in zone in cui non ci siano temperature troppo rigide
- bivalente: in cui un generatore a supporto è presente nell’impianto. E’ la scelta ideale in fase di ristrutturazione di abitazioni già esistenti e in zone climatiche molto fredde.
Può funzionare con diversi tipi di terminali in ambiente: caloriferi, ventilconvettori, pannelli radianti, unità mono e multi-split.
I rendimenti della pompa di calore
Cerchiamo di capire come si interpreta il rendimento delle pompe di calore.
Rendimento nominale COP: è fornito dal costruttore del macchinario e serve per confrontare le varie pompe di calore presenti in commercio, in termini di efficienza, ma anche prestazioni e temperature.
Il COP (Coefficient of Performance) indica il rapporto tra la potenza termica resa all’impianto e la potenza elettrica spesa dalla pompa di calore.
Ad esempio, se la pompa di calore sta fornendo 4 kW all’impianto di riscaldamento, a fronte di un assorbimento elettrico di 1 kW, il COP risulta essere pari a 4.
Rendimento stagionale (SCOP): è dato da un progetto atto a valutare tutti i fattori che possono comporlo.
Quindi per citarne alcuni, il tipo di impianto termico, la corretta progettazione ed installazione, la qualità costruttiva del prodotto, la zona climatica in cui opererà la macchina e via dicendo.
E’ però il modo migliore per valutare veramente la resa e i consumi perché tiene conto di quelle che saranno veramente le effettive condizioni di lavoro dell’apparecchio.
Conclusioni
Le pompe di calore sono senz’altro un tipo di macchinario ad elevatissimo rendimento, come tutti gli apparecchi termici però ha dei pro e dei contro ed è fondamentale eseguire un bilancio termico per valutare in maniera tecnica tutti gli aspetti, ricordando che comunque anche gli impianti più tradizionali, che comprendono ormai caldaie ad elevato rendimento, possono raggiungere grandi rese e prestazioni e pertanto dei considerevoli risparmi sulla bolletta.
