Pompe di calore: cosa sono, come funzionano e quali sono i vantaggi

La pompa di calore è un sistema di energia rinnovabile in grado di soddisfare le esigenze di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria. La pompa di calore sfrutta fonti energetiche naturali come aria, acqua e terra.

Cos’è e come funziona una Pompa di Calore

La pompa di calore è uno strumento ad alta efficienza energetica che permette di produrre calore attraverso la compressione di un gas. Le componenti principali di una pompa di calore sono:

• compressore
• evaporatore
• condensatore
• valvola di espansione
  
  

Il condensatore e l’evaporatore sono elementi formati da alcuni tubi (gli scambiatori di calore) a contatto diretto con acqua o aria (il fluido di servizio) e al cui interno è presente il fluido refrigerante.
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. Grazie al compressore, un gas viene compresso e questo aumento di pressione genera calore.
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.

Vantaggi delle pompe di calore rispetto ai tradizionali metodi di riscaldamento

La pompa di calore è considerata una tecnologia ad alto risparmio energetico perché per produrre il calore utilizza le fonti di energia naturali presenti in natura, come l’aria, l’acqua o la terra. Ed è proprio in base alle diverse fonti di energia che si distinguono i vari tipi di pompe di calore.

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. 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.
• 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

Tipologie 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.

Pompe di calore aria-acqua

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. 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

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.

Pompe di calore geotermiche

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. 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.

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.

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.
• 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 linea di massima un buon valore di COP per una pompa di calore va dai 3,6 in su, ossia la classe A; un valore di EER da classe A parte da 3,2.  Un COP 4 ad esempio significa che per 1 kW di energia elettrica consumata, si ottengono 4 kW di energia termica.
• Ecobonus, detrazioni fiscali e Conto EnergiaTermico: la presenza di incentivi statali fino al 65% rende ancora più conveniente ed efficace l’investimento per l’installazione di una pompa di calore.
  
  
  

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