Pompa di calore, cos’è? Quando si valuta l’eventualità di installare un riscaldamento a pompa di calore è bene calcolare quali potrebbero essere i vantaggi, che risultano comunque superiori rispetto ai possibili svantaggi. Dal punto di vista ambientale si tratta di sicuro di una scelta green, dal momento che si ha a che fare con un meccanismo di energia rinnovabile. Quindi se si opta per l’impianto di questo genere con funzione di riscaldamento si sfrutta l’utilizzo di energia rinnovabile, per cui si andranno a ridurre le emissioni climalteranti. Ma vediamo quali sono i costi di un impianto a pompa di calore e come funziona.
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Pompa di calore riscaldamento: cos’è?
La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire l’energia gratuita presente nelle sorgenti esterne (aria, acqua, suolo) agli impianti per il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria. Il trasferimento di calore avviene per mezzo di un circuito frigorifero ad alta efficienza con un ridotto assorbimento di energia elettrica. Circa il 75% dell’energia prodotta proviene dall’ambiente esterno e l’apporto di energia elettrica è solo del 25%. Possono coprire gli interi fabbisogni di riscaldamento, raffreddamento e produzione di acqua calda sanitaria attingendo dalle fonti rinnovabili: all’energia termica sottratta all’ambiente può sommarsi l’energia elettrica prodotta da tecnologie alternative in modo da raggiungere una completa indipendenza energetica. La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido (frigorigeno) che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore.
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Pompa di calore: come funziona?
Il circuito chiuso di una pompa di calore è costituito da:
- compressore
- condensatore
- valvola di espansione
- evaporatore
Il condensatore e l’evaporatore sono costituiti da scambiatori di calore, cioè tubi posti a contatto con un fluido di servizio (che può essere acqua o aria) nei quali scorre il fluido frigorigeno. Questo cede calore al condensatore e lo sottrae all’evaporatore. Nel funzionamento il fluido frigorigeno, all’interno del circuito, subisce le seguenti trasformazioni:
- Compressione: il fluido frigorigeno allo stato gassoso e a bassa pressione, proveniente dall’evaporatore,
viene portato ad alta pressione; nella compressione si riscalda assorbendo una certa quantità di calore. - Condensazione: il fluido frigorigeno, proveniente dal compressore, passa dallo stato gassoso
a quello liquido cedendo calore verso l’ esterno. - Espansione: passando attraverso la valvola di espansione, il fluido frigorigeno liquido si trasforma
parzialmente in vapore e si raffredda. - Evaporazione: il fluido frigorigeno assorbe calore dall’esterno ed evapora completamente.
L’insieme di queste trasformazioni costituisce il ciclo della pompa di calore. L’efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione “C.O.P.” che è il rapporto tra energia fornita (calore ceduto al mezzo da riscaldare) ed energia elettrica consumata. Il C.O.P. è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ed ha, in genere, valori prossimi a 3. Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh (2580 kcal) di calore al mezzo da riscaldare.
Pompa di calore: riscaldamento e climatizzazione
Il mezzo esterno da cui si estrae calore è detto sorgente fredda. Nella pompa di calore il fluido frigorigeno assorbe calore dalla sorgente fredda tramite l’evaporatore. Le principali sorgenti fredde sono:
- l’aria: esterna al locale dove è installata la pompa di calore oppure estratta dal locale dove è
installata la pompa di calore - l’acqua: di falda, di fiume o di lago quando questa è presente in prossimità dei locali da riscaldare
e a ridotta profondità
Inoltre le pompe di calore si possono distinguere in base alla sorgente fredda e al pozzo caldo che utilizzano.
Possono quindi essere del tipo: ARIA-ARIA, ARIA-ACQUA, ACQUA-ACQUA, ACQUA-ARIA.
- L’aria come sorgente fredda ha il vantaggio di essere disponibile ovunque; tuttavia la potenza resa dalla pompa di calore diminuisce con la temperatura della sorgente. Nel caso si utilizzi l’aria esterna, è necessario (intorno a 0°C), un sistema di sbrinamento che comporta un ulteriore consumo di energia.
- L’acqua come sorgente fredda garantisce le prestazioni della pompa di calore senza risentire delle condizioni climatiche esterne.
- Il terreno, come sorgente fredda ha il vantaggio di subire minori sbalzi di temperatura rispetto all’aria. Le tubazioni orizzontali vanno interrate ad una profondità minima da 1 a 1,5 metri per non risentire troppo delle variazioni di temperatura dell’aria esterna e mantenere i benefici effetti
dell’insolazione.
Le possibili applicazioni della pompa di calore sono:
- CLIMATIZZAZIONE DEGLI AMBIENTI
È ormai attuale l’applicazione della pompa di calore per la climatizzazione degli ambienti nel settore residenziale e nel terziario (esercizi commerciali di medie dimensioni; parrucchieri; cucine
di ristoranti; studi professionali). - RISCALDAMENTO DEGLI AMBIENTI E DELL’ACQUA SANITARIA
La pompa di calore può essere utilizzata anche per la sola produzione di calore per il riscaldamento degli ambienti e dell’acqua sanitaria.
Pompa di calore: vantaggi e svantaggi
Esistono diversi vantaggi nella scelta di una pompa di calore:
- il rendimento energetico, si tratta infatti di un sistema che fornisce in concreto dei benefici da non sottovalutare. I benefici economici della pompa di calore derivano principalmente dalla buona progettazione dell’impianto e dalla sua corretta istallazione. Partendo da tali presupposti è possibile quantificare i vantaggi che si traducono in un concreto. Anche nella scelta dei climatizzatori, serve attenzione al risparmio.
- Risparmio in bolletta di circa il 40% della spesa totale per i consumi energetici.
- Se poi si collega il sistema con un impianto di riscaldamento e raffreddamento radiante allora si può incrementare il risparmio energetico rispetto ai sistemi tradizionali
- È possibile, inoltre, richiedere i relativi incentivi statali per l’impianto di queste nuove tecnologie, per cui è possibile usufruire della detrazione fiscale del 65% oppure della specifica agevolazione del Conto Termico.
Per quanto riguarda, invece, i possibili svantaggi che potrebbero evidenziarsi sono:
- la bassa temperatura dell’acqua prodotta: si possono poi registrare degli aumenti di potenza elettrica.
- l’impianto di questi sistemi richiede dei lavori che possono comportare costi iniziali significativi in base alle esigenze che si devono soddisfare. L’installazione di una pompa di calore geotermica necessita infatti di lavori di impianto che possono risultare alquanto costosi.
- Inoltre, l’impianto richiede la disponibilità di uno spazio consono visto che la macchina deve stare all’esterno occupando non poco spazio.
- L’impianto poi non è silenzioso, comporta dunque un’emissione di rumore che potrebbe determinare non pochi disagi. Nella valutazione dei pro e dei contro è bene riflettere anche sul dispositivo più adatto per rispondere positivamente alle proprie esigenze e la possibilità di abbinarlo ad altri sistemi che potrebbero incrementare le prestazioni ed il rendimento dell’impianto.
Vedi anche altri sistemi di riscaldamento:
Arch. Maria Giulia Petrai
Una risposta
Ho capito il funzionamento dei vari tipi di pompe di calore, manca forse qualche dettaglio pratico. Il posizionamento della “macchina” aria-acqua (riscaldamento/sanitaria) o se esiste aria – aria (riscaldamento) – acqua (sanitaria), all’interno del fabbricato, ad esempio nel sottotetto provvisto di bocche di areazione, potrebbe essere una soluzione percorribile?