Le pompe di calore elettriche sono oggi una delle soluzioni chiave per ridurre i consumi e integrare le fonti rinnovabili negli impianti di riscaldamento. In questo approfondimento vengono spiegati principio di funzionamento, indicatori di prestazione come il COP e le principali tipologie (aria-acqua, geotermiche, acqua-acqua), con un focus su vantaggi, limiti e condizioni di utilizzo più adatte.
Pompe di calore e risparmio energetico
Le politiche di contenimento energetico, e quindi la necessità di integrare il fabbisogno di energia termica con fonti energetiche rinnovabili, ha determinato l’impiego sempre più crescente delle pompe di calore.
Spesso si ricorre all’utilizzo di pompe di calore in abbinamento ai generatori di calore più standardizzati, come le caldaie a condensazione (link impianti ibridi) per ottenere impianti ibridi.
Talvolta le pompe di calore costituiscono l’unico generatore di calore atto a soddisfare il fabbisogno di energia per il riscaldamento e per l’acqua calda sanitaria.
Principio di funzionamento della pompa di calore
La pompa di calore è in grado di acquisire calore da una sorgente fredda (per esempio l’aria esterna) e quindi trasferirlo ad un ambiente a temperatura più calda (per esempio accumulo interno di acqua).
La pompa di calore si compone di quattro elementi fondamentali:
- compressore
- condensatore
- valvola di espansione
- evaporatore
Attraverso un ciclo frigorifero che comprende una compressione, una condensazione, un’espansione e un’evaporazione, è possibile trasferire il calore da una sorgente fredda ad un pozzo a temperatura più calda.
COP e prestazioni energetiche
Il COP (coefficient of performance) è rappresentato dal rapporto tra potenza termica trasferita alla sorgente calda e la potenza elettrica assorbita.
Il valore di COP, così come la potenza elettrica assorbita e la potenza termica di una pompa di calore, dovranno riferirsi a due temperature di riferimento: pozzo caldo e sorgente fredda.
Il vantaggio nell’uso della pompa di calore è rappresentato dal fatto che la stessa trasferisce più energia rispetto a quella elettrica assorbita, in quanto è in grado di acquisire il calore anche dalla sorgente fredda.
Tipologie e sorgenti delle pompe di calore
Esistono svariate tipologie di pompe di calore il cui nome varia in base al tipo di sorgente fredda e di pozzo caldo impiegati.
Le pompe di calore possono essere anche reversibili e quindi in grado di produrre acqua o aria refrigerata per il raffrescamento estivo.
Le principali sorgenti impiegate per acquisire il calore sono le seguenti:
- Terreno (geotermia)
- Acqua (falda, fiume o altro)
- Aria esterna
Mediante un condensatore il calore viene trasferito al pozzo caldo (aria o acqua).
Le principali pompe di calore presenti sul mercato sono le seguenti:
- Aria-acqua
- Aria-aria
- Acqua-acqua
- Acqua-aria
- Terra-acqua
Sorgenti geotermiche e idriche
Le sorgenti fredde che in minor modo risentono delle condizioni climatiche esterne sono il terreno e l’acqua.
Le pompe di calore che impiegano queste sorgenti (come ad esempio pompe di calore in geotermia oppure del tipo acqua-acqua) hanno un ottimo rendimento che risulta abbastanza stabile durante il corso dell’anno.
Pompe di calore aria-aria e aria-acqua
L’impiego di aria esterna come sorgente fredda di acquisizione calore è particolarmente diffuso, il caso specifico è rappresentato da pompe di calore del tipo Aria-acqua o Aria-aria.
La temperatura dell’aria esterna varia in funzione delle condizioni climatiche esterne e di conseguenza influenza notevolmente il rendimento di una pompa di calore aerotermica.
Quest’ultima tipologia, tuttavia, ha il vantaggio di avere costi impiantistici iniziali inferiori rispetto ad altre tipologie.
La loro versatilità consente l’installazione nella maggior parte dei casi, dato che l’aria esterna è sempre disponibile: chiaramente il dimensionamento dell’apparato impiantistico e quindi la potenza della pompa di calore dovrà essere valutata in base al fabbisogno di potenza e alle condizioni climatiche più sfavorite.
Pompe di calore aria-aria e aria-acqua
In generale, l’efficienza della pompa di calore dipende sia dalla temperatura della sorgente fredda che dalla temperatura a cui occorre riscaldare il pozzo caldo interno.
Risultano energeticamente più convenienti gli impianti funzionanti a bassa temperatura, come ad esempio i sistemi radianti a pavimento o a soffitto.
Vuoi che applichi la stessa logica (titoletti + grassetti/corsivi/punti elenco) anche al primo articolo sulla coibentazione, così la sezione “Pubblicazioni tecniche” resta uniforme?
