Pompe di calore

Aria, acqua e terra sono fonti di energia che si rinnovano in continuazione grazie all’irraggiamento solare ed al calore sviluppato dal nostro nucleo terrestre presente nel sotto suolo.

Le pompe di calore sono quindi il sistema ideale per prelevare il calore presente nell’ambiente naturale e trasferirlo all’interno degli edifici residenziali o commerciali/industriali, nuovi o ristrutturati, per riscaldare o raffreddare e produrre acqua calda sanitaria ad un costo molto basso.

La tecnologia delle Pompe di Calore in questi ultimi anni è migliorata in modo rilevante e allo stato attuale è in grado di esprimere altissima efficienza e grande affidabilità contribuendo in modo sostanziale alla riduzione delle emissioni di gas a effetto serra, è capace inoltre, di produrre energia per la climatizzazione degli edifici impiegando non oltre il 25% di energia elettrica ed utilizzando fino al 75% di energia prelevata dall’ambiente, un’energia a bassa temperatura. Se nella produzione di energia elettrica venisse inoltre impiegata una quota rilevante di energia prelevata dal sole (es. impianto fotovoltaico) il beneficio sarebbe ancora maggiore per la protezione dell’ambiente e per il risparmio economico. In teoria, si potrebbe tendere a un sistema elettrico e a una Pompa di Calore completamente “verde”, che preleva cioè dall’ambiente il 100% .

I modelli disponibili e i sistemi realizzabili di pompe di calore

Esistono tre tipi fondamentali di Pompe di Calore: aria-aria, aria-acqua,  acqua-acqua, che derivano dalla combinazione dei due fluidi che scambiano Calore con il refrigerante, aria o acqua come sorgente esterna (primo termine), aria o acqua verso l’interno dell’edificio (secondo termine). Esiste un ulteriore tipo di Pompa di Calore che sfrutta il calore a bassa entalpia del suolo; questo tipo e definito Pompa Geotermica.

Principio di funzionamento e reversibilità della pompa di calore

La tecnologia della “pompa di calore” comprende una sorgente di calore esterna (ambiente: aria, acqua, suolo), e il sistema di distribuzione di calore a temperatura più alta alle varie zone dell’edificio: l’aria dei locali da climatizzare, o i terminali dell’impianto termico dell’edificio (impianto radiante o fancoil/ventilconvettori).

Essa utilizza la stessa tecnologia del frigorifero: il “fluido (refrigerante)” trasporta il calore da una sorgente a basso livello di temperatura, ad un’altra, di temperatura più alta. È possibile invertire la direzione di questo ciclo e utilizzare la stessa apparecchiatura oltre che per il raffreddamento anche per il riscaldamento. In modalità “riscaldamento”, la fonte di calore è al di fuori dell’edificio (calore ambientale); in modalità “raffrescamento” il ciclo è invertito. Per compiere il trasferimento di calore (“innalzamento di livello”) viene utilizzata normalmente energia elettrica che va ad azionare un compressore che va a comprimere il “fluido refrigerante”.

Per fare un esempio

La distribuzione del calore all’interno degli edifici da riscaldare/raffrescare può avvenire in due modi:

  • Ad espansione diretta: il fluido refrigerante scambia calore direttamente con l’aria dei locali all’interno degli edifici da riscaldare/raffrescare.
  • Con sistema idronico: il fluido refrigerante scambia calore con acqua, che a sua volta viene usata per la distribuzione a terminali (impianto radiante o fancoil) dei locali da riscaldare/raffrescare.

Si può installare una pompa di calore in qualunque edificio con qualsiasi impianto termico?

Il termine pompa di calore, era usato in passato per definire i climatizzatori (classici “split”) che avevano la funzione di riscaldare anche gli ambienti. Al giorno d’oggi, tutti i climatizzatori d’aria hanno la “funzione” pompa di calore, ovvero che permettono il riscaldamento degli ambienti. Per questo motivo, spesso viene confusa la pompa di calore, come un dispositivo che possa riscaldare qualsiasi edificio isolato, e non, con qualunque terminale di erogazione (radiatori ad alta temperatura, aereotermi ecc.), proprio come una comune caldaia.

La caldaia per sua natura brucia combustibile (metano, G.P.L. ecc.) e riscalda con le fiamme generate dalla combustione, un fluido termovettore, presente nel circuito di riscaldamento (solitamente acqua). Il suo limite tecnico di riscaldamento, sono temperature vicine al punto di ebollizione del fluido vettore al suo interno. Al sorpassare di queste temperature, limite di 95°C, la caldaia andrebbe in blocco, come prevede la normativa sulla sicurezza degli impianti.

La maggior parte delle pompe di calore in commercio, per il riscaldamento degli ambienti, ha come valore limite la temperatura poco più alta dei 55°C. Questo valore è un limite fisico che ha il fluido refrigerante al loro interno. Oltrepassare questo limite di temperatura, con la pompa di calore, è energicamente sconveniente oltre che si riduce la vita del compressore. 

Per far si che l’installazione di una pompa di calore risulti conveniente, economicamente ed energicamente, deve essere installata su un edificio con basse dispersioni termiche, solitamente edifici ristrutturati, di recente o nuova costruzione e che operi su impianti di riscaldamento a bassa temperatura. Tale scopo, avviene attraverso un meticoloso dimensionamento da parte di un progettista e di una stretta collaborazione progettista-installatore, Climapiù Termoidraulica infatti risolve questo problema grazie a un progettista interno aziendale.

Perché è conveniente installare una pompa di calore in edifici ristrutturati o di recente/nuova costruzione?

  • E’ il generatore di calore più efficiente in commercio

Sembra una sciocchezza ma è proprio così! Il rendimento di una pompa di calore, definito dal COP (Coefficient of Performance), indica il rapporto tra la potenza termica resa all’impianto e la potenza elettrica spesa dalla pompa di calore. In un esempio più pratico: se la pompa di calore sta fornendo 4 kW termici all’impianto di riscaldamento, a fronte di un assorbimento elettrico di 1 kW, il COP risulta essere pari a 4 .

Paragonando la pompa di calore alla miglior caldaia a condensazione in commercio, essa ha un rendimento del 106%. In breve una caldaia per produrre 1,06 kW termici deve bruciare 9,94 Nm3 di metano. Si fa presto a capire quale sia il miglior generatore in termini di efficienza tra caldaia e pompa di calore.  

Però non bisogna dimenticare che COP e la potenza termica di una pompa di calore, varia in base alle temperature della sorgente esterna (aria, acqua, terreno) e alle condizioni di lavoro della macchina nell’impianto termico. Climapiù Termoidraulica grazie alla sua lunga esperienza sulle pompe di calore, si occupa del dimensionamento della macchina, su misura dell’edificio dove andrà installata e di installazione di impianti termici efficienti, in modo tale da garantire i più alti COP anche nelle condizioni di lavoro più estreme.

  • La pompa di calore è il primo passo verso l’indipendenza energetica

Come abbiamo già spiegato, la pompa di calore ha un basso consumo, perché per riscaldare/raffrescare, l’energia viene ricavata da fonti rinnovabili.  

Ad oggi la ristrutturazione e la nuova costruzione di edifici in Italia, è regolamentata dal Decreto legislativo 28/2011, che prevede: per ogni nuovo edificio costruito, in base alla superficie della pianta al pian terreno, venga installata una quantità minima di panelli fotovoltaici.

Un adeguato dimensionamento dell’impianto fotovoltaico e magari abbinato ad una installazione di un sistema d’accumulo di energia elettrica termico mediante un apposito serbatoio riscaldato dalla pompa di calore , può rendere il proprio edificio quasi indipendente a livello energetico, sfruttando al 100% energia verde.

Si fa presto a capire che le pompe di calore è la miglior soluzione per rendersi indipendenti dalle lobby dell’energia che gestiscono le fonti energetiche quali: metano, G.P.L., ed energia elettrica.

  • Una sola macchina per riscaldare e raffrescare

La pompa di calore tramite l’inversione di ciclo frigorifero può anche raffrescare gli ambienti questo tramite panelli radianti o fancoil (ventilconvettori).

Con una sola macchina frigorifera si può quindi riscaldare raffrescare un edificio evitando ulteriori costi di installazione d’altri apparecchi, con una miglioria estetica interna ed esterna dell’edificio. 

  • Un edificio FREE Gas

La maggior parte delle pompe di calore in commercio, sono alimentate da energia elettrica, quindi al momento della costruzione di un edificio non è necessario l’installazione di un impianto di distribuzione del gas, ad esempio per cucinare si può installare un fornello ad induzione magnetica, evitando dispersioni di gas causate da una scarsa manutenzione, per una maggiore sicurezza.

Ecco un esempio pratico in un edificio di recente costruzione con una comparazione di diversi generatore di calore:

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Bolzano
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