La pompa di calore è una macchina termica 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 (acqua, aria, terreno). Può essere utilizzata per riscaldare, produrre acqua calda e rinfrescare in quest’ultimo caso si parla di “pompe di calore reversibili” o “inverter”.
Scopriamo insieme le diverse tipologie di pompe di calore e come orientarsi nella scelta di questa tecnologia, la cui applicazione è uno dei pilastri portanti della transizione energetica in atto in questo decennio.
La tecnologia della pompa di calore lavora sul principio contrario a quello della refrigerazione. Mentre un refrigerante trasferisce calore dall’interno all’esterno, la pompa di calore estrae il calore dall’ambiente esterno e lo trasferisce all'ambiente interno.
Mettiamo a confronto le diverse tipologie di pompe di calore.
Una prima distinzione viene fatta sulla base del metodo attraverso cui avviene il prelievo di calore e quello a cui viene trasferito. In questa tabella riassumiamo tutte tipologie di pompa di calore e descriviamo il metodo di trasferimento del calore.
| Tipologia | Funzionamento |
| Pompa di calore aria acqua | Preleva il calore dall'aria esterna e lo cede al circuito d'acqua dell’impianto. |
| Pompa di calore aria aria | Preleva il calore dall’aria esterna e lo cede al circuito d’aria dell’impianto. |
| Pompa di calore acqua acqua | Preleva il calore dall’acqua di un lago, di un fiume o di una falda e lo cede al circuito d'acqua dell’impianto. |
| Pompa di calore acqua aria | Preleva il calore dall’acqua di un lago, di un fiume o di una falda e lo cede al circuito d’aria dell’impianto. |
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Pompa di calore terreno acqua o geotermica |
Preleva il calore dal terreno tramite sonde geotermiche e lo cede al circuito d’acqua dell’impianto. |
Un’ulteriore distinzione va fatta sulla base del mezzo tramite il quale funziona il prelievo del calore.
In commercio sono disponibili due tipologie: la pompa di calore elettrica, funzionante per mezzo di un compressore elettrico, e la pompa di calore ad assorbimento, di fatto una pompa di calore a gas, che utilizza invece un bruciatore alimentato a gas metano o a GPL.
In entrambi i casi il risparmio energetico è notevole: con una minima quantità di gas o di energia elettrica è possibile produrre molta energia termica, ammortizzando così l’investimento iniziale con l’abbassamento dei costi in bolletta.
Inoltre, grazie alle loro caratteristiche, le pompe di calore possono beneficiare del Conto Energia Termico 3.0 o della detrazione fiscale, riducendo così sensibilmente il costo iniziale.
Nella scelta della pompa di calore occorre considerare le seguenti variabili:
È bene verificare che la temperatura minima di funzionamento della pompa di calore nella località in cui viene installata: mentre le pompe di calore a gas possono funzionare fino a temperature di 20°C sotto lo zero mantenendo un rendimento paragonabile a quello di una caldaia a condensazione, le pompe di calore elettriche non sono in grado di gestire una temperatura così bassa.
In tal caso sarà necessario predisporre nell'impianto una caldaia ad integrazione.
Ecco una piccola tabella che riassume le principali differenze tra le pompe di calore a gas ed elettriche:
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Pompa di calore ad assorbimento a gas |
Pompa di calore elettrica |
| EFFICIENZA | |
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L'efficienza di una pompa di calore a gas è misurata dal valore di efficienza di utilizzazione del gas "G.U.E." (Gas Utilization Efficiency), che è il rapporto tra l'energia fornita ed energia consumata dal bruciatore. Il G.U.E. è variabile in funzione del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ed ha, in genere, valori intorno a 1,5. Questo vuol dire che per 1 kWh di gas consumato fornirà 1,5 kWh di calore al mezzo da riscaldare. |
L'efficienza di una pompa di calore elettrica 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 intorno a 3. Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh di calore al mezzo da riscaldare. |
| TEMPERATURA MINIMA DI FUNZIONAMENTO | |
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Può funzionare fino a temperature dell'aria di -20° C mantenendo un'efficienza paragonabile a quella di una caldaia a condensazione. |
Quando la temperatura è inferiore a -5°C la pompa di calore spesso viene disattivata o compensata da una resistenza elettrica in quanto le sue prestazioni si riducono significativamente. |
| COMBUSTIBILE UTILIZZATO | |
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Consuma gas metano/GPL nel generatore. |
Consuma energia elettrica per il compressore. |
| TEMPERATURA ACQUA FREDDA IN MANDATA | |
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Una pompa di calore a ciclo reversibile ha una capacità di raffreddamento pari a circa la metà di quella termica, fornendo, nel caso di pompa di calore aria/acqua, acqua ad una temperatura di 3°C |
Una pompa di calore a ciclo reversibile ha una capacità di raffrescamento di poco inferiore a quella di riscaldamento, fornendo, nel caso di pompa di calore aria/acqua, acqua fredda ad una temperatura fino a 7°C. |
| TEMPERATURA ACQUA CALDA IN MANDATA | |
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Il calore erogato all’impianto sotto forma di acqua calda può arrivare a 65°C (senza risentire particolarmente dei periodi di sbrinamento). |
Il calore erogato all’impianto, sotto forma di acqua calda solitamente è compreso tra 35 e 50°C (ad eccezione dei periodi di sbrinamento). |
| ADEGUAMENTO CONTATORI | |
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L'utilizzo del gas metano non richiede alcun adeguamento del contatore gas o del contratto elettrico. |
E’ necessario prevedere un contratto elettrico con un impiego di potenza tale da garantire il funzionamento della pompa di calore (superiore ai 3 kW generalmente previsti per le utenze domestiche). |
Il consumo energetico di una pompa di calore è influenzato da vari elementi, tra cui la temperatura esterna, il livello di isolamento termico dell’edificio e la superficie da riscaldare.
Uno dei parametri chiave per valutare l’efficienza di una pompa di calore elettrica è il COP (Coefficiente di Prestazione). Questo indice misura il rapporto tra l'energia elettrica consumata e il calore prodotto. Per esempio, una pompa di calore con un COP di 5 fornisce 5 kWh di energia termica utilizzando solo 1 kWh di energia elettrica.
Pertanto, un COP elevato è un indicatore essenziale per scegliere una pompa di calore efficiente, anche se modelli più performanti tendono ad avere un costo iniziale più alto.
Nel caso delle pompe di calore a gas, il principale indicatore di riferimento è il Gas Utilization Efficiency (GUE).
Il GUE esprime l’efficienza con cui una pompa di calore a gas trasforma il combustibile in energia termica utile, rappresentando il rapporto tra il calore effettivamente prodotto e l’energia contenuta nel gas consumato.
Le pompe di calore aria-acqua monovalenti possono essere impiegate anche in regioni con temperature sotto lo zero, a patto che siano di alta qualità e progettate per gestire tali condizioni climatiche.
Infine, gli impianti di riscaldamento degli ambienti possono essere di tipo monovalente o bivalente.
Si utilizza la configurazione monovalente quando la pompa di calore è in grado di coprire interamente il fabbisogno termico necessario al riscaldamento degli ambienti.
Se la pompa di calore elettrica usa come sorgente l’aria esterna, tale configurazione è adottabile nelle zone climatiche dove la temperatura esterna scende raramente sotto ai 0°C.
In caso contrario si deve realizzare un sistema bivalente, costituito dalla pompa di calore e da un sistema di riscaldamento ausiliario, cioè una caldaia tradizionale che copra il fabbisogno termico quando la temperatura dell’aria scende solo al di sotto di 0°C.
Considerando questi fattori, potrai scegliere una pompa di calore non solo efficiente, ma anche ottimizzata per le specifiche esigenze della tua azienda, garantendo consumi contenuti e prestazioni durature.
Nella scelta di una pompa di calore industriale, è fondamentale evitare alcuni errori comuni che possono compromettere il funzionamento e l'efficienza del sistema. Ecco un riepilogo delle principali problematiche riscontrate e di come è possibile evitarle:
Fonti:
Pubblicazione ENEA - Dipartimento Energia - Opuscolo "La pompa di calore"
Documentazione tecnica pompe di calore ad assorbimento a gas Robur S.p.A.
La pompa di calore è una macchina termica che trasferisce energia termica da una sorgente a temperatura più bassa a un ambiente a temperatura più alta. Può essere utilizzata per riscaldare, produrre acqua calda sanitaria e, se reversibile, anche per raffrescare gli ambienti.
Le principali tipologie sono: pompe di calore aria-acqua, aria-aria, acqua-acqua, acqua-aria e pompa di calore geotermica (terreno-acqua). La differenza sta nella sorgente da cui prelevano calore (aria, acqua, terreno) e nel mezzo a cui lo cedono (aria o acqua dell’impianto).
La pompa di calore elettrica utilizza un compressore alimentato a energia elettrica e la sua efficienza viene valutata tramite COP. La pompa di calore ad assorbimento a gas utilizza un bruciatore a gas metano o GPL e la sua efficienza viene valutata tramite GUE. Le soluzioni a gas mantengono buone prestazioni anche con temperature esterne molto basse e non richiedono incremento della potenza elettrica impegnata.
Per scegliere correttamente una pompa di calore occorre valutare: il clima della zona di installazione, le caratteristiche dell’edificio (isolamento, distribuzione del calore), le condizioni di impiego (solo riscaldamento, anche raffrescamento, produzione ACS) e il tipo di sorgente termica disponibile (aria, acqua, terreno).
Sì, ma è importante verificare la temperatura minima di funzionamento dichiarata dal costruttore. Le pompe di calore a gas possono lavorare fino a circa -20 °C con rendimenti paragonabili a una caldaia a condensazione, mentre le pompe di calore elettriche in climi molto rigidi possono richiedere l’integrazione con una caldaia o un altro generatore.
Il COP (Coefficient of Performance) è il rapporto tra il calore prodotto e l’energia elettrica consumata dalla pompa di calore. Un COP elevato indica maggiore efficienza e consumi più contenuti a parità di potenza termica erogata, ed è un parametro chiave nella valutazione delle prestazioni stagionali e dei costi in bolletta.
Il dimensionamento deve essere affidato a un professionista, che esegue un bilancio termico dell’edificio e definisce se impiegare un sistema monovalente (solo pompa di calore) o bivalente (pompa di calore più generatore ausiliario). Un dimensionamento errato può causare bollette elevate, comfort insufficiente o usura precoce del compressore.
In Italia le pompe di calore possono accedere al Conto Termico 3.0 e alle detrazioni fiscali per la riqualificazione energetica, riducendo sensibilmente il costo iniziale dell’investimento. La scelta della tecnologia più adatta va valutata anche in funzione degli incentivi disponibili al momento.