Da alcuni anni è in grande crescita la diffusione delle pompe di calore, una tecnologia ad alta efficienza che con un minimo di consumo elettrico necessario per il suo funzionamento consente di riscaldare e rinfrescare gli ambienti in tutte le stagioni. In questo articolo approfondiremo le principali tematiche che riguardano le pompe di calore, passando in rassegna il funzionamento alla base della tecnologia e considerando in maniera dettagliata i vantaggi, gli svantaggi e gli aspetti economici del sistema.
Cos’è la Pompa di Calore
La pompa di calore, o termopompa, è un dispositivo termico in grado prelevare energia da una sorgente a temperatura più bassa e trasferirla agli ambienti che si trovano ad una temperatura più alta. Il termine “pompa di calore” è fuorviante perché questo sistema serve non solo per riscaldare gli ambienti ma anche per raffreddarli nei mesi estivi tramite inversione del ciclo termico.
A seconda del principio alla base del loro funzionamento, le pompe di calore si distinguono in due categorie: a compressione, sono azionate da un motore elettrico o da un motore endotermico alimentato a gas naturale o GPL, e ad assorbimento, basate sull’uso di una miscela di due fluidi con diversa tensione di vapore. Gli apparecchi più diffusi sono quelli a compressione elettrica, che al momento sono più competitivi di quelli ad assorbimento.
Come Funziona
La pompa di calore compie di fatto la stessa attività del frigorifero, ma in senso inverso. Infatti, se quest’ultimo preleva calore dall’interno e lo cede all’esterno, il sistema a pompa di calore sottrae calore a una fonte naturale esterna a bassa temperatura, come l’aria, l’acqua superficiale o di una falda o il suolo, nel caso del geotermico, e lo trasferisce all’interno alla temperatura idonea a seconda del tipo di impianto di riscaldamento. In funzione di raffreddamento, il calore estratto viene invece disperso nell’ambiente esterno. Affinché possa espletare le sue funzioni, la macchina utilizza un circuito chiuso all’interno del quale circola un gas frigorigeno (freon) che può assumere lo stato liquido o di vapore a seconda delle condizioni di temperatura e pressione.
Il sistema a pompa di calore è costituito da diversi elementi: il compressore, l’evaporatore, il condensatore e la valvola di laminazione. Il compressore, che rappresenta il cuore pulsante del dispositivo, aspira il freon per mezzo dell’evaporatore, assorbendo così calore che trasferisce al condensatore dove il gas condensa rilasciando il calore assorbito. Prima di ricominciare il ciclo, il fluido refrigerante attraversa la valvola di laminazione, che ne riduce la pressione. Tramite questa cessione di calore dalla fonte a bassa temperatura a quella ad alta temperatura, la pompa di calore moltiplica l’energia immessa nel circuito garantendo un’elevata efficienza, che si misura tramite il coefficiente di prestazione (COP), corrispondente al rapporto tra il calore trasmesso e l’energia elettrica consumata.
Quando Conviene Installarla
Le pompe di calore sono sempre utili, ma se si analizza la questione più nel dettaglio si scopre che sono più convenienti in determinate condizioni abitative. Nello specifico, si tratta di soluzioni adatte per essere installate nei nuovi edifici, dove possono essere abbinate a un riscaldamento a pavimento al posto dei termosifoni, in modo da ottenere una resa ottimale. Questo sistema, infatti, avendo una potenza leggermente inferiore rispetto a una tradizionale caldaia, è meno efficiente in abbinamento ai caloriferi. Inoltre, poiché a basse temperature del sistema corrispondono bassi costi di esercizio, il riscaldamento a pavimento garantisce costi inferiori poiché permette di mantenere le temperature dell’impianto basse.
Tipologie
Sul mercato esistono diverse tipologie di pompe di calore che hanno come elemento distintivo la fonte con cui lo scambiatore interagisce. Le più diffuse in Europa sono quelle ad aria, distinte a loro volta in pompe di calore aria-aria, che generano aria calda per il riscaldamento della casa, e pompe di calore aria-acqua, che riscaldano l’acqua per il riscaldamento e per usi sanitari. Le pompe di calore ad aria sono le più facili da installare ma non le più efficienti perché le loro prestazioni dipendono dalla temperatura dell’aria esterna: sotto i 5-7°C, infatti, l’efficienza cala notevolmente. Tuttavia, in commercio si trovano dei modelli a doppio stadio che, grazie alla presenza di due compressori e due refrigeranti diversi, riescono a fornire acqua a 80°C con temperature esterne fino a -20/25°C.
Le pompe di calore più efficienti sono quelle che traggono calore dall’acqua sotterranea (acqua-acqua): il loro COP si attesta intorno al valore 5 per tutti i mesi dell’anno. Queste, infatti, prelevando energia dall’acqua di falda, che si mantiene costante per tutto l’anno, rendono al massimo anche quando la temperatura esterna è al di sotto dello zero. Di contro, il costo per la loro installazione è molto elevato perché per funzionare richiedono la costruzione di un pozzo con un sistema di aspirazione.
Molto efficienti sono anche le pompe di calore terra-aria (geotermiche), che ricavano l’energia necessaria per il riscaldamento (o raffreddamento) dal terreno. Questa tipologia di pompa di calore trae vantaggio dal fatto che ad una profondità di oltre 10 metri la temperatura rimane pressoché costante durante tutto l’arco dell’anno. Il suo funzionamento è garantito dall’impiego di una sonda geotermica verticale che può raggiungere notevoli profondità recuperando calore per riscaldare gli edifici anche in estate.
Costi di Installazione e Quanto si Risparmia
Il costo di installazione di una pompa di calore dipende da diversi fattori, tra cui le caratteristiche dell’edificio e il tipo di macchina. Quello che presenta minori costi di investimento è il tipo aria-aria perché non richiede l’installazione di alcun dispositivo aggiuntivo. Più in dettaglio, il suo prezzo si aggira intorno agli 8.000 euro. Di poco superiore è il costo dell’impianto a pompa di calore aria-acqua che, necessitando del posizionamento di un boiler, può arrivare fino a 10.000 euro. La tipologia più costosa risulta la pompa di calore geotermica con sonda verticale: il prezzo per questo modello può infatti raggiungere i 20.000 euro.
Utilizzando una pompa di calore si può conseguire un risparmio compreso tra il 40% e il 70% in bolletta. Basti pensare che il COP delle migliori pompe di calore presenti oggi sul mercato si attesta intorno a valore 5: ciò significa che ogni kWh di energia elettrica assorbita ne vengono prodotti 5 di energia termica utile per l’edificio.
Vantaggi e Svantaggi
Sono numerosi i vantaggi che una pompa di calore è in grado di assicurare. Tra questi il più importante è l’efficienza che deriva dalla sua capacità di fornire più energia di quella impiegata per il funzionamento. A seconda dei casi, un dispositivo di questo tipo può consumare dal 10% al 50% di energia in meno rispetto a una caldaia tradizionale, garantendo un sostanzioso risparmio in bolletta. A ciò si aggiunge il fatto che, installando una pompa di calore, si rispetta l’ambiente perché il sistema in oggetto non produce emissioni inquinanti dirette e di conseguenza contribuisce a ridurre i livelli di CO2, principale responsabile dell’inquinamento atmosferico.
Passando agli svantaggi, il limite più rilevante delle pompe di calore consiste nell’investimento iniziale piuttosto elevato, che viene però compensato dal risparmio sui consumi energetici e dalle agevolazioni previste per gli interventi di riqualificazione realizzati anche in assenza di opere edilizie propriamente dette. Va infatti ricordato che la sostituzione e la nuova installazione di climatizzatori a pompa di calore rientrano nel Bonus Risparmio Energetico, che dà diritto a una detrazione del 65% sull’acquisto dell’impianto. Inoltre la sostituzione del vecchio climatizzatore consente di accedere al Superbonus 110%, a condizione che si ottenga un miglioramento di due classi energetiche.
Altri limiti che vanno considerati nell’uso delle pompe di calore sono la difficoltà di far funzionare tali dispositivi in climi troppo rigidi e il rumore. In merito al secondo inconveniente, ci preme sottolineare che la tecnologia delle pompe di calore ha compiuto notevoli progressi negli ultimi anni, infatti oggi i compressori sono molto più silenziosi rispetto a quelli inizialmente impiegati.
Insomma, facendo un bilancio dei pro e dei contro, possiamo concludere che cambiare il vecchio impianto di riscaldamento con uno a pompa di calore conviene per la bolletta, la nostra salute e quella del pianeta.