Pompa di calore

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Guida informativa sulla pompa di calore, da come si compone a come funziona, dai vantaggi alle tipologie agli utilizzi.

Cos'è la pompa di calore?

La pompa di calore è una macchina che utilizzando energia, in genere quella elettrica, riesce a invertire il percorso naturale del calore, nel senso che riesce a trasferire il calore da un ambiente meno caldo verso uno più caldo. E’ a questa circostanza che deve il nome, nel senso che “pompa” il calore da un livello a temperatura più bassa ad un livello a temperatura più bassa, proprio in analogia con il pompaggio idraulico da un dato livello ad un livello superiore.

Ad esempio, durante l’estate, per abbassare la temperatura di una stanza da 25 a 20°C, il condizionatore, grazie alla pompa di calore, trasferisce il calore dalla stanza all’ambiente esterno, che sicuramente presenta una temperatura più alta dell’ambiente da raffreddare.

La pompa di calore sostanzialmente non differisce da una macchina frigorigena. Mentre lo scopo di quest’ultima è quello di sottrarre energia termica alla “sorgente” in modo da raffreddarla, assicurandole una temperatura inferiore a quella che fa registrare l’ambiente che circonda il sistema, quello della pompa di calore consiste nel fornire energia termica ad un “ricevitore” in modo da riscaldarlo, assicurandogli una temperatura superiore a quella presente esternamente al sistema.

Di cosa si compone e come funzione la pompa di calore durante la fase di riscaldamento.

La pompa di calore è una macchina a circuito chiuso in cui Il fluido contenuto, durante il percorso cui è sottoposto, in presenza di temperature e pressioni diverse, passa dallo stato liquido a quello gassoso, cedendo o assorbendo calore. In particolare, la pompa di calore si compone di un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e l’evaporatore. Il fluido presente nel circuito allo stato gassoso, una volta compresso (operazione a seguito della quale se ne aumenta la temperatura), passa dal compressore al condensatore, che funziona da scambiatore di calore, e cede calore all’ambiente da riscaldare. Man mano che cede calore il fluido passa nuovamente allo stato liquido. A questo punto viene spinto nella valvola di espansione dove subisce una riduzione della pressione e quindi della temperatura, trasformandosi ancora una volta in vapore, quindi, raggiunge la sorgente esterna dalla quale riassorbe calore ed il ciclo riparte.

Vantaggi della pompa di calore.

E’ una macchina che riesce a fornire più energia di quanta ne consuma, con un rapporto di circa 1 a 4, assicurando all’utilizzatore un notevole risparmio economico. Infatti, il sistema permette di cedere all’ambiente calore o freddo prelevato gratuitamente dall’ambiente esterno, mentre la sola energia da pagare è quella primaria (energia elettrica, GPL, metano, olio combustibile, ecc), necessaria al sistema per “trasportare” il calore (spesa di lavoro meccanico).

L’energia che si riesce a recupera utilizzando fonti disponibili in natura in grandi quantità, quali aria, acqua, terra, ecc, è 3-4 volte superiore a quella che serve per far funzionare la pompa di calore. In particolare, l’aria presenta il vantaggio di essere presente ovunque ed in quantità rilevanti, la terra è la fonte meno sensibile alle escursioni termiche. In termini economici, se per riscaldare un appartamento si spendono 2000 euro utilizzando un impianto tradizionale alimentato gasolio, il costo diminuisce del 20-30% utilizzando metano, mentre si dimezza quasi utilizzando una pompa di calore, sistema che produce energia pulita, facile da installare, con bassi costi di gestione.

Quello della pompa di calore è un sistema conosciuto da oltre un secolo, ma a tutt’oggi non ha ricevuto l’attenzione che forse meritava, nonostante i rilevanti problemi connessi al consumo, costo e disponibilità delle risorse energetiche. Il maggior costo per l’installazione della pompa di calore (quasi doppio rispetto ad un tradizionale sistema di riscaldamento e condizionamento), si ammortizza nell’arco di 4-5 anni, a secondo dell’efficienza della stessa, che come abbiamo detto può assicurare un risparmio fino al 40-50%.

La pompa di calore, in quanto reversibile, rappresenta a tutti gli effetti una valida alternativa ai tradizionali impianti di riscaldamento e condizionamento, assicurando con un unico sistema il riscaldamento durante l’ inverno ed il condizionamento durante l’estate.

Alimentazione e tipologie delle pompe di calore.

Possono essere alimentate elettricamente, a mezzo di un compressore (pompa di calore elettrica), o alimentate a gas, a mezzo di un bruciatore (pompa di calore ad assorbimento). Il funzionamento della pompa di calore elettrica è compatibile con temperature della sorgente che non scendono sotto lo zero, mentre la pompa ad assorbimento funziona con temperature della sorgente fino a 15-20°C sotto zero. In presenza di condizioni climatiche estreme, non è sufficiente un sistema monovalente, bensì si deve optare per un sistema bivalente, ossia la pompa di calore deve essere affiancato da un tradizionale impianto di riscaldamento. E’ opportuno tenere presente che l’energia consumata dal sistema non viene utilizzata per produrre calore, ma per “spostarlo” da un ambiente ad un altro ambiente, dalla cosiddetta sorgente fredda al ricevitore da riscaldare. Con riguardo all’efficienza delle pompe di calore, si parla di coefficiente di prestazione (COP), dato dal rapporto tra il calore trasportato e ceduto al ricevitore da riscaldare e l’energia consumata dal sistema per il suo funzionamento. Dire che una pompa presenta un COP di 4, vale a dire che per 1kwh di energia elettrica consumata, riesce a fornire 4 kwh di calore al corpo da riscaldare.

In funzione della “sorgente fredda”, le pompe di calore si distinguono in: pompe di calore aria/aria; pompe di calore aria/acqua; pompe di calore acqua/aria; pompe di calore acqua/acqua, pompe di calore geotermiche, che utilizzano il terreno come sorgente fredda.

A seconda della potenza, le pompe di calore si suddividono in piccole, medie e grandi, rispettivamente con potenza fino a 2kW, da 10 a 20kW, oltre i 20kW. Le pompe di calore “piccole” risultano indicate per i monolocali e prevedono 1 unità esterna ed 1 unità interna, quelle “medie”, indicale per unità immobiliare con più ambienti, prevedono in genere 1 unità esterna e più unità interne, mentre quelle “grandi” risultano indicati per unità immobiliari costituiti da più appartamenti o da locali commerciali e/o industriali.

Il dimensionamento e l’installazione delle pompe di calore è appannaggio di tecnici specializzati, mentre alcuni interventi periodici di manutenzione ordinaria, come la pulizia dei filtri, può essere eseguita con la tecnica del fai date, attenendosi alle istruzioni riportare dal Libretto uso e manutenzione.

Diffusione e utilizzi della pompa di calore.

Nell’ultimo decennio, le pompe di calore hanno fatto registrare una grande diffusione, anche se in misura diversa nei vari paesi. L’incremento in alcuni paesi del Nord-Europa, tipo la Finlandia, è stato circa 10 volte superiore a quello registrato nel nostro paese. Da alcuni anni, anche i Italia, è stata incentivata la sostituzione dei tradizionali sistemi di riscaldamento e condizionamento con le pompe di calore, con agevolazioni fiscali, circostanza che ne sta favorendo l’utilizzo anche per il riscaldamento dell’acqua sanitaria e dell’acqua delle piscine.

Ciò nonostante, in tutte le applicazione della pompa di calore, resta l’onere di valutare l’aspetto economico, il rapporto costi/benefici, ossia la possibilità di utilizzare, in maniera più economica, direttamente la fonte di energia primaria (combustibile, metano, GPL, energia elettrica) per produrre energia termica, non mancando di tener conto del costo dell’impatto ambientale.

Domante frequenti.

A cosa deve il nome la pompa di calore?

All’analogia con il pompaggio dei liquidi. Infatti, la macchina “pompa” il calore da un livello a temperatura più bassa ad un livello a temperatura più alta.

Che temperatura deve avere la “sorgente fredda” perché la pompa di calore elettrica possa funzionare?

Non inferiore a 0°C.

Qual è il principale vantaggio della pompa di calore?

Riesce a produrre molta più energia di quella di cui necessita per il suo funzionamento.

Che risparmio assicura la pompa di calore rispetto ad un tradizionale sistema di riscaldamento a gasolio?

Dell’ordine del 40-45% circa.

Quanto costa un impianto a pompa di calore reversibile (per il riscaldamento ed il condizionamento) rispetto ad un tradizionale impianto?

Circa il doppio.

In quanto tempo si riesce ad ammortizzare il maggior costo della pompa di calore rispetto ad un impianto tradizionale di climatizzazione?

Occorrono mediamente 5-6 anni.

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