Come scegliere una pompa di calore

Principio di funzionamento di una pompa a calore

Definizione di pompa di calore

La pompa di calore è un dispositivo di riscaldamento che utilizza le calorie presenti nell’aria, nell’acqua o nella terra per trasformarle in calore. Secondo il tipo di assorbimento e di restituzione, le pompe di calore rilasciano quindi il calore in forma liquida, tramite radiatori ad acqua calda o riscaldamento a pavimento, o sotto forma di aria calda, tramite ventilconvettori.

Alcune pompe di calore, invertendo il percorso delle calorie, producono anche aria fredda, agendo come climatizzatore in estate. Una pompa di calore può inoltre produrre acqua calda sanitaria; in tal caso si parla di pompa di calore a doppia funzione.

Pompa di calore aerotermica

Una pompa di calore aerotermica è costituita da un’unità esterna nella quale un ventilatore aspira l’aria esterna per assorbirne le calorie grazie ad un fluido refrigeratore, un evaporatore, un compressore e un condensatore.

L’aria esterna contiene naturalmente delle calorie, indipendentemente dalla stagione e dalla temperatura. L’aria aspirata viene diretta verso un evaporatore, al cui interno si trova un fluido refrigeratore. La particolarità di questo fluido è la sua temperatura estremamente bassa allo stato liquido, che gli permette, al contatto con l’aria esterna carica di calorie, di assorbirle e quindi trasformarsi in stato gassoso, o evaporare (da qui il nome di evaporatore).

Il gas ottenuto così viene poi indirizzato verso un compressore, dove viene compresso in modo da aumentarne la temperatura.

Dopo essere stato compresso e quindi riscaldato, il gas passa in seguito in un condensatore dove viene condensato e rilascia il suo calore all’acqua del circuito di riscaldamento (il fluido refrigeratore quindi passa nuovamente dallo stato gassoso a quello liquido). Il fluido refrigeratore si raffredda dopo aver restituito le sue calorie ed è di nuovo liquido. La sua temperatura si abbassa ancora di più dopo che è passato attraverso una valvola di espansione che abbassa la sua pressione (il liquido passa allora da uno stato di alta pressione ad uno di bassa pressione) e ritorna all’interno dell’evaporatore dove riassume le sue proprietà iniziali. La pompa di calore aria-acqua funziona dunque in circuito chiuso, con un apporto di aria costante. Il fluido refrigeratore, elemento chiave della pompa di calore, circola dall’evaporatore al compressore, poi dal condensatore alla valvola di espansione, prima di raggiungere l’evaporatore. Una pompa di calore aria-acqua permette di restituire più di 3 kW di calore per 2 kW di energia consumata.

La pompa di calore aria-acqua può contare una o due unità – una sola installata all’esterno e compatta (compressore + modulo idraulico in un’unità) o due unità, una all’interno (modulo idraulico) e una all’esterno (il compressore).

Il calore prodotto dalla pompa di calore può essere diffuso da diversi elementi di riscaldamento che si chiamano trasmettitori.

Riscaldamento a pavimento

Il riscaldamento a pavimento è un’installazione che è presente spesso nelle costruzioni nuove. Un riscaldamento a pavimento è discreto e permette una piacevole diffusione del calore.

Radiatore ad alta e bassa temperatura

I radiatori ad alta e bassa temperatura sono dei radiatori ad acqua calda che diffondono calore grazie all’acqua riscaldata a una temperatura superiore, inferiore o uguale a 50°C.

Unità a cassetta

Le unità a cassetta diffondono il calore attraverso l’aria che viene riscaldata dall’acqua della pompa di calore. Le unità a cassetta sono incassate nel soffitto.

Ventilconvettore ad acqua

I ventilconvettori ad acqua funzionano come le unità a cassetta, con la differenza che questi si installano come i tradizionali convettori elettrici a parete.

Si distinguono due tipi di pompe di calore aria-acqua, la pompa di calore monoblocco e la pompa di calore bi-blocco.

Pompa di calore aria-acqua monoblocco

La pompa di calore aria-acqua monoblocco, come suggerisce il suo nome, è un unico blocco con il compressore e il modulo idraulico situati all’esterno, nello stesso modulo. Il collegamento al circuito di riscaldamento è assicurato da un collegamento idraulico.

Pompa di calore aria-acqua biblocco

Questa pompa di calore è in due blocchi: il modulo idraulico è situato all’interno e il compressore all’esterno. Il collegamento tra il compressore e il modulo idraulico è assicurato da un raccordo per il refrigerante. La pompa di calore biblocco è più efficace, ma più costosa da installare e da acquistare.

Pompa di calore aria-aria

Una pompa di calore aria-aria ha lo stesso principio di funzionamento di una pompa di calore aria-acqua. La pompa di calore aria-aria dispone di un’unità esterna con ventilatore, evaporatore, compressore e condensatore. Il fluido refrigeratore segue lo stesso percorso, con la differenza che il calore è restituito sotto forma di aria calda - ovvero allo stato gassoso - e non trasmesso all’acqua del circuito di riscaldamento.

Una pompa di calore aria-aria è costituita da tre elementi: l’unità esterna, chiamata anche modulo esterno o gruppo esterno, il circuito di trasporto del fluido refrigeratore (rete di tubi di rame) e i diversi trasmettitori di calore.

Il compressore di una pompa di calore aria-aria è idealmente un compressore scroll o un compressore rotante; i compressori a pistone sono meno resistenti e più rumorosi. In ogni caso una protezione antighiaccio (ventilatore-scambiatore) è vivamente raccomandata per evitare una diminuzione del rendimento all’abbassarsi della temperatura in inverno.

Una pompa di calore aria-aria diffonde calore tramite un sistema di ventilazione costituito da ventilconvettori o da un diffusore centralizzato.

Ventilconvettore

I ventilconvettori si installano come dei radiatori classici e sono disponibili in diverse potenze, da adattare al volume del locale in cui vengono installati. Possono anche essere incassati nel soffitto come le unità a cassetta.

Diffusore centralizzato

Un diffusore centralizzato distribuisce il calore attraverso una rete di condotti, passante per tutti i locali della casa che devono essere riscaldate. Il diffusore centralizzato necessita di lavori più importanti in quanto i trasmettitori, costituiti da griglie, sono incassati nelle pareti.

La tecnologia Inverter sui dispositivi di riscaldamento come la pompa di calore permette la regolazione della temperatura.

Quando la temperatura nominale viene raggiunta, invece che spegnersi e portare ad un abbassamento della temperatura e con conseguente riavvio, la pompa di calore regola il proprio consumo, il che implicitamente significa che mantiene la temperatura desiderata regolando la propria produzione di calore.

Le pompe di calore Inverter sono più economiche ed offrono un migliore comfort termico.

Pompa di calore a bassa temperatura

La temperatura di uscita si aggira tra i 35 e i 45°C, il che offre alla PDC un rendimento maggiore - la differenza tra la temperatura dell’acqua riscaldata e la temperatura esterna è ridotta. Le pompe di calore a bassa temperatura si combinano con dei radiatori a inerzia e sono spesso installate nelle nuove costruzioni. Le pompe di calore a bassa temperatura si adattano bene al riscaldamento a pavimento.

Pompa di calore ad alta temperatura

La temperatura di uscita è di circa 65°C, il che conferisce alla PDC ad alta temperatura una predisposizione all’installazione nell’ambito delle ristrutturazioni, in modo da conservare i radiatori ad alta temperatura già esistenti.

PDC mista

Le pompe di calore miste funzionano con dei ventilconvettori ad acqua e un riscaldamento a pavimento che conferisce all’installazione più comfort e una migliore diffusione del calore.

Per stimare la potenza della propria pompa di calore, sono necessari diversi elementi:

• la superficie netta calpestabile dell'abitazione espressa in m²;
• la differenza tra la temperatura desiderata (per convenzione 20°C) e la temperatura di riferimento, che dipende dalla fascia climatica del comune in cui ricade l'abitazione;
• il fabbisogno annuo di energia termica per la climatizzazione invernale (ETH) che era riportato nell’attestato di certificazione energetica (ACE) ora sostituito dall’attestato di prestazione energetica (APE) che riporta l’indice di prestazione termica per il riscaldamento EPH,nd [kWh/m²/anno] corrispondente al vecchio ETH

Fasce climatiche e temperature di riferimento per l’Italia

Temperatura della decade più fredda (norma UNI 5364)

• Ancona: - 2°C
• Bari: 0°C
• Bologna: - 5°C
• Cagliari: + 3°C
• Firenze: 0°C
• Genova: 0°C
• Milano: - 5°C
• Napoli: + 2°C
• Palermo: + 5°C
• Roma: 0°C
• Torino: - 8°C
• Venezia: - 5°C

Formula per calcolare la potenza della propria pompa di calore

Potenza= ETH x Superficie x (20°C - T progetto) / Gradi Giorno / Ore Giorno

Esempio di un'abitazione di 60 m² a Roma, con ETH = 70 kWh/m²/anno, 1.415 gradi giorno (D.P.R. 412/1993, Allegato A), temperatura di riferimento 0°C e 12 ore al giorno di funzionamento:

P = 70 x 60 x (20- 0) / 1.415 / 12 = 4,95 kW

La potenza consigliata della pompa di calore è di 5 kW.

Coefficiente di Prestazione

Il Coefficiente di Prestazione è l’indicatore attribuito alle pompe di calore per confrontare il loro rendimento. Il COP è il rapporto tra l’energia consumata e l’energia restituita, ossia il calore.

Un COP di 3 kW indica che la pompa di calore restituisce 3 kW per 1 kW consumato. Più il COP è elevato, maggiore è il rendimento della pompa di calore e più essa è conveniente.

Il Coefficiente di Prestazione è per le pompa di calore ciò che il rendimento è per i dispositivi di riscaldamento come la caldaia, ossia un elemento chiave per l’accesso alle agevolazioni disponibili per il risparmio energetico.

1. Qual è la differenza tra una pompa di calore aria-acqua e una pompa di calore aria-aria?

La pompa di calore aria-acqua trasmette il suo calore all’acqua e poi ai radiatori, la pompa di calore aria-aria diffonde il proprio calore attraverso l’aria calda. La pompa di calore aria-acqua può essere installata su un impianto esistente, mentre la pompa di calore aria-aria necessita di ventilconvettori o di un diffusore centralizzato.

2. Che cos’è una pompa di calore geotermica?

Una pompa di calore geotermica estrae le calorie presenti nel terreno grazie a dei sensori sotterranei. Per il resto il funzionamento della PDC è simile ai modelli aria-aria o aria-acqua.

3. Che cos’è una pompa di calore reversibile? 

Una pompa di calore reversibile è una pompa di calore aria-aria che produce aria fresca di estate, come un climatizzatore. La sua efficacia si misura con il Coefficiente di Efficacia Energetica (EER); più questo è alto, più la pompa di calore rinfresca (si consiglia un EER superiore a 3). La sua climatizzazione è tuttavia poco economica.

4. Che cos’è una pompa di calore termodinamica?

Una pompa di calore termodinamica è una pompa di calore che produce calore comprimendo dei vapori. Si tratta della pompa di calore comune che abbiamo finora descritto.

5. Che orientamento scegliere per l’installazione della pompa di calore?

Le pompe di calore assorbono le calorie presenti nell’aria e per questa ragione, è meglio installarle rivolte a sud in modo che siano il più possibile esposte al calore del sole. Dato che le condizioni sono sempre più sfavorevole al nord, se puoi scegliere, opta per il sole!

6. Che cos’è una pompa di calore aerotermica?

Una pompa di calore aerotermica è una pompa di calore che assorbe le calorie presenti nell’aria. Le pompe di calore aria-aria e le pompe di calore aria-acqua sono delle pompe di calore aerotermiche.

7. Chi può installare una pompa di calore?

Un installatore di pompe di calore e/o un tecnico caldaista dispone delle competenze necessarie per l’installazione della pompa di calore. Uno o l’altro devono essere in possesso dell’apposito patentino, la cosiddetta Qualifica FER. Conviene anche verificare che siano dotati di adeguata copertura assicurativa (es. 10 anni) espressamente valida per le pompe di calore.

8. Le pompe di calore sono rumorose?

Sì, le pompe di calore possono essere rumorose, perciò è meglio verificare il loro livello sonoro e, se questo è elevato, non installarle sotto la finestra della camera da letto o rivolta verso quella dei vicini.

9. Le pompe di calore necessitano di un sistema di riscaldamento supplementare?

Sì e no. Le pompe di calore possono aver bisogno di un sistema di riscaldamento supplementare per compensare eventuali carenze in caso di freddo acuto nelle regioni più fredde e/o se la pompa di calore è sottodimensionata (riduzione del rendimento della pompa). Questo riguarda le pompe di calore aria-aria e aria-acqua.

10. Perché scegliere una pompa di calore?

Scegliere di installare una pompa di calore, significa migliorare il proprio comfort termico e ridurre il consumo energetico del proprio sistema di riscaldamento principale. Significa inoltre ridurre il proprio impatto ambientale.

11. Posso beneficiare di incentivi per l’installazione di una pompa di calore?

In generale, sì. Per conoscere i dettagli e gli aggiornamenti su incentivi e agevolazioni disponibili è consigliabile consultare il sito ufficiale dell’Agenzia delle Entrate.

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