Pompe di Calore: tipologie, funzionamento e convenienza

Pompe di calore: tipologie, funzionamento e convenienza

Semplice aria per scaldare e rinfrescare un ambiente

Continuiamo il nostro viaggio attraverso il risparmio energetico e parliamo oggi di un’altra caratteristica green e della tecnologia impiegata per ridurre i consumi e aumentare il valore delle nostre abitazioni. Dopo il fotovoltaico e il solare termico, approfondiamo la conoscenza delle pompe di calore: cosa sono, come funzionano e quanto convengono.

Anche se non ce ne rendiamo conto, l’aria intorno a noi possiede una certa dose di energia termica. Questa energia può essere sfruttata per riscaldare un ambiente, ma anche per renderlo più fresco attraverso l’uso di particolari apparecchiature e servendosi di alcuni principi fisici che sono alla base del processo di conversione termica proprio delle pompe di calore. Tutto utilizzando soltanto l’elettricità, necessaria a far funzionare queste apparecchiature. Vediamo come.

Cos’è una pompa di calore?

Una pompa di calore è un dispositivo che, grazie all’energia meccanica azionata dall’elettricità, trasferisce energia termica da una sorgente a temperatura più bassa, ad una sorgente a temperatura più alta.
Per capire il funzionamento di queste macchine, proviamo a semplificare i concetti tecnici e comprendere, in linea di massima, come lavorano.
Il principio fisico che c’è alla base è, in generale, questo: un fluido diviene più caldo quando viene compresso e più freddo quando si espande e torna al suo volume originale.

schema pompa di calore

Nel ciclo di una pompa di calore un fluido termovettore, inserito in un circuito, compie due cambiamenti di stato: da gassoso a liquido, quando è compresso dal compressore (1), e da liquido a gassoso, quando è espanso da una valvola di espansione (3). Nelle fasi di mezzo, in cui tende a tornare da uno stato all’altro, si trova: nel condensatore (2), dove cede il calore che ha assorbito durante la compressione, riscaldando l’aria, e nell’evaporatore (4), dove per riscaldarsi, tornando al volume originale, assorbe il calore dall’ambiente, raffreddando l’aria circostante.
Essenzialmente l’elettricità serve ad azionare il compressore che compie il lavoro di cambiamento di stato del fluido.
Una pompa di calore può eseguire questo processo non soltanto dall’aria, ma anche dall’acqua e dalla terra, che, come sappiamo, in profondità è più calda, specialmente in alcune zone.

Per cosa si utilizza?

Questo principio è ben rappresentato da un elettrodomestico che tutti abbiamo in casa: il frigorifero, il quale assorbe calore dai cibi all’interno e lo disperde nell’ambiente esterno.
Grazie a questo processo, è possibile utilizzare una pompa di calore per molte applicazioni che richiedano la trasformazione di temperatura, perché invertendo il flusso aria calda/aria fredda, è possibile sia rinfrescare che riscaldare gli ambienti attraverso i termoconvettori.
In più, utilizzando uno scambiatore di calore ed un serbatoio, con un impianto a pompa di calore è possibile riscaldare l’acqua sanitaria senza l’utilizzo di gas combustibile, e senza costose resistenze elettriche dei vecchi scaldabagni, ed alimentare un impianto di riscaldamento, sia a radiatori, che a pavimento.

Tipologie e costi

In base all’alimentazione, che può essere fornita dall’elettricità o più raramente dal gas metano, e al mezzo utilizzato come vettore di energia termica, le pompe di calore si differenziano in:

  • Pompe aria – aria: sono le più comuni e più semplici da installare ed hanno un costo basso perché utilizzano l’energia termica dall’aria che, essendo ovunque, non richiede installazione di impianti aggiuntivi. Hanno, però, il problema di essere influenzate dalla temperatura dell’aria esterna che, se troppo fredda (sotto i 6°C), causa un eccessivo uso di energia e prestazioni meno efficienti. Sono, ad esempio, i condizionatori con unità esterna e split interno.
  • Pompe aria – acqua: come le precedenti, utilizzano energia dall’aria per cederla, però, all’acqua attraverso uno scambiatore di calore ed un boiler. L’acqua riscaldata viene utilizzata come acqua ad uso sanitario o nell’impianto di riscaldamento.
  • Pompe acqua – acqua: invece che dall’aria, usano l’energia termica dell’acquacontenuta in un serbatoio o in un pozzo. Sono più stabili di quelle aria – aria, perché il mezzo usato, l’acqua, ha una temperatura più costante. Tuttavia, richiedono l’installazione del serbatoio oppure la creazione di un pozzo e costano in media dal 20 all’80% in più rispetto alle altre tipologie.
  • Pompe terra – acqua: si tratta di impianti che prendono energia termica dalla terra, detti anche impianti geotermici. Hanno un costo elevato perché necessitano di grandi lavorazioni e importante impiantistica, ma assicurano stabilità e grandi prestazioni. Sono indicati prevalentemente per alimentare grandi edifici o anche intere zone abitate.

Impianto pompa di calore domestico

L’aspetto ecologico ed economico

Un impianto a pompa di calore è facilmente integrabile con altri tipi di impianto per il risparmio energetico, come il fotovoltaico ed il solare termico, di cui abbiamo parlato in precedenti articoli.
Naturalmente, in un’abitazione in cui buona parte del fabbisogno energetico elettrico viene fornita gratuitamente dal Sole, è evidente che la convenienza di utilizzare pompe di calore anziché sistemi a combustione tradizionali, porti vantaggi notevoli, non solo dal punto di vista dell’attenzione all’ambiente, ma anche da quello del risparmio economico. Infatti, la resa di una pompa di calore è fino a quattro volte maggiore rispetto all’energia impiegata per farla funzionare: 1 kW di energia produce anche più di 4 kW di energia termica. Questa resa porta comunque ad un vantaggio ecologico ed economico, anche utilizzando elettricità da rete esterna.
Tra l’altro, come per gli altri sistemi di risparmio energetico, l’impianto a pompa di calore permette di aumentare la classe energetica della casa, incrementando il valore dell’immobile.
I costi, con le dovute differenze in base alle tipologie, vanno da 300€ a 900€ al kW installato per gli impianti ad aria e acqua (quelli da terra hanno prezzi molto più alti) e per le nuove installazioni di pompe di calore sussistono incentivi e detrazioni fiscali, che rendono l’acquisto ulteriormente accessibile.

Considerazioni finali

Un impianto a pompa di calore, che riscaldi sia l’aria che l’acqua, ha sicuramente molti vantaggi in termini economici ed ecologici. La trasformazione dell’energia termica dell’aria o dell’acqua in calore o frescura attraverso l’elettricità, magari autoprodotta, è un importante passo avanti nelle tecniche di risparmio energetico delle abitazioni e verso un futuro ecosostenibile.
Tuttavia, consigliamo, come sempre, di informarsi preventivamente, simulando online un impianto base e di affidarsi ad un installatore certificato che sappia dimensionare l’impianto in base alle esigenze reali dell’abitazione e dei suoi inquilini, decidere con attenzione il luogo di installazione ed assicurare una manutenzione adeguata e garantita nel tempo.

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