La pompa di calore elettrica è un generatore termico e quindi un apparecchio o “macchina” termica che sfrutta un ciclo frigorifero per produrre acqua calda.
Su diversi testi o su internet vengono chiamate “heat pump” dalla traduzione inglese.
L’acqua riscaldata viene utilizzata per il riscaldamento o per la produzione di acqua calda sanitaria.
La pompa di calore riesce a recuperare il calore o meglio energia termica presente naturalmente nei tre mezzi seguenti e riesce pertanto ad operare con alte efficienze e bassi consumi elettrici:
- dall’aria esterna (queste pompe di calore vengono definite aria-acqua e aria-aria)
2. dal terreno (queste pompe di calore viene definita terra-aria e terra-acqua)
3. dall’acqua (questa pompa di calore viene definita acqua-acqua e acqua aria)
Le pompe di calore, sfruttando l’energia già presente nell’ambiente fino al 75%, consentono alti risparmi energetici soprattutto se abbinati ai seguenti impianti che utilizzano acqua a medio-bassa temperatura (dai 35 ai 45°C):
- impianto di riscaldamento radiante a pavimento;
- impianto di riscaldamento radiante a soffitto;
- impianto di riscaldamento radiante a parete;
- impianto di riscaldamento con ventilconvettori;
- impianto di riscaldamento con convettori.
Il ciclo termo-dinamico ed i componenti della pompa di calore
La pompa di calore segue un ciclo termodinamico suddiviso in 4 fasi:
- Fase di evaporazione – Componente fisico della pompa di calore: evaporatore
Il liquido refrigerante passa allo stato di gas a seguito dell’assorbimento del calore presente nell’ambiente (aria esterna, terreno, acqua di falda); i gas refrigeranti vaporizzano a bassa temperatura.
2. Fase di compressione – Componente fisico della pompa di calore: compressore
Il vapore viene ulteriormente compresso e per tale ragione aumenta di temperatura. Ora il vapore può trasferire calore ad alta temperatura all’impianto di riscaldamento
3. Fase di liquefazione – Componente fisico della pompa di calore: condensatore
Il vapore cedendo calore all’impianto di riscaldamento attraverso il condensatore si riporta alla fase liquida
4. Fase di laminazione – Componente fisico della pompa di calore: valvola di laminazione o espansione
Il liquido refrigerante deve ridurre la propria pressione affinché possa ritornare a riprendere il ciclo di evaporazione della fase 1.
Classificazione delle pompe di calore in base al tipo di compressione
La fase di compressione può essere realizzata in tre modi diversi:
- Con motore elettrico (è la tecnologia più diffusa e venduta)
- Con motore endotermico
- Con ciclo termodinamico ad assorbimento (ciclo termo-chimico)
Tipologie delle pompe di calore – pro e contro
Ho già anticipato che esistono diverse pompe di calore elettriche in funzione dell’ambiente esterno da cui “estraggono” calore nella fase invernale (aria, terreno, acqua di falda).
Pompe di calore aria-acqua (estraggono calore dall’aria)
Sono le pompe di calore più diffuse e sono realizzate in due modi:
- Pompe di calore monoblocco
- Pompe di calore splittate
Le pompe di calore monoblocco sono appunto costituite da una unica unità che può essere installata all’esterno o all’interno dell’abitazione.
All’interno della stessa unità sono disposte tutte i componenti necessari: evaporatore, condensatore, compressore, valvola di espansione/laminazione oltre che dell’elettronica di gestione.
Nella maggior parte dei modelli è compreso anche un circolatore che ha lo scopo di far fluire il fluido (acqua o acqua+ glicole) riscaldato e/o raffreddato nell’impianto a cui viene collegato.
Le pompe di calore da installare all’esterno sono come quelle rappresenta in figura:
Il ventilatore ha la funzione di forzare il passaggio dell’aria nella batteria della pompa di calore che funge da condensatore o evaporatore a seconda che funzioni nella modalità estiva o invernale. Esistono delle versione da interno in cui è possibile canalizzare l’aria il ventilatore.
Le pompe di calore “splittate” sono costituite da due unità:
- l’Unità esterna che assomiglia alle monoblocco al cui interno è alloggiato il condensatore/evaporatore, la valvola di laminazione, il compressore e la ventola che forza il passaggio dell’aria.
- l’Unità interna al cui interno è alloggiato il condensatore/evaporatore ed il circolatore dell’impianto
L’unità interne può essere equipaggiata con un accumulo per la preparazione di acqua calda sanitaria e si presenta come una sorta di “frigorifero” da cucina.
Pompe di calore aria-aria (estraggono calore dall’aria)
Sono le classiche pompe di calore o condizionatori (split) che hanno una unità esterna ed una o più unità interne.
Non hanno un fluido intermedio come nel caso precedente e quindi non scaldano o raffreddano l’acqua dell’impianto di casa. Cedono direttamente all’aria ambiente il calore o il freddo attraverso unità canalizzate o split a parete o a console.
Pro e contro delle pompa di calore aria-acqua e aria-acqua
I vantaggi principali sono:
- il costo più basso rispetto alle altre pompe di calore
- non hanno necessità di autorizzazioni comunali o di altre istituzioni.
Gli svantaggi principali sono:
- L’efficienza della pompa di calore varia in funzione della temperatura esterna dell’aria, quanto più bassa è la temperatura esterna, tanto più l’efficienza si abbassa ed aumentano i consumi elettrici
- Può essere fonte di rumore e pertanto la posizione va analizzata al fine di non arrecare disturbo a sé e/o ai vicini
Pompe di calore terra-acqua (estraggono calore dal terreno)
Le pompe di calore, chiamate anche pompe geotermiche, sono costituite da una o più unità da installare all’interno dell’abitazione.
All’interno della stessa unità sono disposte tutte i componenti necessari: evaporatore, condensatore, compressore, valvola di espansione/laminazione oltre che dell’elettronica di gestione.
Nella maggior parte dei modelli è compreso anche un circolatore che ha lo scopo di far fluire il fluido (acqua o acqua+ glicole) riscaldato e/o raffreddato nell’impianto a cui viene collegato.
Il condensatore/evaporatore è collegato a delle tubazioni di adeguata lunghezza che sono immerse nel terreno e da cui scambiano calore o cedono calore. Un circolatore forza dell’acqua glicolata a fluire all’interno della tubazione la quale è collegata al condensatore/evaporatore della pompa di calore.
Le tubazioni possono essere installate in diversi modi ma i più comuni sono:
- Con sonde verticali
- Con installazione orizzontale
È necessario un secondo circolatore che tra la pompa di calore e il circuito dell’impianto di casa.
Pro e contro delle pompa di calore terra-acqua
I vantaggi principali sono:
- Elevata efficienza energetica costante durante tutto l’anno (non risente delle temperature esterne)
- Le dimensioni più compatte dell’unità interna
- L’assenza di rumorosità verso l’esterno (dovrà essere installato in un locale tecnico per contenere comunque il rumore generato dal compressore)
Lo svantaggio principale è:
- Elevato costo principalmente dovuto alle sonde esterne
Pompe di calore acqua-acqua (estraggono calore dall’acqua)
Le pompe di calore, chiamate anche pompe geotermiche ad acqua di falda, sono costituite da una o più unità da installare all’interno dell’abitazione.
All’interno della stessa unità sono disposte tutte i componenti necessari: evaporatore, condensatore, compressore, valvola di espansione/laminazione oltre che dell’elettronica di gestione.
Il condensatore/evaporatore è collegato, attraverso delle pompe sommerse, a pozzi che estraggono acqua nelle falde sotterranee.
Una volta che l’acqua è stata utilizzata dalla pompa di calore, viene reimmessa nella falda, attraverso un secondo pozzo.
Sarebbe possibile sfruttare anche altri bacini idrici come laghi, fiumi, mare.
Anche in questo caso, è necessario un secondo circolatore che tra la pompa di calore e il circuito dell’impianto di casa.
Pro e contro delle pompa di calore acqua-acqua
I vantaggi principali sono:
- Elevata efficienza energetica costante durante tutto l’anno (non risente delle temperature esterne)
- Le dimensioni più compatte dell’unità interna
- L’assenza di rumorosità verso l’esterno (dovrà essere installato in un locale tecnico per contenere comunque il rumore generato dal compressore)
Gli svantaggi principali sono:
- Elevato costo principalmente dovuto ai pozzi
- Necessità di richiedere permessi al Comune o Provincia prima della creazione dei pozzi
Bonus fiscali
L’acquisto e l’installazione di un addolcitore può beneficiare di ben quattro tipologie di bonus:
- Bonus casa (detrazione 50%)
- Eco bonus (65%)
- Superbonus 90%
- Conto termico (detrazione dal 40% al 65%)
Risorse e Link utili:
Potrete trovare ulteriori approfondimenti nei seguenti siti istituzionali:
