Una pompa di calore aria acqua estrae calore dall'aria esterna anche a basse temperature per riscaldare l’acqua dell’impianto. E lo fa in modo molto efficiente.
Indice:
- Cosa è una pompa di calore
- Le fonti rinnovabili delle pompe di calore
- Perché si chiama pompa di calore aria acqua
- Le pompe di calore geotermiche
- Il ciclo di funzionamento delle pompe di calore aria acqua
- Due tipologie di pompa di calore aria acqua
- Come funziona il riscaldamento con la pompa di calore aria acqua
- I vantaggi delle pompe di calore
- Pompa di calore aria acqua e fotovoltaico
- Il raffrescamento con la pompa di calore aria acqua
- Gli incentivi per le pompe di calore aria acqua
- Per scegliere una pompa di calore serve un progettista esperto
Cosa è una pompa di calore
Una pompa di calore è un generatore di calore per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria che ti consente di fare a meno del gas e passare solo all’elettricità.
Questi sistemi riescono a trasferire il calore da un posto all’altro: proprio come fa, ad esempio, una pompa idraulica con l’acqua. Alla base c’è un processo termodinamico chiamato “ciclo di Carnot” che sfrutta gas refrigeranti e compressori elettrici e che tutti noi in realtà conosciamo bene, perché è lo stesso principio utilizzato da un frigorifero.
Nel caso del frigorifero, il calore viene trasportato dall’interno all’esterno e in questo modo l‘elettrodomestico raffredda i cibi. Nel caso di una pompa di calore utilizzata per il riscaldamento degli ambienti, avviene il contrario: da una fonte esterna il calore viene trasportato dentro casa, oppure serve per scaldare l’acqua calda sanitaria.
Le pompe di calore, però, possono funzionare anche al contrario, asportando calore dall’interno degli ambienti verso l‘esterno, ed è quello che succede con i climatizzatori estivi.
Le pompe di calore consumano pochissima energia elettrica rispetto a quella che restituiscono in calore per il riscaldamento. E in più lo fanno senza causare alcun tipo di emissioni inquinanti. Per questo motivo sono preziose alleate del risparmio energetico e della sostenibilità ambientale.
Le fonti rinnovabili delle pompe di calore
Per funzionare, una pompa di calore deve poter avere accesso a una fonte naturale che contiene energia termica. Non necessariamente questa fonte deve essere calda, perché anche a temperature ben sotto lo zero qualsiasi materia contiene energia termica.
Tecnicamente le pompe di calore funzionano anche quando la sorgente esterna ha temperature molto basse, ad esempio a -20 °C.
Esistono diverse fonti esterne da cui una pompa di calore può prelevare energia: aria, acqua e terreno. Sono tutte fonti rinnovabili pulite disponibili gratuitamente in natura.
Perché si chiama pompa di calore aria acqua
Come abbiamo visto, le pompe di calore si differenziano prima di tutto per il tipo di fonte esterna da cui prelevano il calore: aria, acqua o terreno. Se la fonte è l’aria esterna, la pompa di calore può trasferire energia termica all’acqua dell’impianto: in quest’ultimo caso la pompa di calore è del tipo aria acqua, proprio perché preleva calore dall’aria e lo passa all’acqua.
Se il calore viene trasferito direttamente all’aria di casa, invece, la pompa di calore è del tipo aria aria: si tratta dei climatizzatori estivi che possono funzionare in freddo o in caldo.
Le pompe di calore aria aria sono la tipologia largamente più diffusa per la climatizzazione estiva (rappresentano il 95% delle soluzioni installate oggi presso le abitazioni in Italia) perché sono semplici da installare e con costi di investimento minori rispetto alle altre tipologie idroniche (ossia tutte quelle che riscaldano e/o raffreddano l’acqua), e possono essere usate anche per il riscaldamento domestico, in particolare negli edifici a basso consumo o nelle seconde case.
Le pompe di calore aria acqua sono indicate sia negli edifici nuovi, dove i regolamenti nazionali impongono l'utilizzo massivo di fonti rinnovabili, rendendole di fatto la soluzione ideale per la climatizzazione estiva e invernale, sia nel caso di riqualificazione energetica di un edificio esistente: in questo ultimo caso la tecnologia delle pompe di calore aria acqua è evoluta al punto che è possibile ottenere ottimi risultati di comfort e risparmio energetico anche sul patrimonio edilizio esistente con terminali a radiatori, pur rimarcando che i risultati migliori si ottengo tramite un buon isolamento termico dell'edificio e sistemi di diffusione del calore a bassa temperatura, come i pannelli radianti a pavimento.
Le pompe di calore geotermiche
Oltre all’aria, come fonte esterna le pompe di calore possono utilizzare anche l’acqua (in questo caso si parla di pompa di calore acqua acqua) o il terreno (queste sono chiamate geotermiche). Utilizzano tubazioni dove circola una miscela di acqua e antigelo per estrarre l’energia termica presente nelle falde acquifere oppure nel terreno a determinate profondità, e poi passarlo alla pompa di calore per effettuare il suo ciclo termodinamico.
La perforazione profonda del sottosuolo oppure il prelievo da falde acquifere/bacini è ovviamente più onerosa dal punto di vista dei costi e non è consentita ovunque, anche se esistono sistemi più semplici a distribuzione orizzontale, che posano tubi a poca profondità dalla superficie.
Gli svantaggi costruttivi e quelli legati ai costi iniziali sono parzialmente compensati dai vantaggi energetici: rispetto all'aria esterna, il sottosuolo e l’acqua sono caratterizzati durante l‘inverno da temperature più elevate e costanti. Questo aumenta ulteriormente l‘efficienza della pompa di calore e riduce ancora di più i costi legati al riscaldamento.
In generale, in un confronto di efficienza energetica stagionale, la pompa di calore geotermica può competere con le aria acqua in zone climatiche particolarmente fredde e rigide, cosa che ne limita la diffusione in Italia visti i climi relativamente miti, che mediamente avvantaggiano le aria acqua rispetto ad altri Paesi.
Il ciclo di funzionamento delle pompe di calore aria acqua
Una pompa di calore aria acqua funziona essenzialmente in questo modo. All’interno di uno scambiatore di calore (evaporatore) presente nella pompa di calore, la fonte contenente energia termica viene messa in contatto con un circuito dove circola un gas refrigerante allo stato liquido molto freddo (molto più freddo della fonte), capace di evaporare a bassissime temperature. Il gas assorbe calore dalla fonte, si riscalda ed inizia ad evaporare.
Il gas viene poi convogliato in un compressore che, aumentandone la pressione, ne innalza ulteriormente la temperatura. Una volta che il gas sotto forma di vapore ha raggiunto il livello di temperatura desiderato, scorre verso lo scambiatore di calore successivo, il condensatore. Qui, condensando, trasferisce il suo calore all'impianto di riscaldamento.
Prima che il refrigerante già raffreddato possa essere nuovamente riscaldato e compresso, passa attraverso una valvola di laminazione che ne riporta pressione e temperatura al livello iniziale, così il gas torna liquido. A questo punto il ciclo può ricominciare.
Due tipologie di pompa di calore aria acqua
Le pompe aria acqua si distinguono a loro volta in due categorie, a seconda delle caratteristiche costruttive del sistema:
- splittate
- monoblocco
Le prime sono costituite e da un’unità esterna, dove viene prelevata l’aria e dove risiede il gruppo frigo con compressore ed evaporatore, e da un’unità interna dove sono contenute le componenti per lo scambio di energia termica tra gas refrigerante e acqua dell’impianto di riscaldamento.
Dentro casa va posizionato anche il bollitore per accumulare una quantità sufficiente di acqua calda, che può essere integrato nell’unità interna. L’unità esterna può essere posizionata vicino all’abitazione (ad esempio in cortile o in giardino), o anche su balconi se si sceglie una pompa di calore particolarmente silenziosa.
Nelle pompe di calore monoblocco, invece, tutti i principali componenti dell’impianto, con il ciclo frigorifero e la parte idronica per lo scambio di calore tra gas e acqua, sono posizionati nell’unità esterna. Verso l’abitazione non scorrono le tubazioni con il gas refrigerante, ma solo quelle con l‘acqua calda (o acqua refrigerata se la pompa di calore funziona in raffrescamento).
Tra pompa di calore splittata e monoblocco non ci sono differenze nel funzionamento, cambiano però le caratteristiche dell’installazione. Queste vanno valutate assieme ad un tecnico installatore qualificato in base al tipo di edificio, spazi disponibili, distanze, ecc.
Pompa di calore monoblocco o splittata: quale è la scelta migliore? > Leggi approfondimento
Come funziona il riscaldamento con la pompa di calore aria acqua
Dal punto di vista di un utente che deve riscaldare casa, una pompa di calore aria acqua fornisce esattamente lo stesso servizio di una caldaia a condensazione: scalda l’acqua e la convoglia fino ai terminali che preferibilmente devono essere del tipo a bassa temperatura, come i pannelli radianti o i ventilconvettori.
I sistemi a bassa temperatura che utilizzano acqua attorno ai 35°C sono l’ideale con le pompe di calore perché permettono di sfruttarne al meglio meglio le caratteristiche di efficienza, apportando quindi un notevole risparmio.
È possibile utilizzare le pompe di calore aria acqua anche con i tradizionali termosifoni, ma l'abitazione dovrebbe essere coibentata per permettere di utilizzare acqua a una temperatura non troppo elevata senza compromettere il comfort in ambiente.
Non pensiamo che un radiatore debba lavorare forzatamente ad alta temperatura: allungando i tempi di funzionamento del riscaldamento (evitando quindi accensioni e spegnimenti frequenti) ci si accorgerà che il comfort domestico si può ottenere con temperature dei termosifoni più basse, a tutto vantaggio della riduzione dei consumi e del miglioramento del comfort termico di casa.
Provare per credere, anche con la vostra caldaia! Abbassando la temperatura dell'acqua di caldaia, ad esempio a 50°C o 55°C, lasciando il termostato impostato sempre (ad esempio) a 20°C: se con questo piccolo esperimento la temperatura di 20°C in casa è soddisfatta, ci sono ottime premesse per poter passare a una pompa di calore!
Se fosse necessario, magari sporadicamente, raggiungere temperature dell'acqua maggiori, oggi sono disponibili sul mercato modelli di pompe di calore aria acqua ad alta temperatura che arrivano anche a 70°C, come Vitocal 250-A e 252-A di Viessmann.
I vantaggi delle pompe di calore
Riassumendo i benefici delle pompe di calore aria acqua, possiamo evidenziare questi punti.
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Efficienza energetica: una pompa di calore restituisce all'impianto di riscaldamento molta più energia di quella che consuma, con un’efficienza può arrivare a 5 volte a 1, sussistono le condizioni più favorevoli.
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Risparmio in bolletta: con una pompa di calore risparmi sul riscaldamento; inoltre, puoi eliminare la bolletta del gas e affidarti solo all’elettricità.
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Possibilità di integrazione con il fotovoltaico: installando un impianto fotovoltaico con accumulo e autoconsumando l’elettricità prodotta, puoi abbassare ai minimi termini la bolletta elettrica per il riscaldamento.
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Sostenibilità ambientale: la pompa di calore non causa nessuna emissione locale di sostanze inquinanti, perché non c’è combustione né canna fumaria; consumando elettricità prodotta esclusivamente da fonti rinnovabili (ad esempio in abbinata ad un impianto fotovoltaico) anche le emissioni di gas serra per il suo funzionamento sono nulle.
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Migliore classe energetica della tua casa: installando una pompa di calore riqualifichi energeticamente la tua casa e ottieni un salto di classe energetica aumentandone anche il valore sul mercato.
Pompa di calore aria acqua e fotovoltaico
L’abbinamento di una pompa di calore aria acqua con un impianto fotovoltaico è una scelta particolarmente conveniente e intelligente.
Grazie al consumo dell’elettricità prodotta dai pannelli, infatti, il funzionamento della pompa di calore per il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria è particolarmente economico e totalmente a zero emissioni.
La convenienza è maggiore se insieme all’impianto fotovoltaico si installa un sistema di accumulo elettrico: in questo modo, infatti, la pompa di calore può consumare nelle ore più fredde (di sera, di mattina presto) l’energia prodotta durante il giorno nelle ore di luce e accumulata nel sistema.
Non si arriva alla totale autosufficienza energetica, ma ci si può avvicinare riducendo moltissimo il prelievo dalla rete e abbattendo la bolletta elettrica. Un’autonomia energetica totale è di fatto quasi impossibile da ottenere, a meno che l’edificio non sia “passivo”, con un fabbisogno energetico praticamente nullo.
Il raffrescamento con la pompa di calore aria acqua
Anche se il compito principale di una pompa di calore aria acqua è il riscaldamento, può essere utilizzata anche per il raffrescamento estivo grazie al suo funzionamento reversibile.
A differenza di un climatizzatore che raffresca direttamente l’aria di casa, una pompa di calore produce acqua refrigerata che scorre nelle tubazioni al posto di quella calda, fino alle serpentine dei pannelli a pavimento oppure ai ventilconvettori. Il clima che si ottiene è piacevolmente fresco in modo uniforme in tutta la casa.
Gli incentivi per le pompe di calore aria acqua
L’Ecobonus in vigore fino al 31 dicembre 2024 permette di ottenere una detrazione fiscale del 65% per le pompe di calore aria acqua. In attesa di conoscere come sarà il nuovo Ecobonus dal 2025 (che sicuramente continuerà a premiare le pompe di calore grazie alla loro sostenibilità ambientale), un interessante incentivo che si può utilizzare e che non prevede alcuna scadenza è il Conto Termico.
Attualmente disponibile nella versione 2.0, questo incentivo consiste in un contributo diretto che viene erogato tramite bonifico bancario dal GSE per interventi di piccole dimensioni che prevedono la produzione di energia termica da fonti rinnovabili.
Il Conto Termico abbatte le spese di acquisto e installazione fino al 65% dei costi (la cifra dipende dal tipo di sistema installato e dalla zona geografica dove si effettua l’intervento); in più, è veloce da incassare, perché la somma incentivata viene erogata nel giro di un paio di mesi quando è sotto i 5.000 euro. Altrimenti viene suddivisa in rate annuali.
Per scegliere una pompa di calore serve un progettista esperto
Se per installare una caldaia è sufficiente chiamare a un bravo installatore, per scegliere una pompa di calore aria acqua è necessario rivolgersi a un progettista termotecnico esperto. Individuare il sistema giusto per il tipo di abitazione, infatti, è un’operazione delicata che deve considerare diversi elementi nel loro insieme e basarsi su precisi calcoli.
Il progettista deve valutare il tipo di abitazione, l’isolamento termico presente, i terminali di riscaldamento che si vogliono utilizzare, il numero di persone che compongono il nucleo familiare e le abitudini di utilizzo dell’acqua calda per scegliere il bollitore.
Se si installa anche un impianto fotovoltaico per alimentare la pompa di calore, la fase di progettazione è ancora più delicata, perché si deve riuscire a massimizzare l’autoconsumo di elettricità.
Solo selezionando effettuando un corretto dimensionamento della pompa di calore si possono ottenere tutti i vantaggi in termini di risparmio di questo generatore di calore e assicurarsi anche il comfort ottimale.
Contattando un progettista della rete Viessmann Partner Network potrai essere certo che il tuo investimento avrà il migliore ritorno economico nel tempo.
