Tipologie di pompe di calore: quale scegliere?

Una piccola guida introduttiva alla tecnologia delle pompe di calore, per scoprire vantaggi, funzionamento, tipologie e capire quale modello scegliere. 

AGGIORNAMENTO 17 GENNAIO 2023
Indice:

1. I vantaggi delle pompe di calore
2. Gli incentivi per le pompe di calore
3. Il funzionamento delle pompe di calore
4. Pompe di calore idroniche
5. Tipologie di pompe di calore a seconda della fonte esterna
6. Tipologie di pompe di calore a seconda dell’installazione
7. Pompa di calore in abbinamento al fotovoltaico
8. Come fare la scelta giusta per una pompa di calore

I vantaggi delle pompe di calore

Per abbandonare le fonti fossili e passare alle rinnovabili pulite nel riscaldamento degli edifici una soluzione c’è: sono le pompe di calore, il sistema più indicato per chi vuole costruire o ristrutturare una casa a basso impatto ambientale. Questa tecnologia offre molti vantaggi:

• azzera le emissioni nocive locali e contribuisce ad abbassare quelle di CO2, perché utilizza energia elettrica e fonti rinnovabili;
• funziona con rendimenti altissimi, ben superiori a quello di una caldaia a gas, dunque fa risparmiare energia;
• la maggiore efficienza determina anche risparmio economico: se ci sono le giuste condizioni ambientali, il risparmio può superare il 30-40% in bolletta;
• consente di soddisfare i requisiti della normativa italiana (D. Lgs 199/2021), che prevedono l’obbligo di soddisfare il 60% del fabbisogno termico dei nuovi edifici (65% nel caso degli edifici pubblici) e per questo motivo sono ormai uno standard nelle nuove costruzioni; nelle ristrutturazioni permette di migliorare di 2 classi energetiche l‘edificio anche senza realizzare il cappotto termico;
• se la pompa di calore è reversibile permette sia di riscaldare sia di  raffrescare casa con un unico impianto;
• installando un impianto fotovoltaico per alimentare la pompa di calore si ottiene una sostanziale autonomia per il riscaldamento e si riduce ai minimi termini la bolletta.

Gli incentivi per le pompe di calore

Le pompe di calore possono essere installate sfruttando differenti incentivi economici.

Con il Bonus ristrutturazioni (o Bonus casa), si può detrarre dall’Irpef in dieci anni il 50% della spesa anche se il sistema non sostituisce un impianto esistente. Se, invece, si tratta della sostituzione di un impianto di climatizzazione invernale, ad esempio una caldaia a gas, e la pompa di calore è ad alta efficienza (in base a dei valori limite previsti dalla normativa di riferimento), allora è possibile fruire della detrazione fiscale del 65% dell’Ecobonus. Entrambi questi incentivi sono attualmente previsti fino alla fine del 2024.

Una terza alternativa per abbassare il costo di installazione di una pompa di calore è il Conto Termico, che permette di recuperare una parte della spesa in 2 o 5 anni con un rimborso che viene erogato direttamente sul conto corrente.
Anche in questo caso si deve trattare della sostituzione di un impianto preesistente.

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Il funzionamento delle pompe di calore

Il funzionamento di una pompa di calore è quello del ciclo termodinamico della “macchina di Carnot”.

Sfruttando un compressore alimentato da energia elettrica, questi sistemi riescono a trasportare il calore presente in una sorgente naturale, ad esempio l’aria esterna, all’interno delle nostre case.

I particolari gas (es. propano) che circolano nel circuito vengono ciclicamente compressi per innalzarne la pressione e raggiungere la temperatura necessaria e poi fatti evaporare per ripetere il ciclo. Il calore ottenuto nel processo termodinamico viene trasferito agli ambienti riscaldandoli con diverse modalità.

Invertendo il ciclo di funzionamento, le pompe di calore fanno esattamente l’opposto: prelevano il calore all’interno e lo portano fuori raffrescando gli ambienti, proprio come fa un frigorifero.

Pompe di calore idroniche

La tipologia più semplice di pompa di calore è il climatizzatore di casa, che trasferisce freddo (anche caldo, se è reversibile) direttamente all’aria degli ambienti.

Qui parliamo però delle pompe di calore idroniche (aria-acqua o acqua-acqua) che non riscaldano o raffrescamento direttamente l’aria, ma l’acqua dell’impianto di riscaldamento e l’acqua sanitaria che utilizziamo in bagno e in cucina.

Le pompe di calore idroniche funzionano nel modo più efficiente con sistemi di diffusione del calore a bassa temperatura (35-40 °C) come i pannelli radianti a pavimento, ma oggi esistono modelli ad alta temperatura che, grazie soprattutto all’utilizzo di particolari gas, raggiungono temperature più elevate dell’acqua (fino a 70°C) e sono quindi adatte anche ai classici radiatori.

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Tipologie di pompe di calore a seconda della fonte esterna

A seconda della fonte naturale da cui prelevano energia termica, le pompe di calore idroniche si distinguono in tre tipologie:

• Pompa di calore aria acqua: sfruttano l’energia termica presente nell’aria esterna (l’aria contiene sempre un po’ di energia termica anche a bassissima temperatura) e sono le più utilizzate perché più semplici dal punto di vista impiantistico e con minori costi di installazione. Possono essere configurate anche all’interno di sistemi ibridi, che affiancano una pompa di calore a una caldaia a condensazione.
  Ad esempio, Vitocal 151 -A e Vitocal 252-A sono pompe di calore di nuova concezione in classe energetica A+++ che, grazie all’utilizzo del gas refrigerante propano, raggiungono temperature fino a 70°C con –10°C esterni. Si contraddistinguono per il serbatoio di accumulo per l’acqua calda sanitaria da 190 litri (260 litri a 40°C ). Sono disponibili con potenze da 4 a 16 kW (a seconda del modello) e funzionano anche per il raffrescamento estivo. 

• Pompa di calore geotermica acqua acqua: l’energia termica in questo caso è prelevata da acqua di falda o da fiumi e laghi. Vantano un livello di efficienza superiore per tutta la stagione invernale, perché l’acqua rimane a temperature più costanti. Bisogna però mettere in conto costi superiori di installazione.
  
• Pompa di calore geotermica terra acqua: qui la fonte rinnovabile è il terreno da cui viene prelevato calore, grazie all’inserimento di una sonda nel sottosuolo a circa 10 metri di profondità, dove le temperature subiscono una modesta variazione nell’anno. Anche in questo caso, l’efficienza è superiore a fronte di costi di installazione e progettazione più alti.

Ad esempio, Vitocal serie G (200-G, 300-G, 350G) sono pompe di calore geotermiche di Viessmann acqua-acqua o terra-acqua. Queste tipologie di pompe di calore sfruttano il calore gratuito presente nel sottosuolo. L’efficiente circuito frigorifero con lo scambiatore/economizzatore integrato è in grado di raggiungere una temperatura di mandata fino a 68°C e di assicurare così un comfort sanitario di alta qualità dell’acqua sanitaria in abbinamento a un bollitore esterno. Si caratterizzano per le alte potenze (fino a 42 kW), quindi indicata per le abitazioni monofamiliari e plurifamiliari, per i condomini, per le aziende e per il terziario. La regolazione elettronica a bordo è già predisposta per gestire la funzione “ Natural Colling “. Collegando idraulicamente l’accessorio l’NC Box, le pompe di calore, potranno anche raffrescare le abitazioni nella stagione estiva.

Tipologie di pompa di calore a seconda dell’installazione

Dal punto di vista costruttivo esistono due tipologie di pompe di calore idroniche: monoblocco o splittate. Vediamo in cosa si differenziano.

• Pompe di calore monoblocco: in questi modelli il gruppo frigorifero (compressore, valvola di laminazione, evaporatore, circuito gas) e la parte idronica (circolatore, scambiatore) sono contenuti in un unico “contenitore” posto all’esterno della casa e il circuito gas è sigillato ermeticamente; in casa arrivano solo le tubazioni dell’acqua calda o refrigerata.
  Ad esempio, Vitocal 100-A è una pompa di calore aria-acqua compatta in classe energetica A+++ che scalda l’acqua fino a 60°C con - 8°C di temperatura esterna, quindi adatta anche a zone climatiche abbastanza rigide. Disponibile con potenze da 6 a 18 kW, è indicata per abitazioni monofamiliari (nuove costruzioni o riqualificazioni importanti), ma in configurazioni in cascata è possibile montare fino a 7 unità per impianti condominiali. Il rivestimento superficiale "gold fin" dello scambiatore che evita la corrosione e riduce i tempi di sbrinamento. Nelle versioni le versioni a incasso Kit Compact e Kit Compact Hybrid (sistema ibrido con caldaia a condensazione), la Vitocal 100-A diventa un sistema salvaspazio adatto anche al posizionamento su un balcone: il modulo da esterno a incasso, infatti, è profondo solamente 38 cm

• Pompe di calore splittate: il gruppo frigo risiede nell’unità esterna mentre la parte idronica è nell’unità interna che si installa dentro l’abitazione (in casa arrivano le tubazioni in cui scorre il gas refrigerante).

Ad esempio, Vitocal 200-S a R32 è una pompa di calore per il riscaldamento e il raffrescamento in classe A+++ che utilizza il refrigerante R32, considerato a basso impatto ambientale, indicata per case monofamiliari nuove o riqualificazioni importanti, è disponibile con potenze da 6 a 10 kW e raggiunge una temperatura dell’acqua fino a 60°C. Si caratterizza per il brevetto integrato Hydro Auto Control che permette la riduzione degli spazi installativi fino al 60% inferiore rispetto ai sistemi convenzionali e per la silenziosità dell’unità esterna (35 dB(A) a 3 metri di distanza) 

A livello pratico, la scelta tra una pompa di calore monoblocco o splittata deve essere fatta considerando essenzialmente le problematiche tecniche di installazione. Le monoblocco sono indicate, ad esempio, se il refrigerante è il propano, un gas soggetto a requisiti di sicurezza più stringenti

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Pompa di calore in abbinamento al fotovoltaico

L’abbinamento di un impianto fotovoltaico con un sistema di riscaldamento elettrico basato su pompa di calore è senz’altro conveniente.

Si può alimentare la pompa di calore con la produzione di elettricità rinnovabile dei pannelli (soprattutto se è installato anche un sistema di accumulo elettrico), avvicinandosi all'autosufficienza energetica e ottenendo riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria a zero emissioni e quasi gratis (in alcuni periodi dell’anno, dove la produzione fotovoltaica cala, sarà comunque necessario consumare elettricità dalla rete).

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Si può senz’altro affermare che la soluzione integrata costituita da pompa di calore e fotovoltaico rappresenta oggi lo stato dell’arte della climatizzazione efficiente, economica e ambientalmente sostenibile.

Come fare la scelta giusta per una pompa di calore

La progressiva diffusione delle pompe di calore ha spinto i produttori a diversificare l’offerta, tanto che oggi esistono molti modelli di diversa potenza adatti a quasi tutti i contesti (da pochi kW per abitazioni unifamiliari fino a centinaia di kW) e studiati per essere installati anche in spazi abbastanza ristretti.

Quando si vuole installare una nuova caldaia o pompa di calore (anche ibrida), il primo passo è calcolare la potenza termica necessaria. > Leggi approfondimento

Per scegliere la soluzione più adatta alla tua abitazione devi rivolgerti a uno specialista, come un progettista specializzati della Viessmann Professional Network, ovvero la Rete Viessmann di ingegneri, architetti, geometri e periti qualificati in efficienza energetica.

Per quale motivo?
Perché con una pompa di calore la fase progettuale è più importante e complessa rispetto a una caldaia. Se il progetto non è corretto, rischi di non ottenere il comfort giusto in casa o di spendere troppo in bolletta elettrica.

Per identificare il prodotto migliore, un termotecnico esperto considera:

• la zona geografica dove è situato l’edificio
• il tipo di edificio come dimensioni e livello di isolamento termico;
• il sistema di diffusione del calore che si vuole utilizzare (se vuoi, ad esempio, utilizzare i radiatori già presenti oppure vuoi l’impianto con i pannelli radianti);
• la temperatura di esercizio a cui deve scaldare l’acqua la pompa di calore, in funzione di tutti gli aspetti sopra elencati;
• le necessità di acqua calda sanitaria a seconda di quanti siete in famiglia, per dimensionare correttamente il bollitore di accumulo dell’acqua calda e suggerire l’eventuale supporto del solare termico;
• lo spazio a disposizione esternamente e internamente all’abitazione, per poter installare senza problemi l’unità esterna, l’unità interna (se la pompa di calore è splittata) e il bollitore per l’accumulo dell’acqua calda.