Pompa di calore per termosifoni, cosa devi sapere

Le pompe di calore ad alta temperatura possono funzionare in modo efficace ed efficiente anche con i termosifoni, permettendo di realizzare abitazioni full electric in vecchi edifici.

Indice:

1. Pompa di calore per gli edifici nuovi. E quelli vecchi?
2. Sfatiamo un falso mito: la pompa di calore funziona anche con i termosifoni
3. I vantaggi del gas propano per le pompe di calore
4. L’importanza della progettazione corretta di tutto l’impianto
5. Cosa valuta il termotecnico per progettare l’impianto
6. Pompe di calore, il funzionamento in generale
7. Pompa di calore per termosifoni, la questione della temperatura
8. Attenzione ai valori di COP
9. Temperatura di mandata: ci pensa la regolazione
10. La compatibilità con i termosifoni esistenti
11. Pompa di calore e termosifoni: quali sono i migliori terminali
12. Come sapere se i tuoi termosifoni sono adatti per una pompa di calore? 

Pompa di calore per gli edifici nuovi. E quelli vecchi?

La pompa di calore sarà il sistema di riscaldamento domestico di oggi e del futuro. È una scelta di risparmio energetico e di sostenibilità ambientale che diventa sempre più urgente per decarbonizzare il settore dell'edilizia, favorire l’elettrificazione e l'indipendenza dal gas.

Ma se le pompe di calore sono ormai la norma nei nuovi edifici o nelle riqualificazioni importanti, dove si possono progettare sin dall'inizio impianti a bassa temperatura, per quelli  dotati di tradizionali termosifoni (come ad esempio i vecchi edifici) ci si scontra spesso con “pregiudizi”, secondo i quali la pompa di calore non è il sistema adatto per garantire comfort e risparmi. In realtà, le nuove pompe di calore ad alta efficienza sono indicatissime in questi contesti, rendendo possibile l’elettrificazione del riscaldamento anche dove prima c’erano una caldaia e un impianto a radiatori. Basta affidarsi a una buona progettazione e scegliere il sistema giusto.

Sfatiamo un falso mito: la pompa di calore funziona anche con i termosifoni

Oggi non è più vero che le pompe di calore con i radiatori non riscaldano abbastanza, oppure che non funzionano in modo efficiente con climi freddi. A dimostrazione di queste affermazioni, esistono già diversi casi concreti, dove abitazioni nel Nord Italia dotate di vecchi impianti di riscaldamento sono state converte al riscaldamento elettrico a pompa di calore, mantenendo i radiatori esistenti ed evitando interventi complessi di smantellamento e rendendo più semplice la fase di installazione.

Ma cosa ha consentito questa evoluzione tecnologica nelle pompe di calore? Lo spieghiamo qui sotto.

I vantaggi del gas propano per le pompe di calore

Le nuove pompe di calore ad alta efficienza che utilizzano come gas refrigerante il propano (R290), oltre ad essere particolarmente sostenibili per l’ambiente (perché il propano permette una riduzione dei gas serra) permettono di raggiungere temperature dell’acqua elevate, fino a 70°C e oltre, indicate per i tradizionali termosifoni, e anche con temperature di diversi gradi sotto lo zero. Il loro funzionamento è comunque caratterizzato da efficienze elevatissime, con COP (Coefficiente di prestazione) in riscaldamento superiore a 5.

Questo è possibile proprio grazie al gas propano che ha ottime proprietà termodinamiche. Un esempio di pompe di calore di questo tipo sono i modelli Vitocal 250-A e Vitocal 252-A di Viessmann.

Vantaggi ambientali, normativi ed economici. Ecco perché le pompe di calore sono il sistema di riscaldamento del futuro e scopri quanto puoi risparmiare. > Leggi l'approfondimento

L’importanza della progettazione corretta di tutto l’impianto

Scegliere il generatore di calore più indicato per sostituire la caldaia nella propria abitazione, in questo caso un modello di pompa di calore ad alta efficienza, non è sufficiente per garantire un funzionamento efficace ed efficiente dell’impianto, a maggior ragione in edifici vecchi dotati di radiatori.

È sempre necessario effettuare accurate verifiche preliminari che tengono conto di molti fattori affinché, insieme alla sostenibilità ambientale, vengano soddisfatti anche il comfort termico e la convenienza economica.

Cosa valuta il termotecnico per progettare l’impianto

Per realizzare un buon impianto di riscaldamento a pompa di calore in un edificio dotato di termosifoni, bisogna considerare tutti gli elementi dell’edificio stesso dell’impianto, in sinergia:

• la dimensione dell’abitazione
• la qualità dell’involucro edilizio
• il fabbisogno termico per riscaldamento e acqua calda sanitaria
• la zona geografica
• i terminali presenti
• l’impianto di distribuzione
• le linee (tubature e pompe di circolazione) che portano l’acqua calda negli ambienti
• i puffer di accumulo per l’acqua tecnica e per l’acqua calda sanitaria
• il generatore

Per questo motivo è assolutamente necessario rivolgersi a un professionista termotecnico esperto, altrimenti si rischia di ritrovarsi delusi dopo una spesa che può essere anche consistente. 

Pompe di calore, il funzionamento in generale

Una pompa di calore elettrica (indipendentemente dalla tipologia o dal gas refrigerante) è un sistema a fonti rinnovabili perché sfrutta l'energia termica presente naturalmente nell'aria, nell'acqua o nel terreno (rispettivamente, pompa di calore aria acqua, acqua acqua e geotermiche) per riscaldare l'acqua di riscaldamento e quella ad uso sanitario.

In sostanza, svolge esattamente il compito di una caldaia. Per funzionare, però, la pompa di calore non utilizza il gas, ma solo energia elettrica che aziona un compressore. La pompa di calore non brucia combustibile, quindi non produce alcun tipo di emissione a livello locale (sia di prodotti inquinanti come gli ossidi di azoto o il particolato, sia di anidride carbonica). Inoltre, la pompa di calore ha il vantaggio di permettere anche il raffrescamento con un unico impianto e può essere integrata facilmente con il fotovoltaico e il solare termico, realizzando un sistema energetico domestico a impatto quasi zero.

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

Pompa di calore e termosifoni, la questione della temperatura

Le pompe di calore “tradizionali” funzionano in modo efficiente e consumano poca energia sia per le caratteristiche stesse della tecnologia, sia perché scaldando l'acqua a bassa temperatura (attorno ai 35-45°C). Questa particolare caratteristica si adatta perfettamente quando si può utilizzare il riscaldamento a pavimento o i ventilconvettori, ma è meno indicata in presenza di radiatori, che richiedono acqua ad alta temperatura per riscaldare bene gli ambienti.

Le pompe di calore ad alta temperatura, invece, nascono e sono progettate per scaldare l'acqua fino a 70°C e risultano, quindi, indicate proprio per progetti di modernizzazione di vecchi impianti.

Attenzione ai valori di COP

Il rendimento di una pompa di calore è espresso dal COP (Coefficient of Performance), un indicatore che bisogna valutare con attenzione per non rischiare di ritrovarsi con un impianto di riscaldamento che consuma tanto e fa aumentare la bolletta.

Il COP riportato nell'etichetta energetica indica un valore indicativo alle condizioni di funzionamento standard con temperatura esterna di 7°C, ma nella realtà dei fatti tale valore può variare anche molto in funzione del contesto e delle condizioni di utilizzo del sistema. Le pompe di calore ad alta temperatura garantiscono comunque COP elevati anche con temperature prossime allo zero.

Temperatura di mandata: ci pensa la regolazione

A livello generale, più grande è la differenza da colmare tra la temperatura della sorgente esterna (ad esempio l'aria) e quella di mandata dell'impianto: più sarà basso (quindi peggiore) il COP, perché la pompa di calore farà più "fatica" a produrre il calore. Se il clima è particolarmente rigido per molti giorni all'anno e se l'edificio non è isolato e ha un'ingente richiesta termica, questo rischio è ovviamente maggiore.

Per mantenere un COP elevato, quindi, la temperatura di mandata dell'impianto dovrebbe discostarsi poco da quella della sorgente esterna, quindi dovrebbe restare la più bassa possibile, compatibilmente con il comfort termico da restituire in casa.

Con una pompa di calore evoluta, a questo pensa la regolazione intelligente: in pratica, si possono impostare ad esempio 55°C o 60°C come temperatura massima di funzionamento, ma l’algoritmo del sistema di regolazione modifica auticamente la temperatura dell’acqua al livello più basso compatibile con il mantenimento della temperatura impostata nei vari ambienti.

Questo tipo di funzionamento si chiama "a temperatura scorrevole" e si differenzia da quello a "temperatura fissa (o punto fisso)". Nel sistema a temperatura fissa la temperatura di mandata dell'acqua all'impianto è costante per tutta la stagione invernale mentre nel sistema "a temperatura scorrevole" questa cambia in funzione della temperatura esterna.

Ad esempio, un impianto autonomo in pompa di calore con termosifoni potrebbe funzionare con una temperatura di mandata massima di 55°C in corrispondenza della temperatura esterna più rigida per la località in cui è installata (ad esempio per la pianura padana -5°C) e variare fino a 30°C in corrispondenza della temperatura esterna per la quale si spegne l'impianto di riscaldamento.

La compatibilità con i termosifoni esistenti

Non è comunque scontato che una pompa di calore, anche di tipo tradizionale, non possa funzionare bene con i termosifoni, anzi. Isolando l'edificio o magari solo cambiando i serramenti, la richiesta termica di un'abitazione diminuisce consentendo di abbassare la temperatura di mandata.

Spesso, inoltre, nei vecchi edifici sono presenti terminali sovradimensionati rispetto alle effettive esigenze, che possono, quindi, funzionare con temperature più basse senza compromettere il comfort. E poi, eventualmente, è quasi sempre possibile “potenziare” i termosifoni presenti aggiungendo qualche elemento, oppure sostituire vecchi termosifoni con moderni termoarredi caratterizzati da ampie superfici di scambio. Con le pompe di calore residenziali ad alta temperatura molti di questi problemi vengono evitati.

Pompa di calore e termosifoni: quali sono i migliori terminali

Esistono tipologie di radiatori più indicate di altre per funzionare con una pompa di calore. Ecco il nostro punto di vista.

• Termosifoni in ghisa: richiedono temperature dell'acqua molto alte (fino a 70/80°C), quindi, generalmente non sono indicati per funzionare con una pompa di calore; lo spessore consistente degli elementi diminuisce la superficie di scambio e sono richieste dimensioni maggiori, mente la più alta inerzia termica del materiale permette di mantenere più a lungo il calore, ma prolunga anche i tempi di riscaldamento;

• Termosifoni in acciaio: consentono di far circolare un'elevata quantità di acqua nei tubi e vantano una buona superficie di scambio; possono, quindi, funzionare con temperature di mandata più basse, attorno ai 50/60°C, anche meno se sono sovradimensionati.

• Termosifoni in alluminio: generalmente a piastre, sono molto sottili, aumentando, quindi, lo scambio termico acqua-aria, e hanno una bassissima inerzia termica arrivando velocemente in temperatura. Necessitano di temperature di mandata decisamente più basse (45/50°C) e sono, quindi, i più indicati per il funzionamento combinato pompa di calore-termosifone.

  

Come sapere se i tuoi termosifoni sono adatti per una pompa di calore?

Puoi provare a fare una semplice prova, banale ma efficace, per vedere se i tuoi attuali termosifoni sono compatibili con una pompa di calore. Prova ad abbassare la temperatura di mandata della caldaia a 45-50°C in una giornata fredda e verifica se la tua casa si scalda in modo adeguato. Se la tua casa raggiunge la temperatura di 20°C allora la verifica è positiva. Altrimenti aumenta di un grado per volta la temperatura di mandata per vedere quale è la temperatura minima dell'acqua necessaria per mantenere i 20°C in ambiente.

È importante ricordare che anche i calcoli per valutare la compatibilità con i diversi terminali di riscaldamento, così come quelli per il dimensionamento della pompa di calore, possono essere fatti solo da un termotecnico esperto.