Vorresti installare una pompa di calore ma non sei disposto a sobbarcarti i lavori per sostituire i termosifoni con i pannelli radianti? La soluzione oggi esiste: sono le pompe di calore ad alta temperatura che riscaldano l‘acqua dell’impianto fino a 70 °C e oltre, contro i 60 °C massimi di quelle classiche. Come riescono a farlo? Grazie all’utilizzo di particolari gas refrigeranti, come il propano
Indice:
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I gas refrigeranti delle pompe di calore ad alta temperatura
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Dove conviene installare una pompa di calore ad alta temperatura
Cosa significa pompa di calore ad alta temperatura
Una pompa di calore ad alta temperatura è un modello idronico (ossia che riscalda l’acqua dell’impianto termico) in grado di produrre temperature di mandata superiori rispetto alle pompe di calore a bassa temperatura.
Possono essere pompe di calore aria acqua, acqua acqua o geotermiche.
L'alta temperatura permette l’installazione anche in abitazioni o edifici dove le pompe di calore “classiche” non riescono a riscaldare in modo adeguato, ad esempio nella maggior parte degli edifici dove è presente un vecchio impianto di riscaldamento con i classici termosifoni che riscaldano bene le stanze solo con acqua vicina a 70 °C.
Anche le pompe di calore ad alta temperatura, come quelle tradizionali, offrono alti livelli di efficienza energetica e permettono, quindi, di risparmiare sui consumi di energia per il riscaldamento, rispetto a una caldaia a gas.
Qual è la differenza tecnologica? È l’utilizzo di gas refrigeranti di ultima generazione, molto performanti e con un bassissimo GWP (Global Potential Warming), dunque particolarmente sostenibili per l’ambiente.
Grazie all’innovazione delle pompe di calore ad alta temperatura, per il futuro del riscaldamento elettrico efficiente si aprono nuove opportunità che possono coinvolgere moltissimi edifici esistenti.
Pompa di calore a bassa e alta temperatura: le differenze
Le pompe di calore a bassa temperatura riscaldano l’acqua tecnica dell’impianto fino a un massimo di 55-60 °C. Per questo motivo sono indicate nel riscaldamento degli edifici ben coibentati che richiedono un apporto termico contenuto e dotati di sistemi di distribuzione del calore come i sistemi radianti a pavimento o i ventilconvettori. In una casa di questo tipo, nuova o riqualificata, è sufficiente unatemperatura dell’acqua di mandata di 30-35 °C per ottenere il comfort ideale in casa. Con le giuste condizioni, le pompe di calore a bassa temperatura funzionano con COP (Coefficiente di prestazione) molto elevati, quindi sono estremamente efficienti. Per intenderci, in zona climatica E (buona parte del Nord Italia) il Coefficiente di prestazione stagionale (SCOP) varia tra 4 e 5: significa che per ogni kilowattora di elettricità consumato, vengono prodotti da 4 a 5 kWh di calore.
Le pompe di calore ad alta temperatura, secondo la norma tecnica Uni En 14511-2, sono i sistemi aria-acqua e acqua-acqua con una temperatura di mandata in uscita a 65 °C. In realtà possono superare anche i 70 °C, un livello sufficiente per far circolare l’acqua nei vecchi termosifoni e riscaldare adeguatamente edifici non ben isolati o contesti caratterizzati da ingenti dispersioni termiche lungo le tubature, come i condomini.
Quando producono acqua così calda, l’efficienza è inferiore rispetto ai sistemi a bassa temperatura (lo SCOP in zona climatica E si mantiene tra il 2,5 e il 3,5), ma nonostante le differenze nel rendimento questi sistemi restano comunque molto più efficienti rispetto a una caldaia a gas, permettendo di risparmiare – secondo i calcoli Viessmann – circa il 30% di energia primaria (con SCOP 3).
Il ciclo di funzionamento e i componenti
Il funzionamento delle pompe di calore ad alta temperatura è del tutto simile a quello dei modelli classici: si basa su in ciclo termodinamico che trasferisce il calore da una fonte ad un’altra grazie all’azione di gas refrigeranti con particolari proprietà.
Durante la fase di evaporazione, il fluido refrigerante molto freddo e a bassa pressione assorbe calore dalla fonte esterna, che in un funzionamento invernale è costituita dall’aria esterna, dall’acqua di falda o dal terreno (nel caso delle pompe di calore geotermiche). In estate, per raffrescare, una pompa di calore assorbe invece energia termica dagli ambienti interni.
Successivamente, il gas viene compresso dal compressore elettrico innalzando ulteriormente la propria temperatura. A questo punto, all’interno del condensatore, il fluido in stato gassoso è pronto per cedere il proprio calore all’acqua dell’impianto. Il ciclo si chiude con il passaggio nella valvola di laminazione, dove il gas si espande e ritorna freddo, liquido e a bassa pressione. Dopo questo passaggio il ciclo ricomincia.
Come abbiamo spiegato prima, nelle pompe ad alta temperatura il fluido refrigerante impiegato fa la differenza, permettendo di ottenere temperature di mandata più alte. Qui sotto vi spieghiamo di cosa si tratta.
I gas refrigeranti delle pompe di calore ad alta temperatura
I gas refrigeranti utilizzati per decenni negli apparecchi che raffreddano e negli impianti di climatizzazione come le pompe di calore sono ormai superati. La normativa europea sugli F-Gas, infatti, ha imposto il progressivo abbandono di queste sostanze ad alto effetto serra, promuovendo lo sviluppo di prodotti con un basso GWP e quindi meno dannosi per l’ambiente. L’indice GWP misura il potenziale impatto sull’ambiente di un gas in termini di effetto serra: più è alto, più il gas è dannoso. Per convenzione, si è stabilito che la CO2 ha un GWP pari a 1. Per farsi un’idea, si pensi che i refrigeranti sintetici utilizzati in passato per molto tempo (ad esempio gli idrofluorocarburi come R410A), hanno valori GWP superiori a 2000.
Oggi le pompe di calore ad alta temperatura per il settore residenziale utilizzano prevalentemente il gas refrigerante R290 (propano), un gas naturale che oltre ad avere caratteristiche fisico-chimiche tali da consentire di ottenere temperature di mandata di 70 °C in modo efficiente, ha un GWP inferiore a 1, garantendo un'elevata sostenibilità ambientale. Il propano viene estratto principalmente del gas naturale e del petrolio grezzo ed è caratterizzato dalla sostanziale assenza di tossicità.
Come sono fatte le pompe di calore ad alta temperatura
Le pompe di calore ad alta temperatura sono del tipo monoblocco.
A differenza dei sistemi splittati, in cui il gruppo frigorifero e la parte idronica sono separati e risiedono, rispettivamente, nell’unità esterna e in quella interna, nelle pompe di calore monoblocco le due sezioni sono contenute in un’unica struttura posizionata all’esterno. Dentro casa arrivano solamente le tubazioni dell’acqua calda.
Questa configurazione, dove l’intero circuito frigorifero contenente il gas è sigillato nell’unità esterna, senza punti di contatto con il circuito idraulico, permette di rispondere ai requisiti di sicurezza imposti dai gas infiammabili, come il propano.
Inoltre, la quantità di gas dentro il circuito è molto bassa e le norme di sicurezza per una installazione corretta prevedono anche distanze obbligatorie dell’unità esterna da porte e aperture.
L’unità esterna di una pompa di calore monoblocco è più grande di quella di un modello splittato, dato che contiene anche il gruppo idronico. Per contro, il sistema occupa meno spazio dentro casa: è necessario installare solo il bollitore e altri componenti di dimensioni contenute, come il vaso di espansione.
Le pompe di calore Viessmann ad alta temperatura
Le pompe di calore a R290 ad alta temperatura sono disponibili con potenze adeguate ad applicazioni molto diverse. Per l’ambito residenziale, ad esempio, Viessmann offre la Vitocal 250-A un modello aria acqua reversibile con taglia da 4 a 19 kW, in grado di riscaldare e raffrescare. Garantisce una temperatura dell’acqua di mandata fino a 70 °C anche con -10 °C di temperatura esterna e l’efficienza arriva alla classe A+++. Tra l’altro, sono caratterizzate da una unità esterna particolarmente silenziosa, solo 35 dB(A) a 4 metri di distanza, grazie alle ampie superfici di scambio termico con l’aria. Una soluzione ideale, quindi, per contesti ad alta densità abitativa
La Vitocal 250-A COMPACT ha le stesse caratteristiche, con la particolarità che integra un accumulo per l’acqua calda sanitaria in grado di soddisfare un prelievo continuo fino a 260 litri alla temperatura di 40 °C.
La nuova arrivata in casa Viessmann è Vitocal 200-A intelligent energy, progettata specificatamente per la riqualificazione degli impianti pur mantenendo i radiatori esistenti, con una attenzione alla flessibilità installativa e alla ottimizzazione degli spazi richiesti.
I vantaggi delle pompe di calore ad alta temperatura
Sintetizziamo i vantaggi principali delle pompe di calore ad alta temperatura:
- il gas R290 propano è un ambientalmente sostenibile grazie al basso GWP e rispetta in pieno il regolamento europeo sugli F-Gas per le emissioni di gas serra;
- possono essere utilizzate per climatizzare edifici non ben coibentati e dotati di termosifoni, evitando di eseguire onerosi interventi sull’involucro e sul sistema di distribuzione;
- risolvono i problemi connessi alle perdite di calore lungo le tubature di distribuzione, tipiche dei condomìni o delle strutture commerciali come gli hotel;
- permettono di ottenere più facilmente disponibilità di acqua calda sanitaria, consentendo maggiore temperatura dell'accumulo;
- Garantiscono il ciclo anti legionella per la sicurezza sanitaria dell’acqua calda, caratteristica particolarmente utile nelle strutture commerciali e pubbliche.
Dove conviene installare una pompa di calore ad alta temperatura
Dal punto di vista termotecnico, installare una pompa di calore ad alta temperatura in un edificio nuovo o riqualificato energeticamente, dotato di cappotto termico performante e di sistemi di distribuzione del calore a bassa temperatura, potrebbe sembrare superfluo, ma non è così.
I sistemi ad alta temperatura che sono in grado di produrre acqua a 65 o 70 °C, quindi almeno 10 °C i in più rispetto a una pompa di calore “classica”, possono rappresentare una risorsa importante in fase progettuale, perché ad esempio possono soddisfare maggiori esigenze di acqua calda sanitaria, oltre che risolvere importanti criticità in determinati contesti:
- Nel settore residenziale sono ideali per interventi di ristrutturazione in cui si punta alla riqualificazione degli impianti termici, perché consentono di sostituire i vecchi generatori a combustibili fossili mantenendo i radiatori esistenti (ovviamente funzionano benissimo anche a bassa temperatura).
- Possono sostituire le caldaie a fonti fossili in edifici non isolati funzionando con un’efficienza energetica superiore, in configurazione “pura” oppure ibrida, ossia in combinazione con una caldaia a condensazione.
- Sono indicate come generatore di calore centralizzato nei condomini o in edifici commerciali, dove le perdite di distribuzione possono impedire di utilizzare acqua a bassa temperatura. Si deve considerare che negli edifici di tipo condominiale le dispersioni di calore lungo le tubature, specie se non ben coibentate, possono causare perdite anche di 5 o 10 °C tra la centrale termica e i radiatori lontani. Poter produrre acqua a 70 °C permette di garantire 60 °C al punto di destinazione, ottenendo il comfort in tutti gli appartamenti.
FAQ – Domande frequenti su pompe di calore ad alta temperatura
1. Qual è la differenza tra una pompa di calore ad alta temperatura e una a bassa temperatura?
La differenza principale riguarda la temperatura dell'acqua di mandata. Le pompe di calore a bassa temperatura arrivano generalmente a 55-60 °C e sono ideali per impianti radianti e abitazioni ben isolate. I modelli ad alta temperatura possono invece superare i 70 °C, risultando adatti anche a edifici esistenti con termosifoni tradizionali.
2. Posso installare una pompa di calore ad alta temperatura senza sostituire i termosifoni?
Sì. Uno dei principali vantaggi delle pompe di calore ad alta temperatura è proprio la possibilità di mantenere i radiatori esistenti. Grazie alla capacità di produrre acqua fino 70 °C, possono alimentare efficacemente anche i classici termosifoni presenti nelle abitazioni meno recenti e riscaldare gli ambienti in modo adeguato.
3. Una pompa di calore ad alta temperatura funziona bene anche in una casa non isolata?
Sì, è una delle soluzioni più indicate per edifici con scarso isolamento termico. A differenza delle pompe di calore tradizionali, che lavorano al meglio in case ben coibentate, i modelli ad alta temperatura riescono a garantire il comfort anche in presenza di maggiori dispersioni di calore.
4. Quanto si può risparmiare rispetto a una caldaia a gas?
Il risparmio dipende dalle caratteristiche dell'edificio e dalle modalità di uso dell'impianto: più si riesce a mantenere una temperatura dell'acqua di mandata bassa, più aumenta. Una pompa di calore ad alta temperatura riduce comunque significativamente i consumi energetici, anche funzionando a 70 °C. Con uno SCOP pari a 3, il risparmio di energia primaria può arrivare a circa il 30% rispetto a una caldaia tradizionale.
5. Le pompe di calore ad alta temperatura producono anche acqua calda sanitaria?
Sì. Oltre al riscaldamento degli ambienti, sono utilizzate per la produzione di acqua calda sanitaria. Grazie alle elevate temperature raggiungibili, tra l'altro, riscaldano l'acqua più efficacemente e facilitano anche i cicli anti-legionella richiesti per la sicurezza igienica.
6. Il gas refrigerante R290 è sicuro ed ecologico?
Sì. Il refrigerante R290 (propano) è oggi una delle soluzioni più sostenibili disponibili sul mercato grazie al suo bassissimo GWP (Global Warming Potential), pari a 3. Viene utilizzato in circuiti frigoriferi sigillati e progettati nel rispetto delle normative di sicurezza previste per i gas infiammabili.
