Le pompe di calore ricavano energia dall’ambiente, prelevando e utilizzando il calore disponibile nel terreno, nelle acque di falda o nell’aria e rendendolo disponibile a un livello termico più elevato. L’energia termica ricavata è circa 4 volte superiore all’energia elettrica assorbita
Con le pompe di calore per la climatizzazione e la produzione di acqua calda si può realizzare un impianto del tutto indipendente dall’utilizzo di combustibili fossili. Le pompe di calore sfruttano il calore contenuto nell’ambiente (aria, acqua, terreno), anche se questo risulta essere in partenza a una temperatura inferiore rispetto al mezzo da riscaldare. Il ciclo di funzionamento permette di estrarre questa energia “nascosta” per cederla all’impianto di riscaldamento. Se l’energia elettrica necessaria viene fornita da un impianto fotovoltaico, climatizzazione e produzione di acqua calda avvengono senza uso di combustibili e senza emissioni di CO2 nell’ambiente. Non essendoci fiamme libere e canne fumarie, si azzerano i rischi di incendio e intossicazione per insufficiente tiraggio. Il ciclo può essere invertito, la stessa apparecchiatura e lo stesso impianto possono essere utilizzati tanto per il riscaldamento quanto per il raffrescamento.
Come funziona la pompa di calore 
Nella pompa di calore c’è un circuito chiuso in cui un fluido refrigerante passa ciclicamente da liquido a vapore (e viceversa) variando le sue condizioni di temperatura e pressione, in pratica il suo stato fisico. Nell’evaporatore il fluido refrigerante passa da liquido a vapore assorbendo calore dall’ambiente; il compressore aumenta l’energia contenuta nel fluido grazie a un modesto assorbimento di energia elettrica e prepara il fluido alla condensazione; passando da vapore a liquido, il refrigerante cede calore utile all’impianto di riscaldamento. Il ciclo poi si chiude grazie alla valvola di espansione, che riporta il fluido alle condizioni iniziali. L’energia termica resa da questo processo vale in genere 4 volte l’assorbimento elettrico della macchina, che può anche essere fornito da un impianto fotovoltaico.
Dimensionamento pompa di calore
In modalità riscaldamento, è identificata dal valore COP (coefficiente di resa) che è il rapporto tra l’energia prodotta e quella assorbita per il funzionamento della pompa. Una pompa efficiente produce fino a 3-4 kWh termici a fronte di 1 kWh di energia assorbita, pertanto il COP sarà compreso tra 3 e 4. L’abbinamento a un impianto fotovoltaico, piuttosto che alla rete elettrica, permette di produrre anche l’energia necessaria al funzionamento della pompa, azzerando i costi di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria tutto l’anno.
Come funzionano le pompe di calore
Pompe di calore Aria-acqua
La pompa di calore preleva il calore dall’aria esterna all’abitazione e lo cede al sistema di condizionamento; si installa all’esterno senza problemi di allacciamento, ma deve disporre di un sistema di sbrinamento automatico.
Pompe di calore Acqua-acqua
Il calore viene prelevato da acqua di falda, di lago o di fiume e ceduto al sistema di condizionamento interno; c’è una maggiore spesa iniziale per il sistema di adduzione e trattamento, ma non risente delle condizioni climatiche.
Pompe di calore Terra-acqua
Il calore contenuto nel sottosuolo, a temperatura costante in ogni periodo dell’anno, viene convogliato alla pompa da speciali sonde inserite nel terreno, in orizzontale a 1-1,5 m di profondità o in verticale per decine di metri.
Vantaggi delle pompe di calore
Scaldano e rinfrescano
A differenza di una caldaia, la pompa di calore può essere utilizzata anche per il raffrescamento estivo, basta invertire il ciclo; questa possibilità riduce i tempi di ammortamento della spesa. ∙
Alimentazione
Funziona ad energia elettrica, ma il rapporto tra i kW assorbiti e quelli restituiti sotto forma di calore è 1:4. Si stanno affermando anche pompe di calore alimentate a metano. ∙
Ingombro
L’ingombro è simile a quello di una caldaia, ma la pompa non abbisogna di un locale dedicato. ∙ Manutenzione. Minima, non necessita di alcun intervento e non occorre la revisione annuale. ∙
Costi d’installazione
Per le pompe di calore geotermiche ci sono costi iniziali elevati per realizzare l’impianto (perforazione in profondità); per quelle ad aria o ad acqua si riducono, ma con un corretto dimensionamento si rientra comunque dell’investimento in tempi relativamente brevi.
Costi d’esercizio
Il consumo elettrico può richiedere l’aumento dei kW di fornitura, ma si può sopperire installando un impianto fotovoltaico in grado di fornire energia anche alle altre utenze ed eventualmente effettuare lo scambio sul posto con l’Enel.
Sicurezza
Non brucia combustibile (quella elettrica) e non necessita di canna fumaria; minor rischio d’incendio e nessuno di intossicazione da cattiva combustione.
Ecologica
Considerando la pompa di calore elettrica, utilizza aria, acqua o sottosuolo, che la legge riconosce come fonti rinnovabili. Non emette CO2, se non in forma indiretta (cioè le emissioni in atmosfera prodotte dalle centrali elettriche). Tuttavia, se per l’acqua sanitaria si ricorre ad un impianto solare, si usa meno energia elettrica e aggiungendo un impianto fotovoltaico si azzera il consumo, quindi anche le emissioni “indirette” vanno a zero. Le pompe di calore elettriche possono essere installate anche in zone non raggiunte dalla rete del gas.
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