Pompe di calore, come funzionano e cosa sono

Rientrano nella definizione di pompa di calore tutti quegli apparecchi che consentono agli utenti di generare calore nella propria abitazione sfruttando fonti naturali come aria, acqua e suolo e utilizzando energia elettrica anziché i combustibili fossili. Più precisamente, questi apparecchi si servono di un evaporatore, un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e uno speciale fluido refrigerante per trasferire energia termica da un ambiente più caldo a uno più freddo.

Un’innovazione degli ultimi anni? Niente affatto, si tratta di una tecnologia già rodata da molto tempo e ognuno di noi ne ha una in casa, si tratta del frigorifero. Infatti il nostro caro frigorifero funziona con la stessa tecnologia di una normalissima pompa di calore, ma ovviamente in dimensioni molto più piccola.

È molto comune la tendenza di chiamare “climatizzatori” o “condizionatori” gli apparecchi in grado di rinfrescare gli ambienti, associando invece la funzione di riscaldamento alle sole pompe di calore. Si tratta in realtà di definizioni incomplete, poiché uno stesso apparecchio può svolgere più di una funzione (pompe di calore inverter).

Nello specifico, i climatizzatori, cioè i normalissimi motori per l’aria condizionata, sono delle pompe di calore che funzionano in modalità aria-aria; la pompa di calore, nella forma più comune, usata come riscaldamento/raffreddamento in casa, lavora invece in modalità aria-acqua, cioè sottrae calore dall’aria per scaldare l’acqua, la quale poi andrà in un impianto radiante, tipicamente a pavimento. Le pompe di calore aria-acqua hanno quindi la funzione di alimentare l’impianto di riscaldamento di un’abitazione e quello di acqua calda sanitaria ma invertendo la direzione di funzionamento possono anche provvedere a rinfrescare l’ambiente.

Ma non solo, le pompe di calore aria-acqua sono in realtà solo una delle varie tipologie di pompa di calore a disposizione per le case, che si differenziano in base al tipo di fonte naturale da cui traggono energia.

Tipologie di Pompe di Calore

I più attenti avranno già inteso che con “Pompe di Calore” si consideravo varie tipologie, si hanno infatti:

• pompe di calore aria-aria, che sfruttano l’energia termica presente nell’aria dell’ambiente esterno trasferendola negli ambienti interni, e che vengono utilizzate sia per riscaldarli che per raffreddarli (questi sono appunto i classici condizionatori che usiamo in estate)
• pompe di calore aria-acqua, che sfruttano l’energia termica dell’aria per scaldare l’acqua e sono solitamente provviste di un apposito serbatoio (uso classico di una pompa di calore per il riscaldamento, oppure uno scaldacqua con serbatoio)
• pompe di calore acqua-acqua, che sfruttano le acque di falda e la relativa energia termica, si tratta delle pompe di calore geotermiche, che sfruttano l’energia termica appunto proveniente dal suolo.

Come già detto, le pompe di calore aria-aria sono le più comuni negli ambienti domestici nonché quelle generalmente denominate climatizzatori. Queste consentono un controllo completo della temperatura degli ambienti, sia per riscaldarli che per rinfrescarli; si potrà inoltre agire sulla velocità delle ventole e sul livello di umidità dell’aria, nonché procedere alla sua purificazione.

Le pompe di calore aria-acqua rappresentano una risorsa efficiente e innovativa per soddisfare tutte le funzioni di una classica caldaia a gas, senza dover più utilizzare combustibili fossili: scegliendo di installare questo impianto, una persona contribuirà infatti a ridurre in modo significativo le emissioni di CO2 rilasciate nell’ambiente e il relativo inquinamento del pianeta. Non da ultimo, con le pompe di calore si genera un discreto risparmio in bolletta, sia per la loro funzione e anche grazie alle agevolazioni fiscali che premiano questo tipo di scelte sostenibili; tale risparmio aumenterà ulteriormente se si opta per un impianto fotovoltaico, in grado di alimentare almeno parzialmente, se non totalmente, la pompa di calore.

Per poter sfruttare appieno tutte le proprietà di una pompa di calore aria-acqua è tuttavia importante dimensionarne in modo adeguato l’impianto in base al fabbisogno termico dell’abitazione e a fattori esterni come il livello di isolamento termico dell’edificio e alla zona geografica in cui esso si trova.

Coefficiente di prestazione stagionale

Per chi stesse valutando la convenienza o meno dell’installazione di una pompa di calore in vista dell’inverno, è consigliabile fare riferimento non solo alla classe energetica di un singolo apparecchio ma anche al coefficiente stagionale di prestazione (SCOP): esso è dato dal rapporto tra energia termica fornita ed energia elettrica consumata, ed è influenzato da vari fattori come la temperatura dell’aria esterna (in questo senso, le prestazioni di una pompa di calore possono ridursi se utilizzate in località caratterizzate da inverni estremamente rigidi, ma che tipicamente non abbiamo in Italia, eccetto che in alta montagna).

Le pompe di calore di classe A+ sono particolarmente efficienti, in quanto presentano uno SCOP maggiore o uguale a 4: ciò significa che per ogni KWh di energia consumata, esse produrranno almeno 4 KWh di energia termica per l’ambiente: ciò consentirebbe all’utente un risparmio energetico medio del 45% rispetto ai costi necessari per l’utilizzo di una tradizionale caldaia a gas.

Come installare una pompa di calore a casa

Fino a ora abbiamo visto quella che è la teoria, approfondendo elementi importanti, come lo SCOP e comprendendo la differenza delle varie tipologie.

Andando invece un po’ più sul pratico, cosa bisogna fare per installare una pompa di calore a casa?

La risposta dipende dalle esigenze che si hanno in casa. Infatti, se siamo alla ricerca semplicemente di un condizionatore (pompa di calore aria-aria) per superare le calde estati bisogna acquistare una pompa di calore e il relativo split. Il motore è la vera pompa di calore, mentre lo split è semplicemente l’elemento che permette di sfruttare l’aria fresca generata dalla pompa di calore per trasferirla in casa.

Molto più complessa invece l’installazione di una pompa di calore aria-acqua, cioè quella utilizzata solitamente per il riscaldamento. Si tratta di quella che comunemente chiamiamo “pompa di calore” e per procedere all’installazione bisogna comprendere da dove si parte. Infatti se siamo in presenza di un’immobile con un impianto di riscaldamento già presente possiamo sostituire la caldaia con una pompa di calore e alimentare i termosifoni con l’acqua calda generata dal motore della PdC. Questa scelta ci permetterà di abbandonare il gas (almeno per il riscaldamento domestico) e di andare a risparmiare qualcosa in bolletta.

Più complesso il caso in cui siamo invece in presenza di una ristrutturazione e vogliamo installare dei pannelli radianti a pavimento. In tal caso non basta sostituire la caldaia ma bisogna installare anche i pannelli radianti a pavimento. Tipicamente tale scelta necessità della rimozione del pavimento esistente con maggiori opere di ristrutturazione.

Riscaldamento a pavimento o termosifoni?

Arrivati a questo punto ci si starà chiedendo se è preferibile far funzionare la pompa di calore con i termosifoni oppure se è preferibile intervenire più nel profondo per avere i pannelli radianti a pavimento.

Per la loro natura le pompe di calore funzionano meglio lavorando a basse temperature e in modo continuo. Ciò si sposa particolarmente bene con il riscaldamento a pavimento, nel quale l’acqua raggiunge una temperatura di circa 35 gradi e laddove la pompa di calore funziona continuamente per 24 ore al giorno. Infatti, in tale circostanza, le serpentine dei pannelli radianti riscaldano il massetto della casa e permettono di avere il calore distribuito uniformemente in tutto l’immobile. Il contro di tale scelta è il fatto che tale opzione deve continuare a lavorare, per evitare che il pavimento si raffreddi, infatti l’inerzia iniziale del riscaldamento porta la pompa di calore a lavorare molto alla prima accensione stagionale (appunto per portare a temperatura il pavimento) e quando la temperatura è a regime la PdC deve semplicemente mantenere la temperatura, con notevole risparmio energetico.

Di contro una distribuzione del calore mediante termosifoni richiede l’acqua a temperature decisamente più elevate (tra i 60 e i 75 gradi) e per loro natura i termosifoni vengono accesi e spenti al bisogno. Abbiamo quindi una pompa di calore che lavora “molto” ma per brevi periodi e poi va in “riposo” fino alla seguente accensione. Naturalmente in tal caso l’inerzia iniziale è molto bassa, quindi all’accensione si ha (quasi) subito il calore in casa, ma tale calore è maggiore in vicinanza del radiatore e diminuisce man mano che ci allontaniamo dallo stesso. Il risultato è quindi quello di avere zone della casa più calde e zone più fredde, proprio come un normale impianto riscaldato da una caldaia a gas.

In definitiva possiamo dire che entrambe le modalità sono adatte alle Pompe di Calore, ovviamente diverse tra di loro, infatti ci sono PdC a bassa temperatura (per il riscaldamento a pavimento) e PdC ad alta temperatura (per caloriferi e per acqua calda sanitaria), infine ci sono Pompe di Calore combinate, che fanno sia bassa temperatura, per il riscaldamento a pavimento, sia alte temperature per l’acqua calda sanitaria.

Quanto si risparmia con una Pompa di Calore senza il Gas?

Abbiamo parlato, nel corso dell’articolo, del risparmio in bolletta installando una Pompa di Calore, proviamo quindi a fare dei semplici calcoli.

Per l’esempio analizziamo un immobile di recente costruzione, quindi ben isolato termicamente, di circa 150 metri quadri, situata in zona climatica E (nord Italia) e per l’esempio consideriamo che l’immobile presenta già i pannelli radianti a pavimento. Per scaldare tale immobile sono da considerare necessari circa 40 kWh/mq/anno, per un totale quindi di 6.000 kWh annui.

Con una caldaia, per produrre tale riscaldamento, sono necessari circa 675 metri cubi di gas e, con i costi attuali del gas (0,60 € Smc) abbiamo un costo stimato in circa 405 € di sola materia energia, ai quali vanno aggiunti iva, accise, ecc.

Prendendo invece una buona Pompa di Calore, con SCOP di 4, abbiamo necessità invece di 1.500 kWh di energia elettrica che, al prezzo attuale di 0,10 € / kWh, diventano circa 150 € di componente energia, ai quali vanno sempre aggiunti IVA, tasse, ecc.

Se anziché una casa recente, ben isolata, prendessimo in considerazione una casa degli anni ’80, mal isolata, i costi aumentano in entrambi i casi ma la convenienza rimane a favore della Pompa di Calore.

Giusto per fare un esempio, ipotizziamo che per la casa meno isolata siano necessari 80 kWh/mq/annuo, avremmo necessità di 12.000 kWh annui. Con il gas servirebbero circa 1.200 mc e un costo di circa 720 €, mentre lo SCOP della Pompa di Calore, a causa della dispersione e quindi della necessità di scaldare a temperature più alte, si abbasserebbe (ipotizziamo) a 3. In tal caso necessitiamo di 4.000 kWh di energia elettrica, con un costo di circa 400 €.

Come già detto, ai costi qui ipotizzati, andranno sempre aggiunti i costi di trasporto, gestione, tassazione, ecc che porteranno la spesa reale a valori decisamente più ampi. E in tale contesto la possibilità di passare totalmente all’elettrico consentirebbe di abbandonare definitivamente il gas e quindi avere una bolletta in meno, con ciò che ne deriva in termini di costi di gestione.

Pompe di Calore, a chi rivolgersi

Arrivati a questo punto dovrebbe essere chiaro che, al netto dei costi di installazione, una Pompa di Calore permette un notevole risparmio sulle bollette.

Ma chi contattare per avere idee più chiare e per comprendere la reale situazione del vostro immobile?

Sicuramente un termotecnico è in grado di calcolare precisamente il fabbisogno energetico di casa vostra, in base all’isolamento e al consumo stimato. A quel punto vi potrà dare tutte le informazioni riguardo a casa vostra, con il dettaglio e le previsioni di costo.

Sostituzione caldaia a gas

Abbiamo quindi visto i vantaggi delle Pompe di Calore in termini economici e di efficenza, ma lo sappiamo benissimo, il patrimonio immobiliare in Italia è particolarmente datato e in alcuni casi è impossibile l’installazione di una pompa di calore, sia per questioni di spazio, sia per questioni economiche per quanto riguarda l’investimento iniziale.

In tali circostanze, per migliorare l’efficienza energetica della propria abitazione si può pensare, oltre a isolare meglio l’immobile, anche a sostituire una vecchia caldaia con una nuova a condensazione.

Una nuova caldaia a condensazione ha costi nettamente inferiori rispetto a una PdC e allo stesso tempo non richiede interventi invasivi.

Anche in questo caso ENEL X mette a disposizione delle soluzioni, con costi che partono da 1.549 € e che permettono certamente un risparmio sulla bolletta del Gas.