Pompe di calore: le diverse tipologie
Una guida Otovo sulle diverse tipologie di pompe di calore
Le pompe di calore sono sistemi di riscaldamento sostenibili e allo stesso tempo efficienti dal punto di vista energetico. Le pompe di calore utilizzano il calore estratto da fonti naturali circostanti quali ad esempio l'aria che ci circonda, le fonti sotterranee di acqua e il calore della terra, per riscaldare gli edifici.
In tal modo, le pompe di calore consentono di ridurre notevolmente i costi in bolletta rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali. Inoltre, le pompe di calore rappresentano una soluzione ecologica, poiché riducono le emissioni di gas serra.
Nell’articolo di oggi vedremo le principali tipologie di pompe di calore presenti sul mercato, e sonderemo il loro diverso funzionamento.
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Pompe di calore: le differenti tipologie
Come accennato nell'introduzione di questo articolo, è importante notare che esistono diverse tipologie di pompe di calore, ciascuna con caratteristiche e funzionamenti specifici che le rendono adatte a differenti contesti e esigenze.
Elenchiamole in dettaglio:
- Pompe di calore aria-aria: Questo tipo di pompe di calore preleva il calore dall'aria esterna e lo trasferisce all'interno dell'edificio attraverso un sistema di ventilazione. Sono adatte per climi con temperature moderate e sono spesso utilizzate in ambienti residenziali e commerciali di piccole dimensioni
- Pompe di calore aria-acqua: Queste pompe di calore utilizzano l'aria esterna come fonte di calore e trasferiscono l'energia termica all'acqua di un impianto di riscaldamento idronico. Sono molto versatili e possono essere utilizzate sia per il riscaldamento in inverno che per il raffreddamento di edifici di varie dimensioni
- Pompe di calore ibride: Le pompe di calore ibride combinano l'uso di una pompa di calore con un altro sistema di riscaldamento, come una caldaia a gas o un sistema solare termico. Questo tipo di soluzione può offrire maggiore flessibilità e efficienza energetica, soprattutto in situazioni in cui una singola fonte di energia potrebbe non essere sufficiente
- Pompe di calore acqua-acqua: Queste pompe di calore utilizzano l'acqua sotterranea o una fonte d'acqua superficiale come fonte di calore e trasferiscono l'energia termica all'interno dell'edificio attraverso un sistema idronico. Sono particolarmente efficaci in ambienti dove sono disponibili fonti d'acqua adatte
- Pompe di calore geotermiche: Le pompe di calore geotermiche sfruttano il calore presente nel terreno o nelle acque sotterranee per riscaldare o raffreddare un edificio. Sono considerate tra le più efficienti e sostenibili opzioni di riscaldamento e raffreddamento, ma richiedono un investimento iniziale più elevato e una corretta installazione
- Pompe di calore ad assorbimento: Le pompe di calore ad assorbimento utilizzano un bruciatore alimentato a metano o a GPL e combinano elettricità e combustibile per il riscaldamento e il raffrescamento. Questa tipologia di pompa di calore è ideale quando l'elettricità da sola non è sufficiente.
Queste varie tipologie di pompe di calore offrono soluzioni innovative per le esigenze di riscaldamento e raffreddamento, consentendo di ridurre i consumi energetici e l'impatto ambientale degli edifici. La scelta della pompa di calore più adatta dipende da diversi fattori, tra cui il clima locale, le dimensioni dell'edificio e le preferenze personali in termini di sostenibilità ed efficienza energetica.
Scopriamole insieme di seguito!
Pompa di calore aria-aria
La pompa di calore aria-aria è un sistema di riscaldamento (e raffreddamento) che utilizza l'energia presente nell'aria esterna per riscaldare un ambiente.
La pompa di calore preleva l'energia termica presente nell'aria esterna tramite un evaporatore e la trasferisce al fluido refrigerante, che viene quindi compresso per aumentarne la temperatura.
Il refrigerante caldo viene quindi fatto passare attraverso un condensatore, dove cede il calore all'aria all'interno dell'ambiente. In questo modo, la pompa di calore aria-aria permette di riscaldare l'ambiente in modo efficiente e con un minor impatto ambientale rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali, perché sfrutta una fonte di energia inesauribile come l'aria.
Questa tipologia di pompe di calore non riesce normalmente a sostituire un sistema di riscaldamento tradizionale. Si tratta infatti di apparecchiature con una potenza limitata e con un efficienza buona, ma non ai livelli dei sistemi aria-acqua o ibridi.
Pompa di calore aria-acqua
L'utilizzo crescente della pompa di calore aria-acqua ne fa un sistema di riscaldamento sempre più diffuso. Il funzionamento è analogo a quello dei sistemi aria-aria, con la sola importante differenza che il calore è trasferito all'acqua dell'impianto di riscaldamento. Si tratta di un punto chiave, perché è ciò che permette a questi sistemi di funzionare anche con i radiatori o con il riscaldamento a pavimento. Questi impianti infatti hanno bisogno di acqua calda per funzionare e le pompe di calore aria-acqua sono appunto pensate per produrla e per essere compatibili con queste tipologie di impianti.
Si tratta poi di sistemi estremamente efficienti, che riescono a portare un risparmio molto elevato in bolletta.
L'efficienza di questa pompa di calore è influenzata dalla temperatura esterna e dalle caratteristiche dell'edificio in cui viene impiegata. A differenza delle pompe di calore aria-aria, le pompe di calore aria-acqua mantengono buone prestazioni anche in condizioni di bassa temperatura esterna.
Questo tipo di pompa di calore è ampiamente utilizzato per il riscaldamento delle abitazioni, poiché sfrutta l'aria esterna, una risorsa gratuita e inesauribile.
Sintetizzando, le pompe di calore aria-acqua offrono diverse opzioni per distribuire il calore negli ambienti:
- Caloriferi: Richiedono una temperatura dell’acqua di almeno 55°C. Sono meno efficienti rispetto alla seguente opzione dei pannelli radianti sotto il pavimento.
- Pannelli radianti sotto il pavimento: Operano a temperature più basse (circa 35°C), aumentando significativamente l'efficienza energetica dell'impianto. Questa modalità è ideale per chi cerca un riscaldamento uniforme e un consumo ridotto.
Pompa di calore ibrida
Quando si va a sostituire una caldaia che produce sia l'acqua calda per il riscaldamento, sia l'acqua calda sanitaria, la soluzione migliore è installare una pompa di calore aria-acqua ibrida. Questa tecnologia offre tutti i vantaggi delle pompe di calore aria-acqua, ma con anche la possibilità di produrre acqua calda sanitaria al bisogno, senza necessità di ingombranti serbatoi di accumulo. Le pompe di calore ibride sono anche in grado di funzionare con i radiatori, mantenendo un'ottima efficienza (questo è invece il punto dolente delle pompe di calore aria-acqua non ibride).
I sistemi ibridi offrono tutti i vantaggi delle pompe di calore aria-acqua, ma essendo più semplici da progettare e da installare, costano normalmente molto meno.
Per questo motivo sono la soluzione più comune nel nostro paese: nel 2022 e nel 2023, circa l'80% delle pompe di calore aria-acqua installate erano ibride.
Calcola ora un preventivoPompa di calore acqua-acqua
La pompa di calore acqua-acqua fa uso dell'energia termica presente nell'acqua come fonte di calore. In pratica, questo dispositivo estrae l'energia termica dall'acqua, la comprime e la impiega per riscaldare l'acqua all'interno di un circuito destinato al riscaldamento degli edifici. Quando si desidera invece raffreddare un ambiente, la pompa di calore acqua-acqua preleva l'energia termica dall'acqua del circuito di riscaldamento per trasferirla all'acqua di un circuito di raffreddamento.
Va notato che questa categoria di pompa di calore è tipicamente impiegata in edifici commerciali. Inoltre, le pompe di calore con queste specifiche richiedono l'accesso a una fonte d'acqua sufficientemente ampia e di alta qualità.
Pompa di calore geotermica: una tipologia poco comune
Le pompe di calore geotermiche sfruttano l'energia termica immagazzinata nel sottosuolo mediante l'impiego di una serie di sonde geotermiche. Queste sonde che possono raggiungere una profondità di 150 metri, connesse alla pompa di calore, trasferiscono l'energia termica dal terreno al dispositivo stesso.
Poiché la temperatura del sottosuolo rimane sostanzialmente costante tutto l'anno (intorno ai 10°C), le pompe di calore geotermiche possono essere impiegate in modo continuativo.
Tuttavia, è importante notare che questa categoria di impianto richiede un investimento significativo sia in termini di progettazione che di installazione e non rappresenta una soluzione particolarmente adatta per applicazioni residenziali.
Pompa di calore ad assorbimento, a gas e ad alte temperature
Le pompe di calore ad assorbimento si distinguono dalle altre varianti poiché fanno uso di un liquido refrigerante per trasferire il calore da una fonte termica a un sistema di riscaldamento o raffreddamento. Questi dispositivi operano sfruttando la capacità di determinati liquidi di assorbire il vapore acqueo presente nell'aria o in altri liquidi. Quando il vapore viene assorbito dal liquido refrigerante, si verifica un processo di evaporazione che assorbe energia termica dall'ambiente circostante. Successivamente, in queste pompe di calore, il vapore viene condensato, liberando l'energia termica. A questo punto, il ciclo di assorbimento può ripetersi. Questa categoria di pompe di calore è comunemente impiegata in contesti industriali o commerciali.
Una pompa di calore a gas è un sistema di riscaldamento che utilizza il gas naturale come combustibile per produrre calore. Il funzionamento è simile a quello di una classica pompa di calore, ma anziché utilizzare l'elettricità per il funzionamento del compressore, la pompa di calore a gas utilizza una motrice a combustione interna (un motore a gas) per azionare il compressore.
Il gas naturale viene bruciato all'interno del motore a gas, producendo energia termica che viene utilizzata per riscaldare un fluido refrigerante all'interno della pompa di calore. Questo fluido viene poi compresso e il calore prodotto viene utilizzato per riscaldare l'acqua o l'aria all'interno dell'edificio.
Infine, le pompe di calore ad alte temperature sono dispositivi in grado di produrre temperature di mandata significativamente più alte, all'incirca 65 °C, e vengono utilizzate in contesti complessi, come appunto i condomini o gli edifici commerciali e pubblici di ampia metratura.
Grazie alle pompe di calore ad alta temperatura è possibile inoltre gestire alcune importanti criticità, quali ad esempio un involucro non coibentato e/o presenza di terminali di riscaldamento tradizionali, grazie alle più elevate temperature di mandata.
Un approfondimento tecnico
È importante sapere che tutte le pompe di calore funzionano seguendo il ciclo di refrigerazione, che si articola in quattro fasi principali:
- Evaporazione: Il refrigerante assorbe calore dalla sorgente (aria, acqua o terra), trasformandosi da liquido a gas.
- Compressione: Il gas viene compresso, aumentando così la sua temperatura.
- Condensazione: Il refrigerante cede il calore accumulato tornando allo stato liquido.
- Espansione: Il fluido si espande, riducendo pressione e temperatura, e si prepara a ricominciare il ciclo.
Inoltre, l’impiego di refrigeranti moderni, come l’R32, permette di ottimizzare l’efficienza energetica e di ridurre l’impatto ambientale.
Fotovoltaico e pompe di calore: un’accoppiata vincente
La correlazione tra l'energia fotovoltaica e le pompe di calore offre un'opportunità significativa per migliorare l'efficienza energetica degli edifici e ridurre ulteriormente l'impatto ambientale. L'utilizzo dell'energia prodotta dai pannelli solari per alimentare le pompe di calore è un esempio tangibile di come le tecnologie rinnovabili possano integrarsi per massimizzare i benefici.
In pratica, il processo è piuttosto diretto: i pannelli fotovoltaici convertono l'energia solare in energia elettrica, che può essere utilizzata direttamente per alimentare la pompa di calore. In questo modo, anziché attingere esclusivamente all'elettricità dalla rete, si sfrutta l'energia solare gratuita e rinnovabile per il riscaldamento o il raffreddamento degli ambienti interni.
Questa integrazione non solo riduce i costi energetici a lungo termine per il proprietario dell'edificio, ma contribuisce anche a una maggiore sostenibilità ambientale, riducendo l'emissione di gas serra e la dipendenza dalle fonti energetiche non rinnovabili.
Un ulteriore passo avanti si compie con l'installazione di sistemi di stoccaggio energetico, come le batterie per fotovoltaico. Queste batterie consentono di immagazzinare l'eccesso di energia prodotta durante le ore di luce solare per un uso futuro, anche quando il sole non è disponibile. Ciò aumenta significativamente l'autonomia dell'impianto fotovoltaico, consentendo all'edificio di operare in modalità quasi indipendente dalla rete elettrica tradizionale durante le ore notturne o in caso di condizioni atmosferiche avverse.
In sintesi, l'integrazione di sistemi fotovoltaici con pompe di calore non solo rappresenta un'opportunità per ridurre i costi energetici e aumentare la sostenibilità ambientale, ma contribuisce anche a promuovere l'adozione diffusa delle energie rinnovabili e a sostenere la transizione verso un futuro energetico più pulito e sostenibile!
Conclusione
In questo articolo abbiamo esplorato il mondo delle pompe di calore analizzandone nel dettaglio le diverse tipologie sul mercato.
Per concludere, ti ricordiamo che noi di Otovo ci occupiamo di pompe di calore ibride.
Le pompe di calore ibride rappresentano una soluzione innovativa e altamente efficiente per il riscaldamento degli ambienti, offrendo numerosi vantaggi sia in termini di prestazioni che di sostenibilità.
Le pompe di calore ibride combinano l'utilizzo di una pompa di calore con un altro sistema di riscaldamento. Questa integrazione permette di sfruttare al meglio le caratteristiche di entrambe le tecnologie, garantendo un comfort termico ottimale in ogni stagione dell'anno. Grazie alla flessibilità offerta dalla combinazione di diverse fonti di energia, le pompe di calore ibride possono adattarsi in modo dinamico alle variazioni delle condizioni climatiche e delle esigenze degli utenti, garantendo un elevato livello di efficienza energetica.
Inoltre, installare una pompa di calore e integrarla con un sistema fotovoltaico rappresenta una scelta vincente per diversi motivi. Utilizzando l'energia solare prodotta dai pannelli fotovoltaici per alimentare la pompa di calore, si riduce significativamente l'impiego di energia elettrica dalla rete, contribuendo così a ridurre i costi energetici e l'impatto ambientale dell'edificio. Inoltre, l'integrazione con un sistema di stoccaggio energetico permette di ottimizzare l'autoconsumo dell'energia prodotta, garantendo un'ulteriore riduzione della dipendenza dalla rete elettrica tradizionale.
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Domande frequenti
Come funziona una pompa di calore?
Una pompa di calore utilizza un ciclo termodinamico per trasferire il calore da una fonte a temperatura più bassa, come l'aria esterna o il suolo, a una temperatura più elevata, come l'acqua calda o l'aria calda.
Quali sono le principali tipologie di pompe di calore?
I tipi di pompe di calore disponibili includono le pompe di calore ad aria, le pompe di calore a terra e le pompe di calore ad acqua.