Pompa di calore (per riscaldamento e/o ACS)

Tecnologie

Cos’è una Pompa di calore

Una pompa di calore è un dispositivo che, grazie all’energia meccanica azionata dall’elettricità, trasferisce energia termica da una sorgente a temperatura più bassa ad una sorgente a temperatura più alta.

Per capire il funzionamento di queste macchine, proviamo a semplificare i concetti tecnici e comprendere, in linea di massima, come lavorano.

Come funziona

Il principio fisico che c’è alla base è, in generale, questo: un fluido diviene più caldo quando viene compresso e più freddo quando si espande tornando al suo volume originale.

Nel ciclo di una pompa di calore un fluido termovettore, inserito in un circuito, compie due cambiamenti di stato: da gassoso a liquido, quando è compresso dal compressore (1), e da liquido a gassoso, quando è espanso da una valvola di espansione (3). Nelle fasi di mezzo, in cui tende a tornare da uno stato all’altro, si trova: nel condensatore (2), dove cede il calore che ha assorbito durante la compressione, riscaldando l’aria, e nell’evaporatore (4), dove per riscaldarsi, tornando al volume originale, assorbe il calore dall’ambiente, raffreddando l’aria circostante.

Essenzialmente l’elettricità serve ad azionare il compressore che compie il lavoro di cambiamento di stato del fluido.
Una pompa di calore può eseguire questo processo non soltanto dall’aria, ma anche dall’acqua e dalla terra, che in profondità è più calda, specialmente in alcune zone.

Utilizzi della pompa di calore

Questo principio è ben rappresentato da un elettrodomestico che tutti abbiamo in casa: il frigorifero, il quale assorbe calore dai cibi all’interno e lo disperde nell’ambiente esterno.
Grazie a questo processo, è possibile utilizzare una pompa di calore per molte applicazioni che richiedano la trasformazione di temperatura, perché invertendo il flusso aria calda/aria fredda, è possibile sia rinfrescare che riscaldare gli ambienti attraverso i termoconvettori.
In più, utilizzando uno scambiatore di calore ed un serbatoio, con un impianto a pompa di calore è possibile riscaldare l’acqua sanitaria senza l’utilizzo di gas combustibile e senza le costose resistenze elettriche dei vecchi scaldabagni.
È anche possibile alimentare un impianto di riscaldamento, sia a radiatori che a pavimento.

Tipologie di Pompe di calore

In base all’alimentazione, che può essere fornita dall’elettricità o più raramente dal gas metano, e al mezzo utilizzato come vettore di energia termica, le pompe di calore si differenziano in:

Pompe aria – aria

Sono le più comuni e le più semplici da installare ed hanno un costo basso perché utilizzano l’energia termica dall’aria che, essendo ovunque, non richiede installazione di impianti aggiuntivi. Hanno, però, il problema di essere influenzate dalla temperatura dell’aria esterna che, se troppo fredda (sotto i 6°C), causa un eccessivo uso di energia e prestazioni meno efficienti. Sono, ad esempio, i condizionatori con unità esterna e split interno.

Pompe aria – acqua

Come le precedenti, utilizzano energia dall’aria per cederla, però, all’acqua attraverso uno scambiatore di calore ed un boiler. L’acqua riscaldata viene utilizzata come acqua ad uso sanitario o nell’impianto di riscaldamento.

Pompe acqua – acqua

Invece che dall’aria, usano l’energia termica dell’acqua, contenuta in un serbatoio o in un pozzo. Sono più stabili di quelle aria – aria, perché il mezzo usato, l’acqua, ha una temperatura più costante. Tuttavia, richiedono l’installazione del serbatoio oppure la creazione di un pozzo e costano in media dal 20 all’80% in più rispetto alle altre tipologie.

Pompe terra – acqua

Si tratta di impianti che prendono energia termica dalla terra, detti anche impianti geotermici. Hanno un costo elevato perché necessitano di grandi lavorazioni e importante impiantistica, ma assicurano stabilità e grandi prestazioni. Sono indicate per alimentare anche grandi edifici o addirittura intere zone abitate.

Un impianto a pompa di calore è facilmente integrabile con altri tipi di impianto per la produzione energetica, come il fotovoltaico.
La trasformazione dell’energia termica dell’aria o dell’acqua in calore o frescura attraverso l’elettricità, magari autoprodotta, è un importante passo avanti nelle tecniche di risparmio energetico delle abitazioni e verso un futuro ecosostenibile.
In generale, la resa di una pompa di calore è fino a quattro volte maggiore rispetto all’energia impiegata per farla funzionare: 1 kW di energia elettrica produce anche più di 4 kW di energia termica.

Vantaggi

della Pompa di Calore

Alternativa ecosostenibile alla tradizionale caldaia
La pompa di calore è sicuramente una soluzione meno inquinante e con performance migliori rispetto alle tradizionali e più obsolete caldaie.
Risparmio in bolletta
L'energia termica prodotta da una pompa di calore è circa 5 volte maggiore dell'energia elettrica spesa per produrla. Grazie al suo notevole rendimento energetico, la pompa di calore consente di risparmiare in elettricità e/o gas in bolletta, che a sua volta si traduce in un rientro su medio e lungo termine delle spese sostenute per l'installazione.
Riduzione di CO2
Le pompe di calore, non utilizzando combustibili fossili ma fonti di energia rinnovabile, hanno un impatto sull'ambiente nettamente inferiore, contribuendo perciò anche alla salvaguardia ambientale.
Sistema di climatizzazione completo e per tutto l'anno
Le pompe di calore sono in grado di soddisfare le esigenze di climatizzazione di un'abitazione per tutto l'anno. Infatti, producono aria calda d’inverno e d'estate provvedono al raffrescamento degli ambienti. Inoltre, con un unico impianto si può avere anche l'acqua calda per uso sanitario.
Plus sul valore immobiliare dell'abitazione
Una pompa di calore ben progettata permette di migliorare anche la classe energetica dell'abitazione, di conseguenza rivalutando l'immobile stesso, soprattutto in vista delle nuove Direttive europee sull'efficienza energetica a cui ogni immobile dovrà necessariamente adeguarsi.
Versatilità
Le pompe di calore possono attingere a diverse fonti energetiche ed avere diverse configurazioni. Questo le rende molto versatili ed in gradi di andare incontro alle esigenze specifiche della singola abitazione.

Svantaggi

della Pompa di Calore

Costo
Installare una pompa di calore ha un costo molto elevato e richiede un investimento economico iniziale importante.
Le caratteristiche climatiche possono influenzare il rendimento
Le pompe di calore attingono per il funzionamento a fonti di calore rinnovabili, che hanno temperature più o meno influenzabili a seconda delle condizioni meteorologiche e della zona climatica in cui vengono installate.
Maggiore è la differenza di temperatura tra la fonte di calore da cui si attinge e la temperatura dell'abitazione, meno efficiente è il sistema.
Produzione di acqua a bassa temperatura
La temperatura dell’acqua prodotta dalla pompa di calore, può essere innalzata ma questo riduce la convenienza dell’impianto.
Rumore
Esistono sul mercato modelli più o meno rumorosi ma sarebbe preferibile installare la pompa di calore all'aperto.
Spazio
Occupando più spazio di un comune elettrodomestico, l'installazione della pompa di calore richiederà un locale adeguato, come un locale caldaia o una cantina o, se possibile, uno spazio dedicato all'esterno.

Costi ed Incentivi per la Pompa di Calore

Costi

Installare una pompa di calore richiede un importante investimento economico, superiore a quello richiesto per una tradizionale caldaia. Ci sono, infatti, vari fattori che incidono sul costo come a esempio:

la complessità dell'impianto;
il tipo di fonte rinnovabile a cui si attinge per lo scambio di calore;
la grandezza della casa;
il livello di isolamento termico.

I risparmi in bolletta permettono, però, un rientro delle spese iniziali in tempi relativamente brevi.

Solitamente si può dire che le pompe di calore aria/acqua siano meno costose di quelle acqua/acqua, poiché in quest'ultimo caso si rende necessaria anche la costruzione di un pozzo di aspirazione.

Indicativamente, per un'abitazione di 100 mq il costo per una pompa di calore aria/acqua si aggira intorno ai 10.000 €, per un costo di circa 1000 € per kW installato.
Per la stessa casa, una pompa di calore acqua/acqua può sforare i 14.000 € ed arrivare a 24.000 se si opta per il sistema terra/acqua.

Detrazioni e Bonus

È possibile abbattere le consistenti spese iniziali per l'installazione di una pompa di calore accedendo a diversi incentivi. Vediamo quali:

110%
70%
65%

Superbonus 110 per la sostituzione degli impianti di climatizzazione. Le modalità e le scadenze per usufruire del bonus dipendono dalla tipologia di abitazione, come da regolamentazione per il Superbonus 110:

Per villette unifamiliari o unità funzionalmente indipendenti la scadenza è il 31 dicembre 2022, se entro il 30 giugno 2022 sarà stato eseguito il 30% dei lavori.
Per condomini o edifici composti da 2 a 4 unità, anche se intestate tutte al medesimo proprietario, la scadenza è il 31 dicembre 2023.
Per questi beneficiari, dopo tale data, il Superbonus prevede tempi allungati con diverse percentuali di detrazione:
- 70% per le spese sostenute nel 2024;
- 65% per le spese sostenute nel 2025.
Per condomini o edifici composti da oltre 4 unità e IACP la scadenza è il 31 dicembre 2023, se entro il 30 giugno 2023 sarà stato eseguito il 60% dei lavori.

Il massimale per la sostituzione dell'impianto è di 30.000€.
L'APE (Attestato Prestazione Energetica) deve certificare che, in seguito all'intervento per l'installazione, l'immobile abbia guadagnato almeno 2 classi energetiche.

65%
70-75%

Ecobonus, con detrazione del 65% per abitazioni unifamiliari e 70-75% per condomini del costo sostenuto e restituzione in 10 rate annuali di pari importo.
Scadenza al 31/12/2024.
Massimali:

60.000€ per le abitazioni unifamiliari;
40.000€ ad unità, per condomini.

50%

L'impianto di riscaldamento rientra nel Bonus Ristrutturazioni, con detrazione Irpef del 50% del costo sostenuto e restituzione in 10 rate annuali di pari importo.
L'intervnto dovrà essere eseguito contestualmente ad altri lavori di ristrutturazione, con scadenza al 31/12/2024.

Possibilità di Sconto in fattura: SI

Possibilità di Cessione del credito: SI

F.A.Q. - Le domande più comuni sulla Pompa di calore

Quanti anni dura una pompa di calore?

In media, facendone un uso normale, la durabilità di una pompa di calore è di circa 20 anni.

Come si valuta l'efficienza di una pompa di calore?

Per valutare l'efficienza di una pompa di calore si possono prendere a riferimento due parametri:

COP (Coefficient Of Performance), che indica il rapporto tra il calore ceduto e l'energia elettrica consumata dalla pompa elettrica mentre funziona in riscaldamento;
EER (Energy Efficiency Ratio), che indica l’efficienza elettrica della pompa di calore mentre funziona in raffreddamento.

Minore è la differenza di temperatura tra l’ambiente da riscaldare e la sorgente di calore, maggiori saranno EER e COP, quindi migliore sarà l'efficienza della pompa di calore.

Quando conviene integrare la pompa di calore con una caldaia ed optare per un sistema ibrido?

L'efficienza della pompa di calore è influenzata dalle condizioni meteorologiche. In zone particolarmente fredde, al di sotto dei 2° ad esempio, parte del calore potrebbe servire per sbrinare la batteria, senza considerare il divario tra temperatura esterna e interna all'abitazione. In questi casi, è consigliabile optare per un sistema ibrido, in cui alla pompa di calore si affianca una tradizionale caldaia.

Quanto spazio occupa?

Una pompa di calore può essere piuttosto ingombrante e richiede in ogni caso uno spazio dedicato. Esistono pompe di calore monoblocco o a split.
Nelle monoblocco tutta la componentistica è montata in un corpo unico. Questo tipo di pompa di calore viene installata all'esterno, in una posizione che abbia una buona areazione. Pioggia e neve non influenzano la buona tenuta dell'installazione.
La pompa di calore a split, invece, ha un motore che viene installato all'esterno, e da questo partono le tubazioni che arrivano al modulo idronico, che è ubicato all'interno dell'abitazione. In questo caso, pur non essendo troppo rumoroso, è comunque consigliabile posizionare il modulo idronico in un locale tecnico.
Una pompa di calore di medie dimensioni può essere di 160x120x50. Presumibilmente si dovrà destinare anche uno spazio interno per uno o due serbatori di accumulo.

La pompa di calore fa rumore?

Una pompa di calore, azionata al massimo, può causare rumore per non più di 50 db. È evidente che, oltre che per l'ingombro, la pompa di calore non possa essere posizionata in camera o in salotto ma, a paragone con l'inquinamento acustico ed il rumore ambientale di qualsiasi centro abitato, il rumore prodotto dalla pompa d calore è pressoché nullo.

Quali sono le fonti utilizzate per il funzionamento di una pompa di calore?

Per il funzionamento di una pompa di calore si possono sfruttare tre fonti di calore rinnovabili a temperature più o meno variabili:

Aria: le pompe di calore aria/acqua usano l'aria all'esterno dell'abitazione per produrre acqua calda ad uso sanitario o tecnico. Proprio per la fonte da cui è estratto il calore, cioè l'aria esterna, sono più soggetti a variazioni di temperatura.
Acqua: le pompe di calore acqua/acqua usano l'acqua calda di falda per ottenere acqua calda in casa. Offrono alte prestazioni e sono meno soggette a variazioni di temperatura, ma sono più costose del 15-30% rispetto alle pompe di calore aria/acqua poiché per l'installazione è necessaria la costruzione di un pozzo dotato di sistema di aspirazione.
Terra: con le pompe di calore geotermiche l'abitazione viene riscaldata sfruttando il calore naturale del sottosuolo.

Che tipo di manutenzione richiede?

Per una corretta manutenzione ordinaria della pompa di calore basterà procedere con la pulizia periodica dei filtri. Il costo quindi è contenuto ma ne consente un funzionamento ottimale in termini di efficienza e di purificazione dell'aria.