Nel mondo sempre più orientato verso la sostenibilità e l’efficienza energetica, le pompe di calore stanno guadagnando sempre più popolarità, rappresentando una valida soluzione per il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici. Con una varietà di tipologie e un funzionamento innovativo, questi apparecchi offrono una via verso il comfort ambientale riducendo l’impatto ambientale. Ma quali sono le diverse tipologie di pompa di calore disponibili sul mercato? Come funzionano e cosa c’è da sapere prima di procedere all’installazione?
Cos’è una pompa di calore
Prima di addentrarci nelle diverse tipologie di pompe di calore, è importante comprendere cosa sia una pompa di calore e conoscere il suo principio di funzionamento. Una pompa di calore è un dispositivo che trasferisce il calore da una sorgente a bassa temperatura a una sorgente a temperatura più alta, operando attraverso un ciclo termodinamico. Questo processo consente alle pompe di riscaldare o raffreddare ambienti interni a seconda delle esigenze. Più avanti vedremo nel dettaglio le diverse fasi del funzionamento.
La classificazione delle soluzioni disponibili sul mercato
Al momento, le pompe di calore possono essere suddivise in tre categorie principali: aria-aria, aria-acqua e acqua-acqua. Vediamo ognuna di queste categorie più nel dettaglio.
Pompa di calore aria-aria
Le pompe aria-aria sono composte essenzialmente da due unità: una situata all’esterno dell’edificio, detta unità esterna, e una all’interno, l’unità interna. L’unità esterna cattura il calore dall’aria (anche a basse temperature) grazie a un compressore che aumenta la sua temperatura. Questo calore viene poi trasferito all’unità interna e viene distribuito attraverso un ventilatore all’interno dell’unità interna. Durante i mesi più caldi, il ciclo può essere invertito per fornire aria fresca all’interno dell’edificio, assorbendo il calore dall’aria interna e rilasciandolo all’esterno.
Questo rende le pompe di calore aria-aria una soluzione versatile per mantenere il comfort termico in tutte le stagioni, con un minore consumo energetico rispetto ai sistemi tradizionali di riscaldamento e raffreddamento. La loro efficacia dipende dalla temperatura esterna, perciò risultano particolarmente efficienti in climi temperati.
Pompa di calore aria-acqua
Le pompe aria-acqua funzionano in modo simile a quelle aria-aria, ma anziché trasferire il calore direttamente all’aria, lo trasferiscono a un sistema che consente di riscaldare l’acqua. Anche in questo caso il calore viene distribuito negli impianti di riscaldamento. Durante i mesi più caldi, il ciclo può essere invertito per raffreddare l’acqua e fornire aria fresca all’interno dell’edificio.
Queste macchine offrono numerosi vantaggi, tra cui un’efficienza energetica elevata e una minore dipendenza dai combustibili fossili, contribuendo così alla riduzione delle emissioni di gas serra e all’abbattimento dei costi energetici a lungo termine. Questi sistemi sono particolarmente adatti agli edifici dotati di impianti di riscaldamento o raffreddamento centralizzati, offrendo una soluzione flessibile e sostenibile per il comfort termico degli ambienti.
Poiché l’aria è disponibile ovunque, i sistemi aria-acqua sono più semplici da installare rispetto agli altri tipi di pompe di calore. Tuttavia, anch’essi non sono ideali in zone climatiche molto fredde: quando la temperatura scende sotto i 5-7°C, le prestazioni diminuiscono e il consumo energetico aumenta.
Pompa di calore acqua-acqua
Le pompe di calore acqua-acqua sono dispositivi che sfruttano l’energia termica contenuta nell’acqua sotterranea, nelle falde acquifere o in altri fonti di acqua per il riscaldamento o il raffreddamento degli edifici. Funzionano quindi mediante l’assorbimento del calore dall’acqua e il suo trasferimento all’interno dell’edificio o viceversa, a seconda delle necessità stagionali.
Questi sistemi sono composti principalmente da due circuiti idraulici: uno che preleva l’acqua dalla sorgente e un altro circuito che utilizza l’energia termica trasferita per riscaldare o raffreddare l’edificio attraverso un sistema di distribuzione dell’aria o dell’acqua.
In generale, queste pompe sono molto efficienti, ma ovviamente richiedono una fonte d’acqua adeguata nelle vicinanze dell’edificio. La loro installazione può costare circa il 15-30% in più rispetto a quella delle altre pompe (a causa della necessità di un pozzo), ma rappresenta comunque un’ottima scelta in termini di efficienza energetica, consumi e ritorno dell’investimento.
Pompa di calore geotermica
Le pompe di calore geotermiche sono dispositivi che sfruttano il calore naturale immagazzinato nel terreno per il riscaldamento, il raffreddamento e la produzione di acqua calda sanitaria negli edifici. Questi sistemi utilizzano il principio fondamentale della geotermia, che consiste nell’assorbire il calore dal terreno durante l’inverno e rilasciarlo nel terreno durante l’estate, fornendo così un’efficiente soluzione di climatizzazione per tutto l’anno.
In questo caso, è necessario avvalersi di un sistema di tubazioni sepolte a una profondità sufficiente, le quali contengono un fluido che assorbe il calore dal terreno e lo trasferisce all’interno dell’edificio attraverso un compressore. Dopodiché, il calore viene distribuito all’interno degli ambienti tramite un sistema di ventilazione, radiatori o pavimenti radianti.
Anche con questo tipo di pompa il ciclo può essere invertito, consentendo alla pompa geotermica di prelevare il calore dall’edificio e rilasciarlo nel terreno, garantendo un raffreddamento efficace degli ambienti interni. Anche le pompe geotermiche offrono numerosi vantaggi, tra cui un’efficienza energetica elevata, una minore dipendenza dai combustibili fossili e una riduzione delle emissioni di gas serra.
Come funzionano le pompe di calore
Come abbiamo potuto vedere, la pompa di calore vanta un funzionamento complesso ma efficace che si basa su un ciclo termodinamico che coinvolge diversi componenti fondamentali. Innanzitutto, il sistema assorbe il calore dall’ambiente esterno, ovvero dall’aria, dall’acqua o dal terreno circostante. Questo assorbimento di calore fa sì che il refrigerante evapori, trasformandosi in un gas a bassa pressione. Il gas refrigerante vaporizzato viene quindi aspirato da un compressore, dove viene compresso e aumentato notevolmente in termini di temperatura e pressione.
Successivamente il gas esce dal compressore e passa attraverso un condensatore, dove cede il calore accumulato all’ambiente interno dell’edificio. Durante questo processo, il gas si raffredda e si condensa nuovamente in forma liquida, esce dal condensatore e passa attraverso un dispositivo di espansione, fino a tornare di nuovo all’evaporatore, dove il ciclo termodinamico ricomincia. Il ciclo viene ripetuto continuamente per mantenere la temperatura desiderata all’interno dell’edificio.
I componenti chiave
- Evaporatore – Assorbe il calore dall’ambiente esterno e vaporizza il refrigerante.
- Compressore – Aumenta la pressione e la temperatura del gas refrigerante.
- Condensatore – Cede il calore all’ambiente interno dell’edificio e fa condensare il gas refrigerante.
- Dispositivo di espansione – Riduce la pressione del liquido refrigerante, causando una diminuzione della temperatura.
Tanti vantaggi da non sottovalutare
Considerando ciò che abbiamo detto, è chiaro che le pompe di calore sono generalmente molto più efficienti dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento tradizionali. Pertanto, consentono di ridurre i consumi energetici e i costi. A questo proposito, è utile sapere che una pompa di calore può generare fino a 5 kWh di calore utilizzando solamente 1 kWh di energia elettrica. Questo può tradursi in un risparmio in bolletta che può variare tra il 40% e il 70%. In particolare, i sistemi geotermici possono garantire un risparmio energetico medio annuo fino al 40%.
Le pompe di calore contribuiscono altresì alla riduzione delle emissioni di gas serra e dell’impatto ambientale, sono affidabili e sono progettate per durare a lungo con una manutenzione semplice ma regolare. Inoltre, possono essere utilizzate sia per il riscaldamento che per il raffreddamento degli ambienti interni. Possono essere abbinate anche a una caldaia a condensazione: la pompa di calore diventa il generatore principale e la caldaia a condensazione viene attivata quando la temperatura esterna scende al di sotto di una certa soglia di efficienza.
Pompe di calore: qual è la soluzione ideale per te?
Con una varietà di tipologie disponibili e un funzionamento basato su principi termodinamici fondamentali, le pompe di calore stanno diventando sempre più diffuse come alternativa ecologica ed efficiente ai sistemi tradizionali di riscaldamento e raffreddamento. Consulta i professionisti di Elementi Green per trovare quella più adatta al tuo immobile.
