Esistono diverse tipologie di pompa di calore: aria-aria, aria-acqua, acqua-aria, acqua-acqua, dove il primo termine sta per la fonte di approvvigionamento del calore e il secondo per il mezzo attraverso il quale viene distribuito all’interno dell’abitazione. A queste si aggiungono le pompe geotermiche, che attingono il calore direttamente dal suolo.
Il prelievo del calore da aria, acqua o terreno, dette “sorgenti fredde”, avviene tramite l’evaporatore, che fornisce calore al liquido refrigerante, trasformandolo in vapore. In seguito, attraverso un’azione di compressione, elettricamente alimentata, il gas refrigerante si scalda ulteriormente e, tramite il condensatore, cede questo calore all’interno dell’edificio, all’aria o all’acqua – producendo acqua calda sanitaria -, dette “pozzi caldi”. Il liquido refrigerante, dopo il condensatore, passa attraverso una valvola di espansione, si espande riducendo così la propria temperatura, poi passa nell’evaporatore e riprende il ciclo.
Se in inverno, dunque, la pompa preleva calore dall’esterno e, grazie a un input energetico, lo trasforma in energia a temperatura più alta che viene immessa nell’edificio per riscaldare gli ambienti, in estate le pompe di calore possono modificare il ciclo, invertendo le funzioni dell’evaporatore e del condensatore, e trasferire il calore dall’edificio verso l’esterno, raffrescando gli ambienti.
Ciascuna tipologia di fonte di approvvigionamento ha caratteristiche proprie che influiscono sul funzionamento e sull’efficienza della macchina. In particolare:
– aria esterna: è disponibile ovunque, ma la potenza della pompa diminuisce con l’abbassamento della temperatura della sorgente. Per far fronte ai periodi più rigidi, è necessario prevedere un sistema di sbrinamento, che comporta un ulteriore consumo di energia;
– aria interna: estratta, cioè, dal locale dove è installata la pompa di calore. Dà maggiore stabilità di potenza, perciò l’impiego è più vantaggioso;
– acqua: di falda, di fiume, di lago oppure accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare. Garantisce le prestazioni della pompa di calore senza risentire delle variazioni climatiche; tuttavia, richiede un costo addizionale dovuto all’impianto per l’utilizzo dell’acqua.
– suolo: nel terreno vengono inserite le tubazioni dell’evaporatore che, in questo caso, subisce in misura minore gli sbalzi di temperatura. Proprio per questo, le tubazioni sono interrate, orizzontalmente, a circa 1-1,5 m di profondità perché possano godere dei benefici dell’insolazione. Tuttavia, essendo necessaria un’estensione di terreno 2 o 3 volte superiore rispetto alla superficie dei locali da riscaldare, questa soluzione è piuttosto costosa.
La scelta della pompa di calore, quindi, deve essere il risultato di una progettazione tecnica accurata e valutazioni economiche precise, che tengano conto, innanzitutto, delle caratteristiche climatiche del luogo dell’installazione, delle caratteristiche dell’edificio e delle condizioni di impiego. Occorre, dunque, affidarsi a tecnici qualificati che possano suggerire un impianto dimensionato al fabbisogno energetico dell’edificio, installare correttamente la pompa di calore e, negli anni, preservarne le prestazioni con una periodica manutenzione.
SCENARIO DELLE POMPE DI CALORE PER IL RISCALDAMENTO IN ITALIA
L’energia impiegata nel settore civile (residenziale e terziario) per il riscaldamento degli ambienti e dell’acqua sanitaria rappresenta circa il 26% del consumo energetico totale italiano**. Tale energia, inoltre, è prodotta per la quasi totalità da combustibili fossili fortemente inquinanti.
La pompa di calore costituisce una valida alternativa alle apparecchiature più tradizionali, per il riscaldamento degli ambienti e dell’acqua sanitaria, oltre a essere ampiamente utilizzata per la climatizzazione degli ambienti.
Secondo lo studio dal titolo “Monitoraggio delle tecnologie per il riscaldamento nel segmento residenziale”, presentato lo scorso marzo da REF-E, società di ricerca e consulenza per i mercati energetici, condotto su un campione di 463 imprese di installazione di impianti per il riscaldamento residenziale, le pompe di calore aria-aria e aria-acqua installate nel 2011 per riscaldare sono state il 10,6% (di cui 6,4% aria-aria, 4,2% aria-acqua) dei circa 13.000 apparecchi installati in totale da chi ha risposto al questionario.
Volendo fare un focus su alcuni dei segmenti oggetto dell’indagine REF-E (sistemi di riscaldamento autonomi vs centralizzati, edifici di nuova costruzione vs esistenti, soddisfacimento dell’intero fabbisogno di calore dell’abitazione vs integrazione di impianti di riscaldamento esistenti), è possibile rilevare che:
– per quanto riguarda gli edifici con riscaldamento autonomo, sono state installate 799 pompe di calore (526 aria-aria e 273 aria-acqua), di cui 200 in abitazioni nuove e 73 in edifici esistenti;
– per quanto riguarda gli edifici con riscaldamento centralizzato, sono state installate 81 pompe di calore aria-acqua, di cui 46 in abitazioni nuove e 35 in edifici esistenti;
– la totalità delle pompe aria-acqua installate, per qualsiasi tipologia di edificio e di riscaldamento, hanno soddisfatto l’intero fabbisogno di riscaldamento delle abitazioni, mentre il 75% delle pompe di calore aria-aria sono state installate a integrazione di un altro impianto di riscaldamento già esistente.
Inoltre, a partire dal totale degli apparecchi per il riscaldamento venduti nel 2011 dichiarati dalle associazioni di produttori, i ricercatori di REF-E hanno potuto stimare che le pompe di calore vendute in quell’anno sono state circa 307.000, di cui la netta maggioranza destinata a edifici con riscaldamento autonomo (oltre 304.000).
Allargando, infine, l’orizzonte al decennio 2001-2011, risulta evidente come l’installazione delle pompe di calore abbia subito un notevole incremento, soprattutto in edifici con riscaldamento autonomo, registrando un +619%, ma anche in quelli con riscaldamento centralizzato (+88%).
I VANTAGGI DELLE POMPE DI CALORE: LA SCELTA DELL’EFFICIENZA ENERGETICA
I vantaggi derivanti dall’installazione delle pompe di calore sono numerosi, sia in termini economici, che di taglio delle emissioni inquinanti:
– non utilizzando combustibili le pompe di calore non necessitano di camini e rispettano l’ambiente;
– circa il 70% dell’energia prodotta proviene dall’ambiente esterno e l’apporto di energia elettrica è solo del 30%, motivo per cui le pompe di calore sono incluse tra le tecnologie rinnovabili;
– l’energia che trasferiscono è, inoltre, maggiore di quella che consumano, garantendo un notevole risparmio energetico;
– per l’alta efficienza del circuito frigorifero che ne permette il funzionamento, è possibile godere delle agevolazioni fiscali per il risparmio energetico.
Proprio gli incentivi emergono come motivazione primaria, insieme al limitato costo del combustibile, per la scelta delle pompe di calore, secondo quanto indicato dalle imprese di installazione, campione dello studio REF-E. Sebbene non conteggiata tra le risposte possibili, inoltre, la possibilità di effettuare il servizio di raffrescamento degli ambienti è stata segnalata come altrettanto rilevante dagli intervistati da REF-E.
Un ulteriore miglioramento in termini di efficienza energetica, che rende ancora più interessante la tecnologia delle pompe di calore, si può ottenere affiancandole un impianto fotovoltaico, che permetta l’approvvigionamento di elettricità a un costo inferiore rispetto all’acquisto in rete. In questo caso, il risparmio dipende da quanta energia elettrica, necessaria al funzionamento della pompa di calore, si preleva dalla produzione del fotovoltaico.
L’efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione “C.O.P.” (coefficient of performance) che è il rapporto tra energia fornita, cioè calore ceduto al mezzo da riscaldare, ed energia elettrica consumata. Il C.O.P. è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ma ha, in genere, valori prossimi a 3 (valore medio). Ciò significa che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh (2580 kcal) di calore all’impianto*.
Tuttavia, in linea di massima, si ottengono risultati migliori in termini di rendimento e risparmio energetico se:
– il prelievo di calore avviene da una sorgente con temperatura costante;
– l’utilizzo del calore avviene a bassa temperatura.
A conferma del prezioso contributo che le pompe di calore possono offrire in termini di efficienza energetica e del maggior consumo di energia rinnovabile, è opportuno citare nuovamente i dati REF-E: se, infatti, la Strategia Energetica Nazionale stabilisce che l’obiettivo di contributo al risparmio di energia primaria dal 2010 al 2020 dovrà essere di 7 MTep, di questi il 13,2% sarà coperto dalle pompe di calore.
Per lo stesso decennio, il contributo totale di consumo di energia rinnovabile al 2020 per le pompe sarà di 1,6 MTep, rispetto ai circa 5 Mtep necessari per colmare la distanza con il target, ossia del 33%.
COFELY E LE POMPE DI CALORE
“In qualità di azienda leader in Italia nel settore dell’efficienza energetica, confermiamo che, in termini di scenario, stiamo assistendo a una, seppure lieve, fase di crescita degli interventi di efficientamento in ambito residenziale – afferma Marco Decio, Direttore Polo Residenziale & Oil di Cofely Italia –. Grazie ai dettami della Strategia Energetica Nazionale che pone tra le sue priorità proprio l’efficienza energetica, le rinnovabili nel nostro Paese stanno prendendo piede. Tra queste, le pompe di calore sono senz’altro uno strumento vantaggioso, sia dal punto di vista economico, consentendo un taglio importante della bolletta energetica, che ambientale, riducendo le emissioni in atmosfera di CO2, in seguito al minor consumo di combustibile e di energia elettrica (1,9 kg di CO2 non emessa per 1 m³ di gas non bruciato e 0,5 kg di CO2 non emessa per 1 kWh di energia elettrica risparmiata)”.
Ad ogni modo, le pompe di calore sono solo uno dei fronti sui quali è possibile intervenire in un’ottica di efficienza energetica del sistema abitazione. Possiamo annoverare, per esempio: la sostituzione della caldaia tradizionale con una a condensazione ad alto rendimento, detta anche a “4 stelle”, il massimo in termini di efficienza energetica attualmente sul mercato, l’installazione di pannelli solari e fotovoltaici o anche l’attenzione all’isolamento termico, volto a contenere il calore all’interno degli edifici e a proteggere dal caldo estivo.
Tutti questi interventi – che suggeriamo di mettere in campo tra la primavera e l’estate, quando gli impianti sono spenti e le condizioni climatiche non ostacolano i lavori – tendono a spostare quella che possiamo definire una sorta di equazione dei comportamenti in rapporto al consumo.
Si passa, cioè, dal sacrificio energetico, più frequente in caso di edifici non efficientati (per esempio, spegnere il riscaldamento o abbassare la temperatura per ridurre i consumi, privandosi del comfort per risparmiare) che hanno effetti solo nel breve termine, all’efficienza energetica stessa che comporta, al contrario, lo sviluppo di soluzioni che garantiscono l’ottimizzazione dei consumi e vantaggi in termini di benessere ambientale nel lungo termine.
* Fonte ENEA, Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e l’ambiente, Opuscolo pompe di calore
** Fonte Ministero dello Sviluppo Economico, DGSAIE, Bilancio di sintesi dell’energia in Italia, aprile 2013
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