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Pompe di calore con normali radiatori, i rischi di bollette eccessive

Installare una pompa di calore in una casa non predisposta e poco coibentata per questo dispositivo può comportare bollette elettriche esorbitanti. Alcuni parametri e modalità d’uso da considerare secondo due ricercatori inglesi.

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La climatizzazione a basso consumo delle abitazioni è uno dei più spinosi nodi della transizione energetica.

Lo si è visto in Europa dove, dopo le baldanzose proposte di direttiva della Commissione per rendere le case europee più efficienti energeticamente, si è assistito a polemiche furiose da parte di chi, anche l’Italia, lamentava i costi necessari alla conversione.

Alla fine il risultato è stata una veloce marcia indietro e l’annacquamento dei nuovi parametri minimi.

Un tassello fondamentale di questa complessa transizione, consiste nel sostituire gli attuali sistemi di riscaldamento, oggi basati in gran parte su metano o gpl, con sistemi elettrici, che si prestano molto meglio alla decarbonizzazione, visto che l’elettricità sarà la prima a diventare tutta più “verde”.

La tecnologia che va per la maggiore nell’elettrificazione del riscaldamento domestico è la pompa di calore (PdC), una sorta di “frigorifero al contrario” che usa elettricità e fluidi a basso punto di ebollizione, per estrarre calore dall’aria esterna e concentrarlo in casa. Qui parliamo di PdC aria-acqua, le più diffuse, anche se esistono quelle acqua-acqua o le geotermiche ancora più efficienti ma più costose da installare, (oltre a quelle aria-aria, cioè i climatizzatori con funzione inverter, ndr).

Le PdC consentono anche l’uso di elettricità autoprodotta con il fotovoltaico, eliminano la sorgente di incidenti rappresentata dalle caldaie a gas e la loro efficienza, (o meglio, coefficient of performance, COP) è molto alta: per ogni kWh di elettricità riescono a produrre 3-4 kWh di calore, contro gli 0,99 kWh di una semplice resistenza elettrica.

Nessuna magia: l’elettricità è una fonte energetica molto più pregiata del calore, aspetto dimostrato quando per produrre elettricità, ad esempio in una centrale turbogas, in genere ci vogliono circa 3 kWh di calore per ottenerne uno elettrico. Ciò si riflette anche sul prezzo: in Italia un kWh elettrico costa circa 3 volte un kWh termico da metano.

Tutto questa basica spiegazione ci porta a un punto importante nel quadro della transizione dalle caldaie a gas alle PdC: quanto ci costerà sulla bolletta elettrica questa scelta? Un aspetto non secondario se vogliamo evitare di andare a spendere più di quanto spendeva per il gas.

In realtà il problema non ci sarebbe se la PdC venisse installata in una casa costruita o ristrutturata per accoglierla, permettendo di utilizzarla al meglio e di risparmiare rispetto al metano (vedi i video “Le pompe di calore elettriche per la casa senza gas” e “Pompe di calore elettriche nel residenziale: un mercato europeo da 50 mld euro l’anno“).

Ma cosa può capitare invece se voglio inserirla in una abitazione con normali termosifoni e capacità isolante non eccelsa di muri e infissi?  

È oggi una situazione che rappresenta la quasi totalità del parco edilizio italiano e su cui bisogna ragionare se si vorrà accelerare la transizione, poiché non tutti vorranno o potranno riadattare la propria casa a misura di questo nuovo e conveniente dispositivo.

In teoria, visto che il kWh elettrico costa circa tre volte quello del gas, ma la PdC utilizza un terzo o poco meno energia a parità di riscaldamento, il costo in bolletta dell’uso di una PdC dovrebbe essere pari o anche un po’ minore a quello consumato con la classica caldaia a gas.

Ma Nicola Terry e Ray Galvin, ingegneri dell’Università di Cambridge, con un articolo su Energy & Buildings, ci ricordano che la questione è un po’ più complicata di così, come sanno molti seri progettisti.

Nel loro lavoro i due ingegneri elencano i fattori da considerare per operare questo cambio ed evitare brutte sorprese in bolletta.

“Prima di tutto consideriamo che una media PdC ha un COP di 3,5 lavorando a temperature di mandata di circa 45 °C. Salendo a 50 °C, il COP scende a 3,2 e a 55 gradi a 3. Ci sono PdC che arrivano anche a 80 °C, ma il loro COP è circa 1, quindi con un consumo energetico triplo rispetto alle PdC a bassa temperatura”, spiega Terry.

“Il punto è che gli impianti a termosifoni sono progettati per l’acqua che la caldaia a gas scalda a 70-80 °C: per ottenere lo stesso comfort con una PdC, la superficie dei termosifoni dovrebbe essere raddoppiata per una mandata a 50 °C e quasi triplicata a 45 gradi”.

Senza questo accorgimento la PdC non riuscirà mai a portare nell’ambiente quei circa 19-20 gradi che in genere si ritengono ideali per un buon comfort.

I ricercatori spiegano che uno studio condotto su 100 case inglesi ha scoperto che l’11% di esse ha termosifoni inadeguati a mantenere i 20 °C ambiente nei giorni più freddi dell’inverno persino con mandate a 80 gradi centigradi. Estrapolando questo dato, si stima che con acqua a 55 °C la percentuale di impianti insufficienti per il periodo invernale salirebbe alla metà del campione.

Probabilmente in Italia non siamo messi molto meglio. Quindi se si vuole passare ad una PdC, mantenendo i classici radiatori, è necessario ampliarne di molto la superficie.

Il ricercatore spiega che bisogna anche cambiare il modo di utilizzo del riscaldamento: l’alta temperatura dell’acqua prodotta dalla caldaia consente di usarla a intermittenza, spegnendola nei momenti in cui la casa è disabitata, visto che sarà poi veloce ripristinare la temperatura ideale.

La più bassa temperatura dell’acqua della PdC, invece, non consente di farlo in case con scarso isolamento termico: servirebbero diverse ora per recuperare la temperatura persa nei momenti di spegnimento

“In teoria la PdC dovrebbe essere mantenuta quasi costantemente accesa: secondo la nostra stima circa 16 ore al giorno per 77 giorni l’anno e sempre negli 8 giorni più freddi. Ma in questa modalità il suo consumo elettrico rischia di essere molto più costoso di quello precedente a gas”, sottolinea l’ingegnere dell’università di Cambridge.

Le stime peggiori dell’extracosto si hanno ovviamente per le case che perdono molto calore, quelle con muri sottili in mattoni pieni, e quelle situate in zone climatiche più fredde.

“C’è però anche un altro fattore da considerare nel valutare il passaggio ad una PdC: la massa termica della casa, cioè quanta massa dell’edificio sia in grado di assorbire e rilasciare il calore. Se questa massa è alta, per esempio per muri molto spessi, il rilascio di calore può compensare in parte il calo delle temperature dovute all’uso intermittente della PdC, ma se è bassa ogni spegnimento porterà a un veloce raffreddamento, obbligando a un riscaldamento continuo”, aggiunge Terry.

Una tecnica che può aiutare a compensare in parte il rischio di bollette salate esiste e consiste nel programmare gli spegnimenti del dispositivo nelle ore in cui la casa è vuota, ma programmando il termostato in modo che non si scenda mai sotto una temperatura minima. Per esempio, fra le ore 9 e le 17, lasciare spenta la PdC, a meno che la temperatura non vada sotto agli ‘X’ gradi.

“Con le caldaie il valore ‘X’ in genere è intorno ai 12 °C, poiché il recupero sarà rapido. Per le PdC abbiamo invece considerato vari scenari, concludendo che la temperatura di soglia deve essere molto più alta: 18 °C, e con 20-21 °C come massima. Anche così, usando acqua di mandata a 55 gradi, si avrebbero comunque, a secondo del tipo di casa, consumi energetici fra il 6% e il 22% più alti che con il gas”, illustra Terry, che poi aggiunge: “per evitarlo, la PdC dovrebbe funzionare a 45 °C e in questo caso la temperatura di soglia a 18 °C porterà i consumi di una casa media a restare vicini a quelli del gas, ma, ricordiamo che la superficie dei termosifoni dovrà allora essere quasi triplicata, o la Pdc non ce la farà a scaldare l’ambiente”.

Proviamo a sintetizzare quanto dicono i due ingegneri: si consiglia di stare molto attenti prima di inserire una PdC in un impianto tipicamente progettato per il riscaldamento a gas, valutando bene la qualità termica dell’edificio, le spese per l’adattamento dei termosifoni e ottimizzando il comportamento nel suo utilizzo.

Nelle case meno adatte l’unica strada per installare una PdC, evitando di avere ambienti poco riscaldati e superbollette, è quella di isolare termicamente muri e tetto, e utilizzare infissi e finestre ad alta efficienza, tutti interventi che, comunque, sono sempre da consigliare.

E qui ritorniamo ai necessari obiettivi di efficientamento dell’edilizia che la direttiva in discussione dovrebbe indicare all’Europa.

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