Perfino in Germania, dove le temperature invernali sono più rigide che in Italia, le pompe di calore riescono a fornire riscaldamento sufficiente, efficiente e a basse emissioni anche negli edifici esistenti.
È la conclusione del progetto di ricerca “Quality Assurance of Heat Pumps in Existing Buildings” (WP-QS in Existing Buildings), portato avanti dal Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) con il sostegno del Ministero federale per l’Economia e l’Energia (BMWi) (link in basso).
Lo studio, durato quattro anni, ha monitorato 77 pompe di calore installate in abitazioni mono e trifamiliari, raccogliendo dati dettagliati su efficienza, emissioni, rumorosità e interazione con impianti fotovoltaici.
I risultati confermano che le pompe di calore, se correttamente progettate e installate, sono una soluzione di climatizzazione e tecnica ottimale anche nel parco edilizio esistente, senza necessità di riqualificazioni profonde.
Fattori di prestazione tra 2,6 e 5,4
Le prestazioni misurate – espresse come Seasonal Performance Factor (SPF) – variano tra 2,6 e 5,4, con una media di 3,4 per le pompe aria-acqua e di 4,3 per le pompe geotermiche. In pratica, ciò significa che ogni kWh elettrico immesso produce da 2,6 a 5,4 kWh di calore utile.
Si tratta di un netto miglioramento rispetto ai risultati che erano emersi nel precedente progetto Fraunhofer “WPsmart in Existing Buildings” (concluso nel 2019), in cui le medie erano 3,1 e 4,1 rispettivamente.
Non è stata riscontrata alcuna correlazione tra l’anno di costruzione dell’edificio e l’efficienza della pompa di calore, un dato che smentisce l’idea secondo cui queste tecnologie funzionerebbero bene solo nei nuovi edifici o in quelli pesantemente coibentati.
Il campione comprendeva 61 pompe aria-acqua e 16 pompe geotermiche, installate in edifici costruiti tra il 1826 e il 2001, con superfici riscaldate comprese fra 90 e 370 metri quadrati (in media 170 m2). Oltre la metà degli immobili più vecchi aveva subito interventi di isolamento della facciata, ma senza raggiungere standard di nuova costruzione.
Un altro elemento importante: i radiatori di dimensioni adeguate si sono rivelati capaci di operare con temperature di mandata simili a quelle degli impianti a pavimento, garantendo efficienza anche senza ristrutturare gli impianti.
Emissioni di CO₂: -64% rispetto al gas
Il Fraunhofer ha calcolato anche le emissioni di CO₂, utilizzando per la prima volta un metodo “dinamico” che considera la variabilità temporale del mix elettrico tedesco.
In media, nel 2024, le pompe di calore hanno emesso il 64% di anidride carbonica in meno rispetto alle caldaie a gas, una riduzione solo di quattro punti inferiore rispetto al calcolo statico tradizionale (-68%).
Il contributo delle resistenze elettriche di supporto è risultato marginale: nei sistemi aria-acqua rappresentava solo l’1,3% dell’energia elettrica totale, e quasi zero nei sistemi geotermici.
Rumorosità sotto controllo
Il progetto ha sperimentato anche un nuovo metodo di monitoraggio acustico a lungo termine su cinque pompe aria-acqua.
In due abitazioni il rumore ambientale era talmente alto da rendere irrilevante quello della pompa; in tre casi si sono rilevati superamenti dei limiti notturni, ma sempre inferiori al rumore di fondo.
Secondo i ricercatori, il rispetto della normativa tedesca TA Lärm sarebbe stato garantito in tutti i casi adottando modelli più silenziosi, posizionamenti corretti o semplici barriere fonoassorbenti.
Pompe di calore e fotovoltaico
Lo studio ha analizzato anche sei combinazioni pompa di calore-fotovoltaico, con e senza batterie.
Senza accumulo, l’autonomia energetica degli edifici variava tra il 25 e il 40%, con un autoconsumo di elettricità solare compreso fra il 22 e il 37%.
Con batteria, questi valori sono aumentati sensibilmente: autonomia dal 32 al 62% e autoconsumo tra il 40 e l’83%. In pratica, l’integrazione FV+batteria consente di arrivare a coprire anche fino a due terzi dei fabbisogni termici ed elettrici con energia prodotta in loco.
Criticità e margini di miglioramento
Nonostante le buone prestazioni, lo studio ha individuato margini di ottimizzazione. Molte pompe di calore risultavano sovradimensionate rispetto ai reali fabbisogni, con cicli di accensione e spegnimento troppo frequenti.
In diversi sistemi con accumulo combinato non si è ottenuta una separazione efficace tra temperatura di riscaldamento e temperatura dell’acqua calda sanitaria, causando perdite di efficienza.
Per affrontare questi problemi, il Fraunhofer ISE ha elaborato una process matrix che individua i difetti tipici nelle fasi di progettazione, installazione e messa in servizio, indicando possibili soluzioni per prevenirli.
Un segnale per l’Italia
La conclusione più rilevante dello studio, se letta in chiave europea, è che la tecnologia delle pompe di calore ha ormai dimostrato di funzionare in modo affidabile anche nel clima tedesco, più freddo, con inverni lunghi e punte di gelo regolari.
Un messaggio chiaro anche per l’Italia, dove il dibattito sull’efficacia delle pompe di calore negli edifici esistenti resta spesso viziato da pregiudizi o da vecchie esperienze con apparecchi meno evoluti.
D’altra parte – come abbiamo spiegato di recente in “Pompa di calore e radiatori: compatibilità, costi, incentivi e casi reali” – le moderne pompe di calore ad alta temperatura lavorano in modo efficiente fino a 55-60 °C, perfettamente compatibili con i radiatori già presenti in molte abitazioni. La chiave sta nel corretto dimensionamento dei corpi scaldanti e nel bilanciamento idraulico dell’impianto.
Nei casi in cui i radiatori siano sottodimensionati, bastano interventi mirati – come la sostituzione di pochi elementi o un miglioramento dell’isolamento – per ottenere buoni livelli di comfort e risparmio.
Nell’approfondimento, a cura di Samuele Trento, citavamo il caso studio di una villa lombarda da 450 mq con radiatori in ghisa, che ha dimostrato risparmi superiori a 5.000 euro l’anno e un’autosufficienza energetica del 50% grazie al fotovoltaico.
Un esempio concreto che conferma quanto rilevato dal Fraunhofer: le pompe di calore funzionano, anche dove per anni si è detto che non potessero funzionare.
- Il sito del progetto del Fraunhofer
- Per approfondire: Corso su QualEnergia.it “Pompe di Calore Elettriche: guida all’installazione su edifici esistenti”
