Come Funziona una Pompa di calore: la nostra guida

Come funziona un impianto a pompa di calore, le differenze tra i modelli, i consumi.

 

L’impianto a pompa di calore è entrato nel linguaggio quotidiano degli italiani quando è stato inserito tra gli interventi per accedere al Superbonus 110%. La necessità di ottimizzare i consumi energetici delle abitazioni, che ci sta spingendo a trovare sistemi di climatizzazione sempre più efficienti dal punto di vista dei consumi, lo ha portato nuovamente alla ribalta. Oggi appare come una delle soluzioni più gettonate.
Inoltre, alimentandosi anche tramite energia elettrica, si abbina perfettamente al fotovoltaico.

Ecco quindi una guida per scoprire di cosa si tratta e perché può cambiare completamente il nostro modo di riscaldarci, rendendo più efficienti i consumi. 

Come funziona la pompa di calore

Nell’aria, nel terreno, e nell’acqua di falda è conservata una parte di energia termica. La pompa di calore riesce ad estrarla e portarla all’interno dell’abitazione e per farlo sfrutta essenzialmente i principi del ciclo termodinamico.
Possiamo schematizzare il funzionamento del riscaldamento pompa di calore in alcuni step che prendono il via dallo scambiatore.

In questa fase la pompa preleva il calore dall’esterno attraverso il passaggio di un liquido refrigerante che ha una temperatura sempre più bassa.
Cruciale è proprio questa differenza di temperatura, che esiste anche in inverno a temperature bassissime, e permette alla pompa di calore di funzionare nonostante la colonnina scenda sotto zero.

Il refrigerante grazie al calore esterno si riscalda e evapora (evaporazione). In questo stato gassoso entra in un compressore dove, aumentando la pressione (compressione) diventa più caldo e arriva alla temperatura in cui può essere utilizzato per il riscaldamento.

Viene quindi trasferito al condensatore dove rilascia il calore al circuito di riscaldamento e ritorna allo stato liquido (condensazione). Attraverso il passaggio nella valvola di laminazione, torna allo stato iniziale (espansione) e può ricominciare ad assorbire energia dall’ambiente rientrando nello scambiatore. Questo processo, a prima vista, potrebbe sembrare complesso, eppure lo vediamo accadere quotidianamente nelle nostre case. Sfruttano infatti gli stessi principi - ma in senso inverso - i climatizzatori o, ancor più semplicemente, il frigorifero: in entrambi i casi l’energia viene prelevata dall’interno e portata all’esterno. 

L’accensione

All'avvicinarsi della stagione più fredda, come accade per i sistemi di riscaldamento tradizionali, arriva anche per le pompe di calore il momento dell'accensione, un'operazione che, se eseguita correttamente, può consentirci di conciliare benessere e risparmio per i mesi a seguire. Il calendario delle accensioni varia a seconda delle zone e del tipo di apparecchio, anche in base alle disposizioni nazionali (decreto n.412 dell’agosto 1993 e il più recente decreto 383 dell’ottobre 2022) e locali. Le procedure per una corretta accensione, allo stesso modo, variano a seconda dei modelli.

Pompa di calore: i diversi modelli

Un impianto a pompa di calore può essere classificato in modi diversi in base alla differente fonte di energia impiegata.

Aria: assorbe il calore dall'ambiente esterno e lo trasferisce o all’aria, come accade nei tantissimi impianti di climatizzazione domestici, oppure all’acqua dell’impianto di riscaldamento. Nel primo caso l’impianto pompa di calore sarà classificato come aria - aria, nel secondo aria - acqua.
Terreno: il calore viene estratto in profondità utilizzando campo collettori o sonde geotermiche che possono penetrare nel terreno anche per decine di metri. Questo tipo di riscaldamento pompa di calore, classificato come geotermico o terra-acqua, è molto efficiente perché la terra in profondità è calda, molto più dell’aria. Ecco perché questi modelli sono molto diffusi ad esempio nel Nord Europa. Purtroppo però costano di più e, soprattutto, necessitano di una progettazione più complessa, di trivellazioni e di alcuni permessi ad hoc. Sono comunque ideali in strutture medio grandi.
Acque sotterranee: in questo caso il calore è estratto dalle acque delle falde, veri e propri accumulatori naturali che possono garantire una temperatura di 10 / 12 °C in tutti i momenti dell’anno. Questo tipo di impianto a pompa di calore, conosciuto come acqua-acqua, è quindi molto efficiente ma prevede importanti costi nelle perforazioni, permessi speciali e soprattutto la sua realizzazione dipende anche dalla qualità dell’acqua e dalla tipologia di falda.
Oltre a questi tre modelli di riferimento, esiste un sistema ibrido che nasce dall'unione di caldaia a condensazione e pompa di calore che lavorano insieme sulla base delle esigenze dell'abitazione. Si adatta bene ai circuiti domestici tradizionali, basati sulle alte temperature, e alle condizioni di freddo estremo. Ad oggi rappresenta il modello più installato: leggi qui il nostro approfondimento.

Quanto consuma una pompa di calore

La pompa di calore per funzionare assorbe una parte di energia elettrica. La differenza tra l’energia assorbita e quella prodotta ne determina l’efficienza. Si tratta del coefficiente di prestazione COP che si può calcolare stabilendo il rapporto tra potenza termica prodotta (kW) e potenza elettrica consumata (kW).

Di solito una pompa di calore che lavora in un'ottica di efficienza energetica dovrebbe permetterci di riscaldare l’ambiente traendo la maggior parte dell’energia dall’esterno e il resto dalla rete elettrica.

Per quanto riguarda l'energia elettrica, questa viene impiegata in più fasi del funzionamento: elettronica di controllo e pompa di circolazione che muove l’acqua nei circuiti e soprattutto nel compressore. Essere dotati di un impianto fotovoltaico con accumulatore consente però di assorbirli nella quota di autoconsumo e quindi abbatterli completamente o quasi.

Bonus e soluzioni ottimali

I bonus legati a ristrutturazioni, efficienza e risparmio energetico includono - anche se in misure diverse di detrazione in base al tipo di intervento - sia la sostituzione della vecchia caldaia con una pompa di calore sia l'installazione dell'impianto fotovoltaico. Effettuare entrambi gli interventi significa moltiplicare il risparmio sia al momento dell'acquisto sia in fase di esercizio.