Riscaldare la casa con le pompe di calore

Le pompe di calore sono sistemi efficienti per la produzione di calore e sempre più convenienti da un punto di vista economico.

Fotolia_52706306_Subscription_Monthly_XL copiay

Tra i sistemi più efficienti per la produzione di calore a oggi disponibili sul mercato, e sempre più conveniente anche dal punto di vista economico, la pompa di calore presenta anche il vantaggio di una doppia utilità: oltre che per il riscaldamento, può essere impiegata per il condizionamento degli ambienti. Importante però è seguire alcuni accorgimenti. Ne abbiamo parlato con Luca Alberto Piterà, segretario tecnico Aicarr, l'Associazione Italiana Condizionamento dell'Aria Riscaldamento e Refrigerazione, che ha a cuore le tematiche ambientali e del risparmio energetico nella produzione e consumo dell'energia termica.

Come funziona
La pompa di calore è una macchina che sfrutta il ciclo termico di Carnot per riscaldare un ambiente o raffrescarlo, agendo quindi in maniera inversa a quanto normalmente avviene in natura: invece di sfruttare una risorsa a temperatura più alta per riscaldare un ambiente, sottrae calore da una sorgente a temperatura più bassa (l'aria esterna, l'acqua di lago o di falda, il terreno) per trasferirlo a un ambiente a temperatura più alta (un'abitazione). Oppure, invertendo il ciclo, “scarta” il calore e sfrutta il freddo per la climatizzazione, un po' come avviene nel frigorifero di casa, portando il calore dall'interno all'esterno dell'abitazione. Per compiere il ciclo, la pompa può sfruttare fluidi refrigeranti diversi i quali subiscono successivi cambi di stato (evaporazione, condensazione), con prestazioni più o meno efficienti a seconda delle condizioni di impiego e del tipo di fluido. Nelle specifiche del costruttore, viene indicata prima la sorgente esterna, seguita da uno slash e dalla sorgente interna. Per esempio, aria/acqua significa che la sorgente dalla quale il calore viene prelevato è l'aria esterna, mentre quella a cui viene trasferito è l'acqua, per esempio quella dei pannelli radianti o radiatori. Il processo dello scambio termico richiede energia, che di solito è elettrica, quindi la pompa di calore consuma elettricità.

Ariston_Genus Premium Evo ambientata
Ariston

Perché è più efficiente
La misura dell'efficienza della macchina, anche ai fini dell'ottenimento di agevolazioni fiscali, è determinato dal valore del Cop, ovvero il Coefficient of Performance, che consiste nel rapporto tra l'energia termica prodotta in kWh e l'energia elettrica assorbita, quindi il consumo. Una caldaia tradizionale ha un rendimento inferiore all'unità, una caldaia a condensazione ha un'efficienza superiore di circa 1,05/1,08 (valori legati al potere calorifico inferiore); la pompa di calore, invece, ha Cop che possono arrivare a superare il valore di 6. Infatti per produrre un kWh termico la macchina consuma indicativamente 0,25 kWh di elettricità e 0,75 kWh termici, ovvero prelevati dalla sorgente, quindi dall'aria, dall'acqua o dal terreno, che viene considerata rinnovabile, quindi il Cop, in questo caso, ha un valore di 4. Questo valore naturalmente cambia al variare della temperatura della sorgente con la quale avviene lo scambio di calore, e del ciclo per il quale la pompa viene sfruttata. Per esempio, l'aria esterna è una delle sorgenti più semplici con le quali interfacciarsi, perché non comporta la richiesta di permessi e di soluzioni impiantistiche complesse; però è una sorgente la cui temperatura varia nel corso della giornata e dell'anno, e di conseguenza cambierà il consumo reciproco di energia elettrica e l'efficienza della pompa di calore. Quando l'aria esterna è più fredda ed è necessario prelevare calore per riscaldare l'ambiente interno, il compressore avrà bisogno di più energia per operare la trasformazione, e l'efficienza della macchina diminuirà. Altre sorgenti sono più stabili, per esempio l'acqua di falda o di lago, o la temperatura del suolo in profondità, quindi garantiscono un'efficienza maggiore ma presentano altre complessità legate per esempio alle autorizzazioni necessarie per il prelievo e soprattutto la rimmissione dell’acqua (l'acqua di falda), piuttosto che alla necessità di realizzare pozzi profondi e a una certa distanza tra loro, e così via. Tenute presenti tutte queste variabili, il costruttore definisce una curva prestazionale e una serie di specifiche rivolte all'installatore professionale e necessarie per definire l'architettura del sistema. Inoltre, le pompe di calore sono progettate per garantire una certa resa nelle condizioni più sfavorevoli, di conseguenza nella quotidianità del loro funzionamento difficilmente si trovano a lavorare al massimo della potenza, anzi, operano a temperature più basse, più favorevoli rispetto a quelle per le quali sono state costruite, rimanendo così efficienti. Per esempio, una macchina costruita per lavorare con una temperatura esterna di -5° e interna di +20°, a Milano difficilmente si troverà in questa condizione, e se succederà, sarà per poche ore durante l'anno, quando il contributo della pompa di calore è marginale. Al fine di far lavorare la macchina nelle migliori condizioni possibili nei climi più rigidi, se questa si interfaccia con l’aria esterna è bene affincare al sistema a pompa di calore con altri sistemi di riscaldamento indipendenti dalla temperatura esterna, come per esempio la caldaia a condensazione, creando quindi un sistema di generazione combinato o “ibrido”. Comunque sia, è evidente che l'efficienza della pompa di calore è tanto maggiore, quanto più è stabile la temperatura della sorgente con la quale si interfaccia.

OlimpiaSplendid_SherpaAquadue_ambientata
Olimpia Splendid Sherpa 7 Aquadue

Le tariffe e i costi
L'impiego della pompa di calore aumenta certamente i consumi elettrici. L'entrata in vigore della tariffa D1 (attualmente in via sperimentale), che verrà testata per un anno e mezzo fino a dicembre 2016, permette a chi sceglie la fonte rinnovabile con la pompa di calore di ricavarne un vantaggio tangibile anche in termini economici, superando la vecchia tariffa a scaglioni. Vi accede chi opta a favore di questa tecnologia per il 100% del fabbisogno dell'abitazione; è ammessa l'integrazione con fonti rinnovabili come la caldaia a biomassa o il solare, ed è consentita la presenza di un altro generatore di calore, come una caldaia, solo con una funzione di backup, quindi per coprire eventuali disservizi della pompa di calore. L'accesso alla tariffa però è legato all'efficienza della pompa di calore che in alcune condizioni può scendere sotto la soglia di legge del Cop 4. Per ovviare a questo inconveniente l'Aicarr sta lavorando insieme all'autorità dell’energia elettrica del gas e dei servizi idrici per valutare la possibilità di inserire nella tariffazione anche gli impianti combinati o ibridi.

L'installazione
Non ci sono controindicazioni nell'installazione di un sistema a pompa di calore, sia per gli edifici nuovi sia per la ristrutturazione del proprio appartamento. Infatti la macchina è compatibile anche con i vecchi radiatori, purché si tenga presente che è necessario offrire maggiore superficie alla circolazione del fluido di riscaldamento, poiché questo è a temperatura inferiore rispetto a quello che viene impiegato con una caldaia tradizionale. Proprio come avviene per l'impianto di condizionamento, però, per avere la sicurezza di un sistema realizzato a regola d'arte e che mantiene le promesse di efficienza (e risparmio), è meglio affidarsi a un installatore che, nel caso in cui il fluido impiegato dalla pompa non sia l'acqua, deve anche essere certificato ai fini della direttiva sui gas. Da quanto detto in precedenza, infatti, appare evidente come un impianto con pompa di calore sia qualcosa di predisposto ad hoc in base alle condizioni climatiche, legislative e ambientali nelle quali è inserita l'abitazione. A seconda delle esigenze - di riscaldamento, raffrescamento, acqua calda sanitaria - il progettista determinerà la macchina più adatta per potenza e sorgente impiegata, realizzando eventualmente la rete di distribuzione del fluido refrigerante. Nel caso delle macchine Vrf, ovvero Variable Refrigerant Flow-rate (a espansione diretta e portata di refrigerante variabile), in cui l'impianto è composto da più unità e consente di scaldare e raffrescare simultaneamente in ambienti diversi, la rete di distribuzione è ancora più articolata. Per gli impianti nei quali viene inserita una pompa di calore i costruttori prevedono anche sistemi di ottimizzazione della resa, ovvero tecnologie che, basandosi sui dati della resa della pompa di calore, costo dell'energia, temperatura esterna e interna, scelgono quale sistema è più efficiente impiegare in un determinato periodo dell'anno od ora della giornata, in modo da ridurre quanto più possibile i consumi senza rinunciare al comfort domestico. Nell'esempio citato più sopra, se la temperatura esterna dovesse scendere abbondantemente sotto lo zero, potrebbe essere più conveniente accendere la caldaia tradizionale per qualche ora, e passare alla pompa di calore con climi meno rigidi. La pompa di calore può essere una soluzione conveniente in fase di ristrutturazione, se opportunamente progettata. Infatti sono necessari una serie di accorgimenti e di misurazioni che è opportuno siano fatte da professionisti esperti. Un esempio: potrebbe essere necessario predisporre un serbatoio di accumulo, che serve ad aumentare l'inerzia dell'impianto incrementandone l'efficienza. Tutti aspetti che vanno conosciuti e previsti in fase di progettazione. I vantaggi consistono nella versatilità, quindi l'impiego sia come impianto di riscaldamento che di condizionamento, poi nella riduzione dei costi e nel rispetto dell'ambiente. Gli svantaggi si identificano prevalentemente negli elevati costi iniziali; gli aspetti tecnici e burocratici vanno affidati a professionisti, i quali valuteranno anche la maggiore o minore convenienza dell'impiego di una pompa di calore, in funzione della realtà analizzata.

Ariston_Nuos Evo 80 ambientata
Ariston Nuos Evo

Attenzione per l'ambiente
Riduzione dei consumi energetici e rispetto dell'ambiente: due dei principali obiettivi che la Comunità Europea ha stabilito nel Pacchetto Clima-Energia e che intende perseguire mediante l’utilizzo di tecnologie in grado di sfruttare le fonti energetiche rinnovabili, come ha confermato Paola Rovella, energy engineer, Ph. D student dell’Università della Calabria presso il Centro Ricerche Enea di Casaccia (Roma). Ecco lo stato attuale degli incentivi per chi decide di ristrutturare la propria abitazione intervenendo sul sistema di generazione dell’energia termica installando, al posto della caldaia tradizionale, una pompa di calore. “In tema di provvedimenti ambientali", spiega Paola Rovella, "la Comunità Europea svolge un importante ruolo a livello mondiale testimoniato dall’emanazione di specifiche direttive che promuovono l’uso di tecnologie efficienti e a basso impatto ambientale come la pompa di calore. Gli altri due attori principali dello scenario energetico sono la Cina e gli Stati Uniti, le cui politiche energetiche hanno inevitabilmente ripercussioni di carattere mondiale. A livello tecnologico, l'Italia ha il vantaggio di poter vantare aziende produttrici di pompe di calore all'avanguardia, con le quali il Centro Ricerche Enea collabora per l’individuazione di soluzioni sempre più efficienti ed eco-friendly. Il laboratorio Uttei-Term dell’Enea di Casaccia effettua da diversi anni attività di ricerca sulla tecnologia della pompa di calore focalizzandosi su macchine che utilizzano l'anidride carbonica come refrigerante: un fluido naturale, che non contribuisce all'effetto serra e al buco dell'ozono. La quantità di anidride carbonica utilizzata nelle macchine è talmente bassa da non alterare l’equilibrio atmosferico in caso di perdita di refrigerante”. L'utilizzo della CO2 è quindi in linea sia con gli obiettivi ambientali che con quelli di efficienza energetica individuati a livello europeo con il Piano 20-20.20. E in tema di normative e incentivi? Ecco il quadro definito per CRC da Paola Rovella.

VIESSMAN_Vitocaldens 222-F_00002
VIESSMAN Vitocaldens 222-F

Tariffe dell’energia elettrica
Le pompe di calore più diffuse funzionano consumando energia elettrica per la produzione di energia termica. Le tradizionali tariffe per l’energia elettrica non favoriscono l’uso di questa tecnologia, poiché sono costituite da tre aliquote, una fissa, una variabile in base alla potenza installata e una variabile in base al consumo di energia elettrica. Quest’ultima aliquota cresce con i consumi, penalizzando gli utenti che hanno scelto di installare una pompa di calore come sistema di riscaldamento. Tale aspetto è in contrasto con il risparmio di energia primaria che una pompa di calore permette di ottenere rispetto a una tradizionale caldaia a gas. Un primo passo per superare tale limite è stato compiuto a luglio 2014 con l’emanazione in via sperimentale da parte dell’Aeeg (Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas), della nuova tariffa elettrica D1. Si è passati così da una tariffa di tipo progressivo - dunque con un costo dell'energia che aumenta al crescere dei consumi - a una tariffa costante. Non si verifica più il paradosso che in precedenza affliggeva la scelta di una pompa di calore, ovvero quello di risparmiare in termini di energia primaria ma di spendere molto in bolletta dell’energia elettrica. Oggi gli utenti che installano una pompa di calore come unico sistema per il riscaldamento dell'abitazione in cui risiedono (questi i principali requisiti) possono usufruire della tariffa D1, risparmiando rispetto ai casi delle tradizionali tariffe per l’energia elettrica. Il vantaggio di tale tariffa è che essa si applica a tutti i consumi di energia elettrica della casa, come per esempio gli elettrodomestici, massimizzando quindi il vantaggio economico per l'utente domestico che sceglie di installare una pompa di calore.

Per leggere l'articolo con la Rassegna Prodotti

 

LASCIA UN COMMENTO