Pompa di Calore: Come funziona, tipologie e costi

Nell’ampia scelta di soluzioni per combattere il freddo troviamo la pompa di calore, ottima per riscaldare il proprio appartamento con quasi zero impatto ambientale. L’utilizzo delle pompe di calore riduce i consumi di energia primaria. Questo aspetto ha ricadute positive anche sul miglioramento della qualità dell’aria esterna, in particolare nei grandi centri urbani, poiché l’inquinamento dovuto alla produzione di energia per il funzionamento delle pompe di calore elettriche è delocalizzato.

L’energia primaria necessaria per il loro funzionamento, quando non proviene dal fotovoltaico, è infatti prodotta da centrali elettriche molto distanti dai centri urbani.

Vediamo nel dettaglio come funziona, quali sono i vantaggi e i prezzi delle pompe di calore.

 

Come funziona una pompa di calore

La pompa di calore funziona seguendo il principio contrario della refrigerazione: difatti, mentre quest’ultimo trasferisce il calore dall’interno verso l’esterno, la pompa di calore estrae il calore dall’ambiente esterno e lo trasferisce all’interno. Tramite un refrigerante viene assorbito il calore proveniente dalle acque del sottosuolo o dall’atmosfera e viene utilizzato per riscaldare la casa.

Il funzionamento di una pompa da calore e composto da un ciclo di 4 fasi.

• La prima fase è composta dall’evaporazione, in cui un elemento refrigerante assorbe l’energia calda dell’ambiente circostante; durante questa fase, il refrigerante passa allo stato gassoso, data la bassa temperatura di evaporazione.
• La seconda fase è detta di compressione, in cui il vapore viene compresso utilizzando per l’appunto, un compressore. Le molecole del gas si strofinano l’un l’altra aumentando la pressione in uno spazio limitato e ciò produce delle alte temperature che sono utilizzate per il circuito di riscaldamento
• La terza fase consiste nella liquefazione, in cui il gas bollente fa salire il suo calore fino al sistema di riscaldamento ed il refrigerante diventa di nuovo liquido.
• La quarta ed ultima fase di questo processo di riscaldamento consiste nel rilascio di calore nei locali, in cui una valvola di espansione riduce la pressione generata nella fase di compressione così che il refrigerante assorba di nuovo il calore dell’ambiente ed il processo riparta.

 

Rinfrescamento dell’ambiente

La pompa di calore, oltre ad essere utilizzata per riscaldare i locali, può essere anche utilizzata per raffrescare la casa.

Nei periodi più caldi il calore può essere estratto grazie ai pannelli radianti a pavimento e poi scaricato tramite il collettore del terreno. In base alle esigenze di rinfrescamento e del sistema di alimentazione, troviamo due metodi: il raffrescamento attivo e quello passivo.

Nel raffrescamento attivo il calore estratto dal sistema di riscaldamento è attivamente trasferito alla fonte di calore, cioè il terreno, tramite un compressore.

Il primo condensatore funziona come evaporatore durante il raffreddamento e trasferisce il calore della stanza al refrigerante. Il refrigerante gassoso viene poi portato nel condensatore e poi allo scambiatore di calore che rilascia il calore estratto dal pavimento nelle stanze.

Nel raffrescamento passivo invece la pompa del circuito primario è accesa mentre il condensatore non funziona. Il fluido termo-vettore viene portato allo scambiatore di calore in cui viene in contatto con l’acqua di riscaldamento, che si trova a temperatura ambiente. Le temperature dei 2 fluidi sono portate allo stesso livello e l’acqua di riscaldamento raffreddata circola poi nel sistema di riscaldamento estraendo calore dalle stanze.

Entrambi i metodi consentono la produzione di acqua calda, però il raffreddamento passivo consente di risparmiare molta energia rispetto all’attivo in quanto il consumo di energia è richiesto soltanto per i circolatori.

 

Tipologie di Pompe di calore

Esistono 3 tipi di pompe di calore, tra cui: la pompa di calore geotermica, la pompa di calore acqua/acqua e la pompa di calore aria/acqua. Spieghiamo brevemente come funzionano.

La pompa di calore geotermica trae energia dal sottosuolo. Le tubazioni a serpentina o le sonde geotermiche profonde più di 100 metri possono essere utilizzate a seconda dello spazio disponibile e dalla natura del terreno. L’acqua sotterranea protetta dal freddo è utilizzata come mezzo di trasferimento del calore; una pompa di calore correttamente attrezzata può essere utilizzata anche in estate per raffreddare le stanze.

I prezzi medi di una pompa di calore geotermica si aggirano tra i  20 e i 22 mila euro.

La pompa di calore acqua/acqua, invece, utilizza l’energia delle acque del sottosuolo ed in questo caso non è necessaria nessuna perforazione per l’installazione di un pozzo. Un’unità di aspirazione pompa l’acqua verso una pompa di calore da un pozzo di estrazione, il calore dell’acqua del sottosuolo viene poi utilizzato per riscaldare la casa e per produrre acqua calda. Infine l’acqua sotterranea raffreddata passa attraverso i pozzi di assorbimento e torna indietro nel ciclo naturale. Il prezzo di una pompa di calore acqua/acqua varia tra i 6 e i 7 mila euro.

Infine abbiamo le pompe di calore aria/acqua che traggono energia dall’ambiente. Esse aspirano l’aria dall’esterno e rendono disponibile il calore attraverso la compressione; dopo l’utilizzo l’aria raffreddata viene poi scaricata nuovamente nell’ambiente esterno.

Questo tipo di pompe di calore lavorano in modo efficiente anche con aria esterna ad una temperatura fino a -20 gradi. Non richiede né una sonda geotermica né un appezzamento di terra ed è progettata sia come singolo blocco con soltanto un’unità esterna o come un sistema multi-blocco, che consiste di un’unità esterna e di una interna. Il prezzo di una pompa di calore aria/acqua varia molto in base al modello, ci troviamo tra i 3 mila e i 6 mila euro.

 

Impatto ambientale

Come abbiamo già detto l’utilizzo delle pompe di calore riduce i consumi di energia primaria e ciò comporta ricadute positive anche sul miglioramento della qualità dell’aria esterna, per lo più nei grandi centri urbani; infatti, l’inquinamento dovuto alla produzione di energia per il funzionamento delle pompe di calore è delocalizzato. Inoltre non usando combustibili fossili, le pompe contribuiscono alla riduzione delle emissioni di CO2 e di polveri sottili, che hanno degli effetti alteranti sul clima e delle ricadute positive sulla salute dei cittadini.

Migliorare la qualità dell’aria vuol dire ridurre drasticamente le malattie delle vie respiratorie e le varie allergie che derivano dall’inquinamento. Inoltre, grazie alle funzioni di deumidificazione e filtrazione, alcune tipologie di pompe di calore hanno effetti benefici anche sulla qualità dell’aria interna.

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