Come scegliere una pompa di calore: tipologie e criteri di scelta

La pompa di calore è una macchina termica in grado di trasferire energia termica da una sorgente a temperatura più bassa a una sorgente a temperatura più alta, utilizzando differenti forme di energia (acqua, aria, terreno). Può essere utilizzata per riscaldare, produrre acqua calda e rinfrescare in quest’ultimo caso si parla di “pompe di calore reversibili” o “inverter”.

Scopriamo insieme le diverse tipologie di pompe di calore e come orientarsi nella scelta.

Tipologie di pompe di calore

La tecnologia della pompa di calore lavora sul principio contrario a quello della refrigerazione. Mentre un refrigerante trasferisce calore dall’interno all’esterno, la pompa di calore estrae il calore dall’ambiente esterno e lo trasferisce all'ambiente interno.

Mettiamo a confronto le diverse tipologie di pompe di calore.

Una prima distinzione viene fatta sulla base del metodo attraverso cui avviene il prelievo di calore e quello a cui viene trasferito. In questa tabella riassumiamo tutte tipologie di pompa di calore e descriviamo il metodo di trasferimento del calore.

Pompa di calore elettrica e pompa di calore ad assorbimento (a gas)

Un’ulteriore distinzione va fatta sulla base del mezzo tramite il quale funziona il prelievo del calore.

In commercio sono disponibili due tipologie: la pompa di calore elettrica, funzionante per mezzo di un compressore elettrico, e la pompa di calore ad assorbimento, di fatto una pompa di calore a gas, che utilizza invece un bruciatore alimentato a gas metano o a GPL.

In entrambi i casi il risparmio energetico è notevole: con una minima quantità di gas o di energia elettrica è possibile produrre molta energia termica, ammortizzando così l’investimento iniziale con l’abbassamento dei costi in bolletta.

Inoltre, grazie alle loro caratteristiche, le pompe di calore possono beneficiare del Conto Energia Termico 2.0 o della detrazione fiscale, riducendo così sensibilmente il costo iniziale.

Come scegliere la pompa di calore

Nella scelta della pompa di calore occorre considerare le seguenti variabili:

• le caratteristiche climatiche del luogo in cui viene installata;
• le caratteristiche tipologiche dell'edificio;
• le condizioni di impiego;
• il tipo di sorgente che verrà sfruttata dalla pompa di calore (a seconda della tipologia).

È bene verificare che la temperatura minima di funzionamento della pompa di calore nella località in cui viene installata: mentre le pompe di calore a gas possono funzionare fino a temperature di 20°C sotto lo zero mantenendo un rendimento paragonabile a quello di una caldaia a condensazione, le pompe di calore elettriche non sono in grado di gestire una temperatura così bassa.

In tal caso sarà necessario predisporre nell'impianto una caldaia ad integrazione.

Pompe di calore a gas ed elettriche

Ecco una piccola tabella che riassume le principali differenze tra le pompe di calore a gas ed elettriche:

Valutazione del consumo di pompa di calore (COP)

Il consumo energetico di una pompa di calore è influenzato da vari elementi, tra cui la temperatura esterna, il livello di isolamento termico dell’edificio e la superficie da riscaldare.

Uno dei parametri chiave per valutare l’efficienza di una pompa di calore è il COP (Coefficiente di Prestazione). Questo indice misura il rapporto tra l'energia elettrica consumata e il calore prodotto. Per esempio, una pompa di calore con un COP di 5 fornisce 5 kWh di energia termica utilizzando solo 1 kWh di energia elettrica.

Pertanto, un COP elevato è un indicatore essenziale per scegliere una pompa di calore efficiente, anche se modelli più performanti tendono ad avere un costo iniziale più alto.

Scelta in base al dimensionamento

• Pompe di calore monovalenti: funzionano autonomamente senza l’ausilio di altri sistemi di riscaldamento, ideali per edifici ben isolati.
• Pompe di calore bivalenti: lavorano in combinazione con altri generatori di calore, come una caldaia a condensazione, e sono particolarmente adatte per le zone con inverni rigidi.

Le pompe di calore aria-acqua monovalenti possono essere impiegate anche in regioni con temperature sotto lo zero, a patto che siano di alta qualità e progettate per gestire tali condizioni climatiche.

Impianti di riscaldamento monovalenti e bivalenti

Infine, gli impianti di riscaldamento degli ambienti possono essere di tipo monovalente o bivalente.

Si utilizza la configurazione monovalente quando la pompa di calore è in grado di coprire interamente il fabbisogno termico necessario al riscaldamento degli ambienti.

Se la pompa di calore elettrica usa come sorgente l’aria esterna, tale configurazione è adottabile nelle zone climatiche dove la temperatura esterna scende raramente sotto ai 0°C.

In caso contrario si deve realizzare un sistema bivalente, costituito dalla pompa di calore e da un sistema di riscaldamento ausiliario, cioè una caldaia tradizionale che copra il fabbisogno termico quando la temperatura dell’aria scende solo al di sotto di 0°C.

Scelta della pompa di calore - 5 fattori aggiuntivi

• Cicli di sbrinamento: nei sistemi aria/acqua, il sbrinamento è un processo necessario per mantenere l'efficienza dell'evaporatore. Alcuni modelli di pompe di calore gestiscono questo ciclo in modo più intelligente, attivando lo sbrinamento solo quando necessario, riducendo così i consumi energetici. Un'unità esterna più ampia, inoltre, tende a ridurre la formazione di ghiaccio e i relativi cicli di sbrinamento.
• Temperatura dell’acqua di mandata: la temperatura richiesta per riscaldare l’acqua ha un impatto diretto sui consumi elettrici. Sistemi a bassa temperatura come il riscaldamento a pavimento, che funziona intorno ai 35°C, sono molto più efficienti rispetto a radiatori che richiedono temperature più elevate. Ogni grado in più rispetto a una soluzione ottimale può far crescere il consumo elettrico fino al 2,5%.
• Numero di accensioni/spegnimenti: ogni volta che la pompa di calore si accende e si spegne si verificano picchi di consumo, che possono ridurre la vita del compressore. I modelli con tecnologia inverter riducono il numero di accensioni modulando la potenza, aumentando così l'efficienza e la longevità del sistema.
• Centralina di controllo: la centralina svolge un ruolo chiave nella gestione delle operazioni della pompa di calore. Una centralina avanzata permette non solo di regolare lo sbrinamento e l’accensione del compressore, ma anche di interagire con altri sistemi dell’edificio, come i pannelli solari o i termostati intelligenti, ottimizzando i consumi in base alle condizioni climatiche e alle previsioni meteorologiche.
• Tipo di impianto di riscaldamento: il sistema di riscaldamento associato alla pompa di calore (pavimento radiante, fan coil o radiatori) influisce notevolmente sull’efficienza globale dell'impianto. I sistemi a bassa temperatura, come il riscaldamento a pavimento, offrono prestazioni più efficienti rispetto a quelli ad alta temperatura, contribuendo a ridurre i consumi energetici.

Considerando questi fattori, potrai scegliere una pompa di calore non solo efficiente, ma anche ottimizzata per le specifiche esigenze della tua azienda, garantendo consumi contenuti e prestazioni durature.

Errori da evitare

Nella scelta di una pompa di calore industriale, è fondamentale evitare alcuni errori comuni che possono compromettere il funzionamento e l'efficienza del sistema. Ecco un riepilogo delle principali problematiche riscontrate e di come è possibile evitarle:

• Bollette elevate: Un errore frequente è inserire la pompa di calore in un impianto che non garantisce un COP adeguato, costringendo la macchina a lavorare a regimi troppo alti. Per evitarlo, l'impianto deve essere progettato per ottimizzare il COP, regolando correttamente la temperatura di mandata e i radiatori.

• Insufficiente riscaldamento in inverno: Se la pompa di calore non riesce a scaldare adeguatamente durante i periodi più freddi, probabilmente la potenza della macchina è sottodimensionata rispetto al fabbisogno dell'edificio. È essenziale dimensionare correttamente la potenza in base alla richiesta calorica e alle condizioni climatiche.

• Rottura del compressore: Un impianto mal progettato, con numerosi cicli di accensione e spegnimento, riduce la durata della pompa. Per evitarlo, l'impianto deve essere progettato per minimizzare questi cicli, garantendo una vita più lunga al compressore.

• Insufficiente produzione di acqua calda sanitaria (ACS): La capacità dell'accumulo di ACS deve essere dimensionata correttamente in base al numero di utenti e alle loro esigenze.

• Rumorosità: La scelta di una pompa di calore rumorosa o il suo errato posizionamento può disturbare l'ambiente circostante. Occorre verificare il livello di rumorosità (in dB) e scegliere attentamente dove installarla.

Fonti:
Pubblicazione ENEA - Dipartimento Energia - Opuscolo "La pompa di calore"
Documentazione tecnica pompe di calore ad assorbimento a gas Robur S.p.A.