La pompa di caloreè una macchina in grado di produrre energia termica, utile per il riscaldamento degli ambienti o dell'acqua, grazie all'utilizzo di energie rinnovabili. La creazione di energia termica avviene a causa di un processo fondamentale: il passaggio di calore da un ambiente con temperatura più bassa ad un ambiente con temperatura maggiore.
Un esempio è il passaggio di calore che può avvenire da un ambiente esterno (un giardino) ad un ambiente interno (una casa). La peculiarità della pompa di caloreè, infatti, quella di utilizzare solo risorse già disponibili in natura. Motivo per il quale, gli ecologisti spronano tutta la comunità ad iniziare ad affidarsi a queste nuove energie rinnovabili. Essa viene solitamente adoperata per creare calore, ma in realtà è possibile sfruttare le sue capacità anche per refrigerare gli ambienti.
Questi strumenti vengono alimentati anche da energia elettrica, tuttavia la fonte maggiore continua ad essere di tipo naturale. Volendo, è possibile anche usufruire di un'alimentazione elettrica generata da impianti eolici o fotovoltaici, eliminando così qualsiasi traccia di artificialità nel processo. Alcuni esempi di strumenti che possono funzionare attraverso questo sistema sono: i condizionatori, i refrigeratori, la pompa di calore a scambio geotermico, la pompa di calore ad assorbimento, la pompa di calore a compressione di gas, eccetera.
Questa tecnologia è in grado di sostituire in tutto e per tutto le caldaie. Di conseguenza si possono eliminare tubi, canna fumaria e tutti gli accessori che si accompagnano ai sistemi tradizionali di riscaldamento e raffreddamento dell'aria e dell'acqua. In estate accadrà semplicemente il contrario dell'inverno, ovvero il calore estratto dalla casa (che la rinfrescherà) servirà a produrre acqua calda.
Oltre all'esistenza di pompe di calore elettriche, nel mercato si trovano anche pompe di calore a gas. Queste sono in grado di fornire ottime prestazioni e soprattutto sembrano sfruttare in maniera maggiore l'energia presenta in natura. La pompa di calore a gas è in grado di combinare i molti vantaggi del gas naturale ai molteplici vantaggi di questa macchina. Esistono quattro tipi diversi di pompe di calore a gas: pompa di calore con motore a gas, pompa di calore ad assorbimento a gas, pompa di calore di assordimento a gas.
Funzionamento di una pompa di calore
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Il funzionamento di una pompa di calore dipende dall'utilizzo che se ne vuol fare e dalle sue caratteristiche. Come accennato precedentemente, infatti, queste macchine possono essere progettate per produrre calore, per refrigerare e per disperdere calore. Nel caso in cui si voglia generare calore, la macchina sfrutterà il calore proveniente da un ambiente a bassa temperatura, per incanalarlo in uno che ha bisogno di temperature più elevate. Questo passaggio si basa su un principio fondamentale, il quale afferma che qualsiasi gas sottoposto a compressione si riscalda.
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Il funzionamento di una pompa di calore dipende dall'utilizzo che se ne vuol fare e dalle sue caratteristiche. Come accennato precedentemente, infatti, queste macchine possono essere progettate per produrre calore, per refrigerare e per disperdere calore. Nel caso in cui si voglia generare calore, la macchina sfrutterà il calore proveniente da un ambiente a bassa temperatura, per incanalarlo in uno che ha bisogno di temperature più elevate. Questo passaggio si basa su un principio fondamentale, il quale afferma che qualsiasi gas sottoposto a compressione si riscalda.Una pompa di calore è composta principalmente da: un condensatore, una valvola di laminazione, un evaporatore e un compressore. Quest'ultimo è in grado di creare una differenza di pressione che dà inizio al ciclo, ovvero aspira, attraverso l'evaporatore, il fluido refrigerante, che successivamente evapora, assorbendo così calore e spingendolo all'interno del condensatore dove il fluido si condensa; rilasciando il calore precedentemente assorbito. A questo punto, il fluido arriva nella valvola di laminazione, che riduce la pressione del fluido fino a farlo diventare liquido/vapore. Concluso anche questo passaggio il fluido rientra nell'evaporatore e ricomincia il ciclo appena descritto.
Tra le macchine più diffuse per generare calore, al momento, troviamo quelle “aria-acqua”, che hanno la capacità di prelevare calore dagli ambienti esterni. Ciò che accade grazie ad una pompa di calore è l'esatto opposto di quel che solitamente accade in un frigorifero. Quest'ultimo infatti è in grado di prelevare il calore all'interno dell'elettrodomestico e riversarlo al di fuori; la pompa di calore fa invece il contrario.
Rendimento della pompa di calore: come misurarlo?
Per verificare la qualità e le performance della macchina, esiste il cosiddetto COP (Coefficient of Performance), cioè un parametro che esprime il rapporto tra la potenza termica ceduta e quella assorbita. Solitamente questo dato deve restare tra 1,2 e 1,5. Il rendimento vero e proprio di una di queste macchine è comunque inversamente proporzionale alla differenza di temperatura presente tra ambiente freddo e ambiente caldo. In sintesi, più aumenta la differenza di calore tra le due sorgenti utilizzate (una calda e una fredda), più diminuisce il rendimento della pompa di calore.
Tutte quelle macchine quindi che sfruttano fonti con temperature stabili sono solitamente più efficienti di quelle che invece si appoggiano a fonti con temperature molto variabili e incerte, come l'aria.
Un parametro simile al COP è l'EER, utilizzato anziché nelle pompe di calore che si occupano del riscaldamento, in quelle che si occupano della refrigerazione.
Pompa di calore ad aria: cos'è e come funziona?
Una delle sorgenti, al momento, più utilizzate per estrarre calore è l'aria. Di conseguenza, tra le pompe di calore più utilizzate troviamo la pompa di calore ad aria. Il vantaggio principale di questo sistema è abbastanza evidente: l'aria non si fa fatica trovarla, è a disposizione dovunque senza grossi problemi. I costi di installazione saranno dunque più contenuti.
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Clik here to view.![Pompa di calore: dove installarla?]( "Pompa di calore in cantina")
È anche vero che l'aria degli ambienti esterni non può essere manovrata, dunque la pompa di calore subirà i vari cambiamenti climatici con più o meno fatica. In caso di temperature rigide, ad esempio, la pompa di calore lavorerà con maggior fatica. Da ciò ne consegue che esistono luoghi in cui è fortemente consigliato l'utilizzo di questa macchina, e altri luoghi in cui, a causa del clima, non è per niente consigliato l'impianto di questa pompa di calore.
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È anche vero che l'aria degli ambienti esterni non può essere manovrata, dunque la pompa di calore subirà i vari cambiamenti climatici con più o meno fatica. In caso di temperature rigide, ad esempio, la pompa di calore lavorerà con maggior fatica. Da ciò ne consegue che esistono luoghi in cui è fortemente consigliato l'utilizzo di questa macchina, e altri luoghi in cui, a causa del clima, non è per niente consigliato l'impianto di questa pompa di calore. Tecnicamente i passaggi che il processo provoca sono i seguenti: il fluido refrigerante attraversa la valvola di laminazione, creando così una miscela di liquido-vapore, questa entra nell'evaporatore e inizia ad assorbire calore fino a diventare vapore a bassa temperatura. Il vapore attraversa l'accumulatore e viene compresso, aumentando così la temperatura. Infine, il vapore caldo arriva nel condensatore, dove rilascia calore e cambia quindi fase. Il liquido finale prodotto rientra nella valvola di laminazione e fa ripartire il ciclo appena descritto.
In realtà non esiste un unico tipo di pompa di calore ad aria, ma tante e diverse, a seconda del tipo di fluido che la pompa utilizza per distribuire calore. Vediamo allora, insieme, tutti i tipi di pompa di calore ad aria esistenti oggi sul mercato:
- Aria-aria: sono le macchine più vendute nella nostra penisola, probabilmente proprio a causa della loro semplicità e della loro economicità. Il nostro clima è poi molto adatto a questo tipo di strumentazione. Questa macchina è in grado di riscaldare durante l'inverno e di raffreddare durante l'estate. L'impianto prevede la presenza di alcuni elementi all'esterno dell'abitazione (compressore, scambiatore di calore) che si collegano ad altri presenti all'interno dell'abitazione o degli uffici. Di conseguenza è fondamentale possedere un ambiente esterno in cui installare le varie componenti della macchina;
- Aria-aria con recupero di calore: sono macchine utilizzate solitamente per ambienti molto ampi. La pompa di calore lavora quindi sulla differenza di temperatura tra l'aria in entrata e quella in uscita. La circolazione dell'aria è forzata e vi è un recupero di calore. L'efficienza è davvero alta, così come i costi per l'impianto;
- Aria-acqua: queste macchine sono ancora poco sfruttate, nonostante siano in grado di rispondere a tutte le esigenze di un'abitazione: riscaldamento, produzione di acqua calda, condizionamento. I costi per l'installazione sono addirittura inferiori a quelli di una caldaia o di un classico impianto di aria condizionata.
Scegliendo questo impianto sarà però necessario installare anche un sistema di distribuzione dell'acqua: i costi quindi aumenteranno. Se esistesse una classifica di queste macchine, probabilmente questa vedrebbe come vincitrice, al primo posto, la pompa aria-acqua, poi quella aria-aria e solo per ultima la classica caldaia.
Pompa di calore geotermica: cos'è e come funziona?
La pompa di calore geotermica utilizza delle fonti diverse, da quelle viste precedentemente, per creare energia termica. In particolare, usa il terreno o l'acqua che si trova in esso. Il trasporto dell'energia termica può avvenire in due differenti modi: o attraverso un liquido antigelo o sempre attraverso l'acqua.
In base alle tubazioni presenti (aperte o chiuse) possono svilupparsi due processi differenti nella creazione di energia termica. Nel primo si estrae l'acqua da una falda che si trova nel terreno e la si porta allo scambiatore di calore, a quel punto è possibile scaricarla in un corso d'acqua o nella stessa falda di prima o addirittura in un bacino costruito apposta. Nel secondo, invece, è presente un fluido refrigerante che attraversa le tubazioni sotto terra, oppure un liquido antigelo che viene pressurizzato.
Questo sistema è consigliato a tutte quelle abitazioni che possiedono un giardino grande a sufficienza. I costi per l'impianto di questa pompa di calore sono modesti, ma ciò che è importante è che un impianto geotermico è in grado di far risparmiare ben il 40% della bolletta per i consumi energetici.
Pompa di calore elettrica
La pompa di calore è uno strumento in grado di produrre energia termica. Attualmente, come accennato in apertura, esistono due tipi principali di pompe di calore: quella elettrica e quella a gas. La prima è sicuramente la più diffusa nelle abitazioni e negli uffici, questo per i numerosi vantaggi di cui è protagonista. Tuttavia, entrambe le tipologie sono in grado di sfruttare l'energia naturale e gratuita (aria, acqua, terra). Solitamente le macchine elettriche utilizzano come fonte fredda d'energia l'aria esterna, a causa dei costi decisamente più esigui. Ciò nonostante, questo tipo di pompe hanno rendimenti inferiori rispetto a quelle che utilizzano altre sorgenti come terra o acqua.
Ma da cosa è formata una pompa di calore elettrica?
Le sue componenti sono le seguenti: il compressore, il condensatore, l'evaporatore e la valvola d'espansione. Altra parte fondamentale nel processo di riscaldamento è fatta dal cosiddetto “fluido refrigerante”. Quest'ultimo è protagonista di un percorso piuttosto complesso: esso si trova allo stato gassoso, fino a quando viene compresso, aumentando così sia la temperatura sia la pressione. Successivamente, il fluido transita nel condensatore e cede il proprio calore all'acqua o all'aria da riscaldare, passando così dallo stato gassoso a quello liquido. È a questo punto che entra in gioco la valvola d'espansione: riduce la pressione e la temperatura del fluido che così ritorna, almeno in parte, allo stato precedente: quello gassoso. Il colpo finale è effettuato dall'evaporatore che fa tornare completamente gassoso il fluido refrigerante. A questo punto esso può versarsi nuovamente nel compressore e ricominciare il ciclo.
Per verificare il rendimento di una pompa di calore elettrica esiste un preciso coefficiente: il COP (Coefficient of Performance). Nelle pompe di calore elettriche, questo coefficiente indica il rapporto tra la corrente utilizzata e il calore erogato. Le pompe di calore non sono comunque adatte a qualsiasi ambiente e soprattutto a qualsiasi clima. Infatti, più sono basse le temperature esterne, più la macchina fatica ad assorbire calore.
Impianto a pompa di calore: costi e detrazioni fiscali
Il cosiddetto conto termico è storia vecchia ma è possibile comunque accedere alle agevolazioni fiscali per il risparmio energetico. In realtà già da molti anni esiste comunque un altro tipo di incentivazione: la detrazione fiscale del 65%, che vede però la presenza di 10 annualità per il rimborso.
Infine, in Italia, per incentivare ancor di più la presenza di queste macchine, è stata creata una nuova tariffa elettrica ad hoc per tutti coloro che possiedono una pompa di calore elettrica. Grazie a questa introduzione, i proprietari delle macchine risparmieranno centinaia di euro in bolletta.
I prezzi delle pompe di calore elettriche variano moltissimo, a seconda della marca e della grandezza della superficie da riscaldare. Tendenzialmente si va dunque da un minimo di 400 euro ad un massimo di anche 8.000 euro. Un professionista saprà comunque consigliare la macchina più adatta al tipo di abitazione e soprattutto potrà fornire un preventivo gratuito per la manodopera necessaria all'installazione. Le macchine che richiederanno l'installazione di due parti (una da inserire all'esterno e una da inserire all'interno dell'abitazione) avranno costi maggiori.
Pompa di calore: vantaggi e svantaggi
In conclusione, dunque, conviene o non conviene installare nella propria abitazione o nel proprio ufficio una pompa di calore? Per togliere qualsiasi dubbio, ora vedremo dettagliatamente tutti i pro e i contro delle pompe di calore.
Tra i primi vantaggi individuiamo subito quelli di tipo economico: gli incentivi statali.
Innanzitutto, potrete ottenere una detrazione fiscale di addirittura il 65%, grazie alla Legge di Stabilità 2016 che ha prorogato gli incentivi già esistenti.
Andiamo ora oltre ai benefici economici e concentriamoci sul funzionamento degli impianti. Non vi è dubbio, le pompe di calore sono in grado di produrre un'elevata efficienza energetica. Basti pensare che da un unico kWh sono in grado di produrne altri cinque; superando di almeno 5 volte i classici sistemi di riscaldamento. Cosa comporta tutto ciò? Sicuramente un beneficio non indifferente all'ambiente (si riducono le emissioni nocive) e poi ancora un beneficio economico a colui che installa l'impianto. Questa efficienza si traduce infatti in un risparmio che va dal 40% al 70% sulla bolletta. Per quale motivo invece, molti decidono di non installare questi impianti?
Quali sono gli svantaggi principali delle pompe di calore?
Tra i primi “contro” troviamo motivazioni riguardanti lo spazio fisico. Spesso queste installazioni richiedono spazi ampi, e soprattutto spazi esterni. Nel caso in cui un'abitazione mancasse di giardino potrebbero infatti esserci dei piccoli problemi. Anche il rumore prodotto da queste macchine potrebbe diventare motivo di fastidio.
Altro elemento a causa del quale, spesso vengono scelti mezzi di riscaldamento o refrigeramento tradizionali riguarda i costi. Nonostante il gioco ne valga la candela, le pompe di calore hanno comunque dei costi non indifferenti. Spesso dunque alcune famiglie non riescono a coprire le prime spese necessarie. È vero che si ha una forte detrazione, ma è anche vero che questa avviene in 10 annualità e non nel giro di pochi anni.
In conclusione si può affermare con certezza che i vantaggi di una pompa di calore sono tali da consigliarne l'impianto. Coloro che potranno sostenere nell'immediato i costi per la macchina, vedranno comunque poi ritornare, nel lungo termine, le spese effettuate: sia attraverso la detrazione sia grazie al risparmio non indifferente che questi sistemi permettono.
Online è possibile trovare numerose ditte e numerosi professionisti in grado di svolgere il lavoro necessario. Ovviamente sarà possibile farsi preparare dei preventivi (ormai quasi sempre gratuiti), facendo visitare al professionista la zona in cui si desidera installare l'impianto. Nel caso in cui non si possedesse un ambiente esterno, la ditta prescelta sarà comunque in grado di consigliare altre efficienti soluzioni, così da non rinunciare a questo sistema.