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30 Novembre 2010
Pompe di calore: come utilizzare il climatizzatore anche per il riscaldamento
(Luca Gorno - responsabile area marketing di prodotto di Daikin Italy)

Le pompe di calore possono trovare applicazione nella climatizzazione completa degli ambienti residenziali, in alternativa ai sistemi convenzionali composti da caldaia più sistemi di raffrescamento: hanno manutenzione ridotta e consentono risparmi energetici e riduzione dei costi di esercizio.

Pompe di calore aria-aria

Le pompe di calore aria-aria utilizzano lʼaria come sorgente termica e sono in grado di conferire allʼambiente domestico condizioni di comfort, riscaldando in inverno e raffrescando in estate. Sono macchine efficienti, in grado di trasferire calore da un ambiente a temperatura più bassa, a uno a temperatura più alta. Le pompe di calore aria-aria sono composte da due unità separate, una interna e una esterna collegate tra loro da tubazioni nelle quali circola il fluido refrigerante. L'energia impiegata per farle funzionare è solamente elettrica.

Alcuni accorgimenti per un loro ottimale utilizzo

• Durante il funzionamento invernale, il corretto orientamento delle alette di ventilazione rende maggiormente uniformi le temperature nei locali. Se lʼunità interna è a parete, è consigliata la proiezione verso il basso dellʼaria riscaldata poiché essendo più leggera, tenderebbe naturalmente a migrare verso lʼalto generando una stratificazione. Nel caso invece di una tipologia a pavimento, il fenomeno fisico di migrazione verso lʼalto risulta compensato in quanto lʼemissione dellʼaria calda avviene dal basso;

• attenzione particolare deve essere data anche allʼintensità di ventilazione: un flusso eccessivo crea moti dʼaria che, facilmente percepibili dagli utenti, possono risultare fastidiosi;

• il funzionamento ottimale della pompa di calore dipende anche da una buona manutenzione ordinaria affidata allʼutente. La semplice pulizia periodica dei filtri dello split interno assicura lʼefficacia dello scambio termico, ma soprattutto ne facilitano lʼazione purificante, requisito essenziale durante la fase di riscaldamento domestico invernale. Eʼ importante che la ventilazione sulla macchina esterna non sia impedita da barriere fisiche di qualsiasi genere (sacchetti, foglie secche, ecc.). Si suggerisce quindi di verificare ciclicamente se la griglia di protezione è interessata da varie occlusioni di materiali impropri;

• in autunno, nel passaggio dalla modalità raffrescamento a riscaldamento è buona norma accertarsi del corretto deflusso dellʼacqua di condensa che può generarsi sullʼunità esterna operante in riscaldamento. Tale fenomeno si manifesta quando lʼaria impatta sulla superficie fredda dello scambiatore; si suggerisce perciò di drenare lʼacqua mediante un tubo allacciato al raccordo fornito in dotazione con lʼunità, al fine di indirizzarne lo scarico. Questo accorgimento previene la formazione di pozze dʼacqua sul pavimento del balcone o terrazzino su cui è posata la macchina, o spiacevoli gocciolamenti qualora la stessa sia ubicata in quota mediante staffe.

Il risparmio energetico

L'applicazione delle pompe di calore nella climatizzazione ambientale può essere economicamente conveniente poiché comporta un minor tempo di ammortamento dell'impianto grazie ai maggiori risparmi sui costi energetici e al fatto di dover ricorrere a un unico impianto per il riscaldamento invernale e il raffrescamento estivo.

Uno dei maggiori vantaggi offerti dalle pompe di calore risiede nellʼautonomia di gestione del singolo terminale, aspetto difficile da scorgere su sistemi di riscaldamento tradizionali alimentati da caldaie. Ma la prerogativa principale delle pompe di calore risulta indubbiamente il superiore risparmio energetico.

Il notevole risparmio energetico della pompa di calore si registra particolarmente durante le mezze stagioni. Quando le temperature esterne non sono troppo rigide, cioè il salto termico rispetto allʼambiente interno non è così rilevante, le pompe di calore sono in grado di esprimere la massima perfomance con un assorbimento minimo.

L'efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione indicato con la sigla C.O.P. (Coefficient Of Performance) che indica il rapporto tra l'energia prodotta (calore ceduto all'ambiente da riscaldare) e l'energia (elettrica) consumata per far funzionare la macchina. L'efficienza di una pompa di calore, nel funzionamento a freddo è misurata dall'Indice di Efficienza Elettrica EER (Energy Efficiency Ratio).

Il C.O.P. è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento, le performance sono apprezzabili quando i COP superano il valore di 2,5. Questo vuol dire che per 1 kW di energia elettrica assorbita, la macchina erogherà almeno 2,5 kW di potenza per riscaldare.

Pompe di calore aria-acqua

Le pompe di calore aria-acqua utilizzano lʼaria come sorgente termica e sono in grado di offrire riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria tutto l’anno. Il calore generato viene trasferito al circuito idraulico (all’acqua) in modo da alimentare terminali di riscaldamento e raffrescamento, quali pavimenti radianti, fancoil o radiatori, e riscaldare l’acqua per usi sanitari in appositi accumuli(serbatoi di accumulo acqua calda sanitaria).

Le pompe di calore aria-acqua sono composte da tre unità, una esterna, una interna ed un accumulo di per la produzione dell’acqua calda sanitaria. L'energia impiegata per farle funzionare è solamente elettrica e il sistema copre tutte le esigenze di climatizzazione e acqua calda sanitaria.

L'integrazione con le fonti rinnovabili

Per il riscaldamento, la climatizzazione e la produzione di acqua calda sanitaria di unità abitative (dalla villettta fino al condominio), la soluzione migliore attualmente sul mercato è quella che comporta uno sfruttamento completo dell'energia solare. La combinazione di solare termico, fotovoltaico e pompa di calore aria-acqua permette di utilizzare l'energia del sole in forma sia diretta, sia indiretta con grandi vantaggi in termini di ecocompatibilità, risparmio energetico e dei costi di esercizio.

In particolare:

a) la pompa di calore estrae il calore presente nell'ambiente esterno per il riscaldamento/raffrescamento ambiente e l'acqua calda sanitaria;
b) il solare termico copre parte del fabbisogno di acqua calda sanitaria e offre anche una integrazione al riscaldamento degli ambienti;
c) il fotovoltaico produce  l'energia elettrica necessaria al funzionamento della pompa di calore.

L’abbinamento di fotovoltaico alla pompa di calore consente di moltiplicare l’energia prodotta tramite fotovoltaico. Se produciamo un kWh elettrico con il fotovoltaico e disponiamo di una pompa di calore altamente  performante con COP (coefficiente di performance) pari a 4 possiamo produrre gratuitamente 4 kWh termici di calore da utilizzare per il riscaldamento ambiente o la produzione di acqua calda sanitaria.

Il binomio solare termico-pompa di calore consente di ottimizzare ulteriormente le performance della pompa di calore perché, grazie al solare, i tempi in cui la pompa di calore lavora con minore efficienza per la produzione di acqua calda a temperatura superiore vengono ridotti.

L'evoluzione dell'elettronica nelle pompe di calore a Inverter ha reso le macchine aria-acqua (con unità esterna uguale a quella dei climatizzatori tradizionali e quella interna che effettua il trasferimento dell'energia all'acqua per l'alimentazione dei terminali di riscaldamento/ raffrescamento) estremamente efficienti anche con temperature esterne alquanto rigide (fino a -15° C). Inoltre, rispetto alla tecnologia geotermica che presenta elevati costi di installazione, fino al doppio, questi sistemi comportano investimenti senza dubbio più contenuti e quindi tempi di rientro ridotti.

A questo si aggiunge il vantaggio di disporre in un unico impianto di tre servizi: il riscaldamento, la climatizzazione e l'acqua calda sanitaria. L’integrazione dei sistemi di climatizzazione e riscaldamento (per il cui funzionamento si utilizza un’unica  pompa di calore) risulta quindi effettivamente conveniente sia in termini di costo delle macchine, sia di installazione e sia per gli  spazi dedicati che risultano ridotti. Basti pensare che avvalendosi di sistemi tradizionali, per offrire gli stessi servizi a un’abitazione, è necessaria l'installazione di una caldaia e di un sistema multisplit per il condizionamento.

Nel caso di nuove costruzioni e quindi in abbinamento a terminali a bassa temperatura, le pompe di calore risultano estremamente efficienti (con COP maggiore di 4 con mandata a 35°C). Anche per la combinazione con terminali ad alta temperatura, come i vecchi radiatori, l’attuale offerta include pompe di calore altamente  performanti (con COP pari a 3 anche con mandata a 65°C) che producono acqua calda fino a 80°C.

Un esempio: prendiamo in considerazione una casa autonoma in provincia di Pavia che esprime un fabbisogno di 18.000 kWh termici per il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria. Partendo da una soluzione iniziale con caldaia a gasolio la spesa annua si aggira intorno ai 3000 € per entrambi i servizi. La sola sostituzione del generatore con una pompa di calore ad alta temperatura, capace di lavorare sui terminali (radiatori) esistenti, ridurrebbe la spesa di oltre il 50% anche utilizzando una tariffa elettrica che non prevede un contatore dedicato. Nel caso in cui si utilizzi un contatore con tariffa BTA (Bassa Tensione altri usi) è possibile risparmiare fino a oltre il 60%. Con un investimento di circa 12.000 euro e gli incentivi del 55%, il tempo di rientro d'investimento è di circa 5 anni.

Un sistema a sola alimentazione elettrica presenta altri importanti vantaggi poiché non necessità di locali tecnici dedicati, di canne fumarie ed elimina tutti i problemi di approvvigionamento di combustibile.

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