Pompe di calore e acqua calda

Impianti di produzione acqua calda

Come è avvenuto negli anni passati in molti Paesi, anche in Italia negli ultimi anni si stanno diffondendo, rapidamente, molti generatori per gli impianti tecnologici che sono costituiti da pompe di calore ed accumulatori per i quali l'integrazione ha raggiunto livelli considerevoli.

Un impianto per la produzione e l'utilizzo di energia termica negli edifici, sia per la climatizzazione sia per la produzione di acqua calda sanitaria, generalmente, è costituito da uno o più generatori, da terminali, da scambiatori di energia e da tubi ed accessori di connessione tra tali elementi.

Tutto ciò è monitorato e regolato da un sistema elettronico e da un insieme di sensori che tengono conto delle esigenze degli utenti e della disponibilità o meno delle diverse fonti di energia, nel caso degli impianti a fonti rinnovabili.

Le parti più ingombranti di tali impianti sono costituite dai generatori, quasi sempre caldaie e pompe di calore e talvolta dagli accumulatori o volani termici che possono essere integrati da pannelli solari termici e fotovoltaici che ingombrano tetti e solai di copertura.

È possibile trovare in commercio sistemi costituiti da monoblocchi che possono essere installati anche all'interno degli edifici, facendo così sparire la classica motocondensante posta all'esterno, riducendo anche l'impatto estetico per soddifare le richieste di energia termica.

Un unico blocco di un'altezza di circa 2m, come quello nella foto, può contenere un serbatoio di accumulo fino a 300 litri, la pompa di calore, le predisposizioni per il solare termico, talvolta anche la possibilità di integrazione con una resistenza elettrica, per riscaldare l'acqua in casi di temperature esterne molto basse e gli attacchi aria per lo scambio energetico della pompa di calore con l'aria esterna.

Temperatura acqua calda sanitaria e riscaldamento

La parola inverter richiama subito alla mente la tipologia corrispondente di compressori, che presenti obbligatoriamente in tutte le pompe di calore dal 2013, sono capaci di adattare gli assorbimenti di corrente in funzione dell'energia termica richiesta, rispetto a quelli con tecnologia on/off, sia per la produzione di acqua calda sanitaria sia per il riscaldamento.

Circa l'acqua calda sanitaria per la maggior parte delle persone va bene un limite massimo di temperatura compreso tra 40 e 45 °C, mentre per gli impianti di riscaldamento la temperatura dipende dalla tecnologia dell'impianto.

In linea di massima, i sistemi a pompa di calore sono in grado di produrre acqua calda fino a 55°C ed acqua refrigerata per il condizionamento estivo in un range di temperatura tra 5 e 20 °C.

In relazione a tali valori ricordiamo che 45/50 °C costituiscono i valori di acqua in mandata per un tipico impianto di riscaldamento a fancoil, mentre 7 °C e 12 °C in ritorno costituiscono i riferimenti per la mandata ed il ritorno dell'acqua nello stesso impianto per il condizionamento estivo.

I valori per il riscaldamento diminuiscono significativamente, 30/35 °C in mandata, per gli impianti a pannelli radianti, osserviamo che, qualora ci fossero esigenze per il riscaldamento tali da richiedere temperature maggiori a quelle descritte, sarà sempre possibile l'integrazione con una caldaia, naturalmente a condensazione.

Case ad energia zero ed acqua calda

Tutto quanto descritto sopra, come accennato, è finalizzato a ridurre la spesa energetica, tuttavia, negli ultimi anni il notevole incremento delle misure adottate per l'isolamento degli edifici nuovi o di quelli sottoposti a ristrutturazioni, spesso con l'ausilio di pannelli isolanti nelle pareti e nei solai ed infissi con trasmittanze bassissime, ha condotto a delle situazioni nuove e particolari per il dimensionamento delle pompe di calore.

Infatti, si è largamente diffuso e spesso realizzato nel nostro Paese il modello di casa ad energia zero che trae origine dai Paesi nordici europei, particolarmente freddi.

Per energia zero si intende soprattutto una drastica riduzione dell'energia necessaria a metro quadro su base annua per far fronte alle esigenze di climatizzazione, raggiungendo valori di circa 30/35 kWh/mq annui che, nominalmente, sono associati allo zero.

In questi casi, fissati i metri quadrati per l'edificio di riferimento ed il numero di persone che mediamente lo occupano, mentre l'energia per il riscaldamento si riduce notevolmente, quella necessaria per l'acs (acqua calda sanitaria) diventa l'aliquota più pesante sul bilancio energetico dell'edificio.

Tali considerazioni diventano determinanti in fase di progettazione per la scelta della pompa di calore a servizio dell'impianto di riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria.

Concludiamo osservando che molti sistemi integrati, come quelli descritti sopra, sono costituiti da un monoblocco contenente due accumuli, uno per l'acqua calda sanitaria e l'altro per il riscaldamento.

In tali casi la pompa di calore che lavora su un solo accumulo alla volta, come per le caldaie, darà sempre priorità alla produzione di acqua calda sanitaria rispetto all'acqua per l'impianto di riscaldamento.