Climatizzazione con Caldaia e Pompa di Calore
Le pompe di calore che costituiscono alcune delle soluzioni più efficienti per la climatizzazione degli ambienti e per la produzione di acqua calda saniataria grazie alla possibilità di recupero dell'energia dall'aria esterna agli edifici, sia in estate che in inverno, sono macchine considerate come sistemi parzialmente a fonte rinnovabile di energia, a differenza ad esempio dei pannelli solari termici e fotovoltaici che sono sistemi che funzionano completamente a fonti rinnovabili di energia.
È nota, già da diversi anni, la possibilità di integrazione delle pompe di calore con altri sistemi, come le caldaie, i pannelli solari etc.
Tali integrazioni danno forma a sistemi in grado di massimizzare l'energia rinnovabile, disponibile in diversi periodi dell'anno o nell'arco della stessa giornata, tra cui principalmente la luce ed il calore della radiazione solare ed il calore recuperabile dall'aria, anche quando questa ha una temperatura di pochi gradi centigradi al di sopra dello zero.
Considerando, ad esempio, il caso di un impianto idronico, che ha come fluido termovettore l'acqua e come terminali dei fancoil o delle superfici radianti il generatore potrebbe essere tanto una caldaia quanto una pompa di calore o entrambe insieme con l'integrazione di uno o più pannelli solari termici.
In tal caso, la scelta dell'attivazione di un generatore o dell'altro, è una cosa che potrebbe essere fatta manualmente, ma richiederebbe da parte delle persone interessate un monitoraggio ed una valutazione sui rendimenti delle macchine, più o meno continui, in funzione delle condizioni climatiche contingenti.
La soluzione più naturale, ed in questi ultimi anni anche più economicamente accessibile, è quella di affidare il sistema integrato ad un gestore elettronico di sistema che grazie ad un insieme di sensori riesce a fare la scelta, economicamente più vantaggiosa tenendo conto delle condizioni climatiche esterne all'edificio servito e quelle microclimatiche desiderate, ottenendo, così, il massimo beneficio possibile, riducendo le spese e limitando le immissioni di sostanze inquinanti in ambiente.
I parametri di valutazione di un gestore elettronico di un sistema integrato, per la scelta del sistema, da attivare come generatore termico, sono sia tecnici che economici, quelli tecnici vengono acquisiti grazie a dei sensori, mentre, quelli economici vengono impostati dall'utente.
Tra questi ultimi ci sono, ad esempio, i costi del combustibile (metano o gpl) per la caldaia ed il costo dell'energia elettrica per il funzionamento della pompa di calore. Le valutazioni vengono fatte, naturalmente, anche tenendo conto dei rendimenti dei vari sistemi.
Tipicamente, grazie ad un sensore di temperatura, come la sonda esterna della caldaia o quella della pompa di calore, il sistema acquisisce la temperatura ambiente esterna ed individua la temperatura dell'acqua di mandata dell'impianto, inoltra, individua lo stato nel quale dovrebbe trovarsi l'impianto data la temperatura interna impostata dall'utente.
Parametri Tecnici ed Economici del Gestore
Per le valutazioni economiche, il dato fondamentale per le valutazioni è il COP (Coefficient of Performance), oramai, sostituito dal più accurato SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) che descrive le prestazioni in riscaldamento per una pompa di calore. Il parametro duale è l'EER (Energy Efficiency Ratio) sostituto dal SEER che non consideriamo nella valutazione essendo relativo al condizionamento estivo.
SCOOP e SEER sono descritti per tutte le macchine e condizionatori ad inverter.
In prima approssimazione, il pareggio economico, ossia, l'equivalenza tra i consumi economici di una caldaia a condensazione, a metano, ed una pompa di calore si ha per un COP di circa 2,5.
Facciamo riferimento ad una situazione invernale, con una temperatura esterna superiore a 0 °C che costituisce un limite di funzionamento per una pompa di calore.
In tal caso, se la richiesta di energia termica in casa, è tale per cui il COP scende al di sotto del valore di equilibrio descritto sopra, significa che i rendimenti della pompa stanno calando perché sta crescendo il consumo di energia elettrica.
Il gestore dell'impianto provvederà a spegnere la pompa di calore e contemporaneamente accenderà la caldaia, con il conseguente vantaggio economico, del consumo di metano rispetto all'energia elettrica.
Generalmente, si programma il gestore elettronico per un tempo limite massimo entro il quale far lavorare la pompa di calore prima di passare all'utilizzo della caldaia, eventualmente, si considera anche la possibilità di integrare il funzionamento della pompa di calore con una resistenza elettrica.
Osserviamo, concludendo, che lo stesso meccanismo, in prima approssimazione, vale anche per la produzione di acqua calda sanitaria.
È nota, già da diversi anni, la possibilità di integrazione delle pompe di calore con altri sistemi, come le caldaie, i pannelli solari etc.
Facciamo riferimento ad una situazione invernale, con una temperatura esterna superiore a 0 °C che costituisce un limite di funzionamento per una pompa di calore.
