Pompe di calore per riscaldamento, funzionamento, vantaggi e svantaggi

Riscaldamento ed efficienza energetica

Il risparmio energetico è l'argomento più affrontato oggi in edilizia a tutela dell'ambiente e dell'economia; le tradizionali caldaie stanno scomparendo in vista di nuovi sistemi di climatizzazione basati sulle pompe di calore: macchine impiegate per riscaldare un ambiente durante la stagione invernale, per raffrescare nella fase estiva, per produrre acqua calda sanitaria ACS.

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Pompe di calore REHAU

Pompe di calore monoblocco REHAU

Pompe di calore by REHAU

Pompe di calore VAILLANT

Pompe di calore e tecnologie VAILLANT

Pompe di calore by VAILLANT

Le pompe di calore differiscono in base alla loro applicazione e generalmente, mediante l'utilizzo di energia elettrica, trasferiscono energia termica da una sorgente a temperatura più bassa a una più alta, sono inoltre dispositivi che consentono il passaggio di calore tra due ambienti con differenza di temperatura, con gradiente termico.


In linea generale una pompa di calore funziona grazie a un liquido refrigerante che passa attraverso un compressore, evapora assorbendo del calore, dallo stato liquido si trasforma in gas, prosegue in un condensatore che, sottraendogli calore, lo condensa e lo riporta nuovamente allo stato liquido dopo il passaggio attraverso una valvola di laminazione detta anche di espansione.

Tipi di pompe di calore

Le pompe di calore si distinguono secondo il tipo di mezzo esterno da cui estrarre calore: aria, acqua oppure lo stesso terreno.


Le pompe di condizionamento ad aria possono essere di due tipi aria-aria o aria-acqua, le più diffuse sono certamente le prime, che estraggono calore dall'aria e lo riversano all'interno o all'esterno di un edificio secondo la stagione.

Sono le più diffuse giacché l'aria è presente ovunque, ma richiedono dispositivi di sbrinamento nel caso si utilizzi l'aria esterna che può trovarsi in alcuni periodi dell'anno a 0°C, oppure un sistema di purificazione quando si utilizza aria interna viziata e calda.

Le pompe di calore ad acqua non risentono dei cambiamenti climatici ma hanno bisogno invece di un buon sistema di adduzione.

Nel caso in cui la sorgente è la terra, mezzo che ha il vantaggio di assorbire l'energia termica del sole e non risentire degli sbalzi di temperatura dell'aria, occorre avere dei tubi orizzontali a circa 1.5 m di profondità e l'estensione superficiale del terreno deve essere due o tre volte superiore a quella dell'ambiente da climatizzare.

Se la pompa di calore soddisfa l'intero fabbisogno termico utile alla climatizzazione degli ambienti, ci si trova dinanzi a una tipologia monovalente; diversamente, esistono modelli bivalenti quando s'incrementa l'utilizzo con un altro sistema tipo quello di una caldaia tradizionale elettrica o a gas, che copre il fabbisogno termico specie con temperature sotto zero.

Le pompe di calore si classificano anche in base alle taglie, ovvero secondo la potenza che può essere piccola se inferiore a 2 kW, media da 10 a 20 kW, grande quando va oltre i 20 kW.
Le piccole sono impiegate per stanze singole, le medie per locali più grandi o per servire più ambienti, le grandi per climatizzare interi appartamenti, uffici o negozi.

Il video soprastante spiega ulteriormente il funzionamento generale delle pompe di calore, sia che esse utilizzino l'energia gratuita e rinnovabile dell'aria, del terreno o dell'acqua di falda, nel pieno rispetto ambientale.

La prestazione di una pompa di calore, la cosiddetta resa, è espressa mediante il coefficiente di prestazione COP che è dato dal rapporto tra energia resa, il calore fornito alla sorgente d'interesse e l'energia elettrica o di altro genere consumato.
Ad esempio, se il coefficiente è pari a 4 significa che per ogni kWh di energia elettrica consumata, la pompa di calore fornisce calore pari a 4 kWh.

Pompe di calore inverter

Anni addietro i climatizzatori erano caratterizzati dal sistema on-off e non dall'attuale inverter che adatta il regime di rotazione del compressore in modo autonomo ,secondo le condizioni dell'ambiente e dunque modulando continuamente la potenza e la velocità della macchina stessa.


Ciò consente di risparmiare notevolmente energia elettrica, circa il 30%, con una resa più efficiente, un funzionamento più rapido e silenzioso. L'inverter è in sostanza un apparato elettronico che durante la fase lavorativa fa in modo che l'assorbimento elettrico vari da un picco massimo aduno minimo, passando da fasi intermedie prima di spegnersi.

Inoltre, converte la corrente continua in alternata variandone la frequenza secondo la potenza di cui si ha bisogno, così da far lavorare il motore e circolare la giusta quantità di gas utile a generare l'aria adatta per la temperatura impostata.

Pompe di calore a gas

Se il compressore di una pompa di calore elettrica è attivato da un motore elettrico, quello di una pompa di calore a gas è mosso da un motore a gas naturale. Entrambi hanno meccanismi simili e trasportano il calore da un ambiente all'altro secondo il gradiente termico e per mezzo del già citato fluido refrigerante che compie ciclicamente il percorso sopra descritto.


Il motore a gas di una pompa di calore funziona un po' come quello di un'automobile che genera un calore utile proprio al riscaldamento e con la possibilità di essere invertito secondo le necessità di generare aria refrigerante oppure calda.

Pompe di calore geotermiche

Le pompe di calore geotermiche si alimentano con il calore derivato dal terreno e dall'acqua in esse contenuta, hanno la necessità d'installare un percorso di tubi nel terreno a circuito aperto oppure chiuso.

Il circuito è aperto se si preleva acqua da una falda sotterranea, la si conduce allo scambiatore di calore per poi immetterla nuovamente nella stessa falda o in un corso d'acqua.
Il sistema è chiuso quando il calore è intriso nel terreno ed è intercettato dalla rete di tubazioni continue sotterranee aventi al loro interno il liquido refrigerante pressurizzato e a bassa temperatura.

Questo genere di pompe elabora un ciclo di riscaldamento a espansione diretta quando il calore assorbito dal fluido refrigerante, direttamente dal sottosuolo, entra prontamente nel compressore, diversamente dalle pompe di calore che usano l'acqua il cui calore è condiviso anche con un primo scambiatore di calore.


Il sottosuolo non subisce sbalzi repentini di temperatura come l'aria e pertanto non si ha la necessità d'inserire uno sbrinatore; in più, il compressore è solitamente posto all'interno di un edificio.

Le pompe di calore geotermiche hanno un coefficiente di prestazione variabile da 3.6 a 5.2 e un rapporto di efficienza energetica tra 3.4 e 5, un costo d'installazione doppio rispetto alle caldaie tradizionali ma con una garanzia di risparmio energetico pari al 40% rispetto ai sistemi ad aria, più una durata media di 25 anni.

Dove acquistare le pompe di calore

Le pompe di calore si trovano presso le aziende specializzate nel riscaldamento dell'acqua sanitaria e nel condizionamento ambientale, società che pertanto commercializzano prodotti di varie tipologie, modelli e colori adatti all'arredo di ogni casa.
Vaillant propone diversi sistemi compatti con pompe di calore aria/acqua monoblocco, per acqua calda sanitaria ad accumulo, macchinari caratterizzati da soluzione salina/acqua oppure acqua/acqua.


Un esempio tra suoi prodotti è flexoTHERM exclusive soluzione salina/acqua, soluzione per riscaldare, raffrescare e produrre acqua calda sanitaria in abitazioni monofamiliari e villette, in nuove costruzioni dove si desidera coprire il 50% del fabbisogno totale con fonti rinnovabili evitando l'utilizzo delle fonti fossili e nel rispetto dei requisiti di legge del decreto legislativo 28/2012.

Grazie all'intelligente funzione PV ready si può sfruttare l'energia fotovoltaica aumentando l'alto consumo di energia elettrica prodotta dal sole e incrementando la convenienza economica del proprio impianto fotovoltaico.

FlexoTHERM è tra i prodotti Green IQ cioè tecnologie per la climatizzazione ad alta efficienza, ottimizzate in modo intelligente per ottenere consumi più bassi possibili e costi di esercizio ridotti, connettività per garantire una gestione ottimizzata del comfort e sostenibilità.

La scelta attenta dei materiali e l'isolamento acustico a elevate prestazioni rende il prodotto efficiente e silenzioso in qualsiasi condizione di lavoro del compressore; le nuove pompe di calore possono funzionare in modalità raffrescamento attivo o sfruttando gratuitamente l'energia del terreno, realizzando un raffrescamento passivo senza l'attivazione del compressore ma con l'uso di un accessorio fornito dall'azienda che consente di non sprecare energia elettrica.


Anche con le pompe di calore Rehau l'energia è sfruttata sempre al massimo delle sue potenzialità; difatti, con un'unica pompa di calore è possibile soddisfare ogni esigenza in termini di riscaldamento e raffrescamento, ricavare energia in parte gratuita e senza emissioni nocive direttamente dall'ambiente, ricavare da quest'ultimo circa il 75% del calore prodotto dall'impianto di riscaldamento mentre il restante 25% è sotto forma di corrente elettrica.

Tra le diverse pompe di calore da loro realizzate, quelle Aria/Acqua Monoblocco hanno potenze variabili tra i 6 e i 33 Kw, adatte sia per l'installazione esterna o interna oppure per entrambe le modalità d'installazione, prevedendo le funzioni di produzione dell'acqua calda sanitaria, riscaldamento e raffrescamento.

I sistemi a split sono invece macchine con potenze da 5.5 a 17 kW, costituite sempre da due unità separate di cui una unità esterna ad espansione diretta ed una interna in grado di produrre acqua calda ad uso riscaldamento o ad uso sanitario.
L'unità esterna può essere sistemata a grande distanza, fino a 30 m dall'unità interna.

I prodotti REHAU presentano diversi vantaggi quali: prestazioni elevate, un unico apparecchio per l'espletamento di più funzioni, design moderno, ventilatore radiale a velocità regolabile, collegamento idraulico flessibile, regolazione semplice e intelligente, pompa di carico accumulatore integrato, regolazione della temperatura di mandata in funzione di quella esterna.


In conclusione, è possibile asserire che le pompe di calore rientrano tra quelle tecnologie che offrono la possibilità di ridurre il peso delle bollette, usufruiscono di detrazioni fiscali e soddisfano in pieno le esigenze climatiche di ambienti domestici e non solo, nel rispetto ambientale.