Cos’è e come funziona una pompa di calore

La gestione del riscaldamento casalingo in Italia avviene, quasi ovunque, in modo tradizionale, ricorrendo quindi ai classici termosifoni a parete o a dispositivi elettrici. 

Raramente, fatto salvo le costruzioni più recenti, si opta per alternative a minore impatto ambientale ed economico, come il riscaldamento a pavimento o la pompa di calore. 

Oggi è senza dubbio il sistema più efficiente nel trasformare l’energia per il riscaldamento, non stupisce quindi la sua diffusione sempre maggiore a livello mondiale, in particolare nei Paesi Nordici, dove il clima è molto rigido. 

In Italia, come spesso accade per tutte le innovazioni tecnologiche, stenta a decollare, anche se rispetto a qualche anno fa sta iniziando a conquistare piccolissime fette di mercato. 

Ma cos’è la pompa di calore, qual è il suo funzionamento e come può migliorare la gestione economica ed il comfort abitativo della tua futura casa?

Ne parliamo in questo articolo, che ti invito a leggere, oppure, in forma sintetica, nel video che segue. 

Cos’è la pompa di calore

Questa tecnologia deve il suo nome al fatto di essere in grado di trasferire calore da una sorgente a bassa temperatura a un pozzo a temperatura più alta, così come una pompa solleva un fluido da una quota inferiore a una superiore. 

La tecnologia delle pompe di calore è nota e utilizzata fin dagli anni 70, ai tempi delle prime crisi petrolifere – che accesero non pochi campanelli d’allarme sul tema – e oggi è presente sul mercato con diverse soluzioni impiantistiche che la rendono adatta e di facile applicazione per innumerevoli esigenze.

Senza voler scendere troppo nel dettaglio scientifico, è interessante sottolineare una differenza tra la caldaia e la pompa di calore. 

Infatti, mentre la caldaia è stata progettata e nel tempo perfezionata per  raggiungere i limiti dettati dal primo principio della termodinamica –  “l’energia interna di un sistema termodinamico isolato è costante” – la pompa di calore intende raggiungere i limiti dettati dal secondo principio della termodinamica (che probabilmente non raggiungerà mai). 

«È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di trasferire calore da un corpo più freddo a uno più caldo senza l’apporto di lavoro esterno» (formulazione di Clausius)

La pompa di calore non è un semplice sistema split con valvola di inversione estate/ inverno, piuttosto si tratta di un sistema complesso che può servire l’utenza monofamiliare ma anche l’edificio condominiale. 

Pompa di calore: come funziona

Abbiamo spiegato nel paragrafo precedente che la pompa di calore è un dispositivo che consente di trasferire calore da un sistema ad una certa temperatura ad un sistema a temperatura superiore. 

Ma come funziona?

Alla base di questa tecnologia c’è, con le dovute differenze, quella presente in altri dispositivi come il frigorifero o il condizionatore. 

La pompa di calore è caratterizzata da un circuito chiuso, al cui interno passa un liquido chiamato “frigorigeno” il quale, a seconda della temperatura o della pressione, può assumere uno stato liquido, o di vapore. 

Questo circuito chiuso è composto a sua volta da un serie di elementi: 

• un compressore;
• un condensatore;
• una valvola di espansione;
• un evaporatore

Ogni componente ha un suo ruolo fondamentale. 

1. Il compressore consente di aumentare la pressione che agisce sul fluido frigorigeno, provocando il suo riscaldamento. Il calore prodotto viene, quindi, assorbito;
2. Dopo aver attraverso il compressore, il fluido raggiunge il condensatore, passando dallo stato gassoso a quello liquido, rilasciando calore precedentemente assorbito;
3. A questo punto, il fluido giunge alla valvola di espansione, trasformandosi in parte in vapore, raffreddandosi;
4. infine, il fluido assorbe calore dall’esterno ed evapora completamente. 

Questa ricostruzione grafica elaborata dall’ENEA può essere utile per visualizzare il processo appena descritto. 

Quindi, ricapitolando, la pompa di calore ha bisogno di energia elettrica per azionare il compressore, che andrà a scaldare il fluido. Questo calore viene assorbito dall’acqua o dall’aria presente nel sistema evaporando, trasferendosi al mezzo da riscaldare nel condensatore. 

Perché scegliere un sistema a pompa di calore? 

Secondo quanto riportato dall’Enea in un opuscolo informativo dedicato proprio alla pompa di calore, 

“L’energia impiegata nel settore civile (residenziale e terziario) per il riscaldamento degli ambienti e dell’acqua sanitaria, rappresenta circa il 20% del consumo energetico totale italiano.” 

Solitamente, questa energia viene prodotta partendo da combustibili fossili, che sappiamo essere molto inquinanti. 

Le nuove normative – ma anche le esigenze sempre più evidenti del Pianeta – impongono soluzioni alternative e a minore impatto ambientale. 

“La pompa di calore, grazie alla sua capacità di funzionare anche come condizionatore d’aria, rappresenta un mezzo per migliorare il livello di comfort degli ambienti abitativi e di lavoro.”

In effetti, per funzionare una pompa di calore necessita senza dubbio di di energia, ma quella che trasferisce all’interno dell’ambiente sotto forma di calore è maggiore rispetto a quella che consuma, garantendo, in tal modo, un ragguardevole risparmio. 

Per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh (2.580 kcal) di calore al mezzo da riscaldare.

Pompe di calore: una tecnologia ecosostenibile

Sfruttando l’aria e l’acqua presente nell’ambiente, nelle falde acquifere o nel terreno, le pompe di calore sono state riconosciute, ufficialmente, come tecnologie che impiegano energie rinnovabili.

I sistemi a pompa di calore costituiscono il sistema di climatizzazione a ciclo annuale attualmente più efficiente ed efficace, ed impiegano per il loro funzionamento circa il 75% di energia rinnovabile.

Le pompe di calore, a differenza dei sistemi termici a combustione, offrono inoltre il vantaggio di poter essere utilizzate come climatizzatori durante la stagione calda: in estate invertono il loro funzionamento e trasferiscono il calore dall’edificio verso l’esterno, raffrescando gli ambienti.

L’adozione di un impianto di climatizzazione con pompa di calore fa anche crescere, evidentemente, la classe energetica dell’edificio, consentendo il raggiungimento di classi elevate tanto nelle nuove costruzioni che in quelle esistenti.

Inoltre, migliora la qualità dell’aria nelle grandi aree urbane poiché l’inquinamento dovuto alla produzione di energia per il funzionamento di questi sistemi è delocalizzato.

Pompa di calore: 3 vantaggi da non sottovalutare

Abbiamo visto cos’è e come funziona una pompa di calore, non resta che indicare i tre principali vantaggi derivanti dall’impiego di un tale sistema per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti. 

Vantaggio n.1

Il primo vantaggio, come abbiamo visto, è la sostenibilità ambientale.

La pompa di calore è in grado di climatizzare gli ambienti in maniera sostenibile, perché trasferisce calore da una sorgente di energia gratuita e rinnovabile. 

Raccogliere energia termica gratuita da una sorgente rinnovabile permette di ridurre le emissioni di CO2, ovviamente a vantaggio dell’ambiente.

Vantaggio n.2

Il secondo vantaggio è il risparmio.

Oltre al basso impatto ambientale, produrre energia termica utilizzando una fonte rinnovabile assicura un notevole risparmio sui costi di gestione.

Un ottimo abbinamento, inoltre, lo si ottiene con l’impianto fotovoltaico, che produce l’energia elettrica necessaria per il funzionamento della pompa di calore, con la possibilità di eliminare del tutto la bolletta del gas e realizzare una casa completamente elettrica!

Vantaggio n.3

Il terzo vantaggio, infine, deriva dal fatto che l’utilizzo delle pompe di calore non è stagionale, ma adatto ad ogni periodo dell’anno.

Questo vuol dire che con un unico impianto potrai riscaldare casa in inverno e rinfrescarla in estate, tenendo sempre bassi i costi in bolletta e riducendo l’impatto ambientale dell’immobile. 

Conclusioni

La pompa di calore è una soluzione in grado di unire risparmio energetico, efficienza e rispetto dell’ambiente. 

Certo, l’installazione è più complessa rispetto ad un semplice impianto di climatizzazione tradizionale, ma affidandosi a tecnici specializzati si può ottenere il risultato sperato. 

Noi di Nuklia abbiamo deciso di investire in questa tecnologia, dotando i nostri immobili con sistemi a pompa di calore.