Come funziona una pompa di calore?

Transizione energetica, sostenibilità, riscaldamento globale: temi di grande attualità che spingono Istituzioni e Produttori a studiare e realizzare nuove tecnologie capaci di abbandonare l’impiego di combustibili fossili in favore di fonti rinnovabili, pulite e gratuite. 

Le pompe di calore rientrano in queste nuove soluzioni. Anche grazie alle detrazioni fiscali  (Conto Termico 2.0, Ecobonus, Bonus Casa, Super Ecobonus, Sconto in Fattura) sono uno strumento molto interessante per ristrutturare la propria abitazione aumentando la classe energetica.

Cos’è una pompa di calore?

È una macchina elettrica che produce riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria, utilizzando energia termica proveniente da fonti rinnovabili esterne (come l’aria, l’acqua e il sottosuolo). In questo modo la pompa di calore sfrutta fonti rinnovabili ed evita i combustibili fossili.

Ci sono vari tipi di pompe di calore.

Per distinguerli, per prima cosa, possiamo partire con la fonte energetica che viene utilizzata. Vediamoli insieme:

1. Pompa di calore aria-acqua o idronica:
   usa l’energia termica presente nell’aria esterna per trasferirla all’acqua dell’impianto.
   
   
2. Pompa di calore aria-aria:
   trasferisce l’energia termica tra l’aria esterna e l’aria interna per raffrescare o riscaldare gli ambienti (per esempio, i condizionatori split).
   
   
3. Pompa di calore acqua-acqua:
   impiega l’energia termica dell’acqua di falda.
   
   
4. Pompa di calore terra-acqua o geotermica:
   utilizza l’energia termica proveniente dal suolo.

Le pompe di calore Rinnai sono aria-acqua : forniscono riscaldamento dell'edificio, l'acqua calda per doccia e cucina e, nel ciclo inverso, producono acqua fredda per il raffrescamento.

Come funziona una pompa di calore aria-acqua?


La cosa più semplice per comprendere il funzionamento di una pompa di calore aria-acqua è pensare al frigorifero. Infatti, la pompa di calore impiega l’aria esterna che trasferisce il calore da un fluido più freddo (l’aria esterna appunto) ad uno più caldo, ovvero l’acqua dell’impianto di riscaldamento e sanitario.

La pompa di calore può essere utilizzata per il raffrescamento, poiché è in grado di trasferire il calore da un fluido più caldo (l’acqua dell’impianto) ad uno più freddo (l’aria esterna), con lo stesso principio base di funzionamento di un frigorifero.

Attraverso un compressore interno, all’unità viene compresso un gas e l’aumento della pressione genera calore. Viceversa, l’espansione del gas precedentemente compresso crea refrigerio. Lo stesso meccanismo, la stessa macchina, con procedimento invertito, viene utilizzata, dunque, sia per produrre calore con l’elettricità, sia per raffrescare gli ambienti.

In presenza di temperature rigide e al di sotto dello zero, la pompa di calore può attivare automaticamente una resistenza aggiuntiva integrata che impiega corrente elettrica. Proprio per questo motivo, in zone caratterizzate da inverni freddi, si può valutare di abbinare la pompa di calore alla caldaia a condensazione, creando un sistema ibrido.

Il sistema ibrido di fatto mette in collegamento, in modo intelligente, caldaia a condensazione e pompa di calore e sceglie, istante per istante e in modo autonomo, quale tecnologia è meglio sfruttare, tenendo in considerazione la temperatura esterna e le condizioni di funzionamento delle unità, con l’obiettivo di risparmiare e mantenere il comfort inalterato.

La pompa di calore è definita un apparecchio a risparmio energetico perché per riscaldare l’acqua e produrre calore impiega l’energia termica già presente in maniera spontanea nell’acqua o nell’aria. Non c’è una combustione, ma si impiega corrente elettrica per far funzionare il compressore e questa corrente elettrica può appunto essere a sua volta prodotta sfruttando una fonte rinnovabile.

Diventa chiaro, di conseguenza, che la sostenibilità della pompa di calore dipende anche dal modo in cui viene prodotta l’energia elettrica che consuma.

La singola pompa di calore o la cascata di pompe di calore (più unità collegate tra loro in impianti commerciali e industriali) e i sistemi ibridi possono, a loro volta, essere connessi ad un sistema fotovoltaico per massimizzare l’apporto dell’energia gratuita e pulita (proveniente, in questo, caso dal sole).

Collegando la pompa di calore ad un impianto fotovoltaico si potrebbe aumentare notevolmente il contributo della risorsa gratuita offerta dai raggi di sole e arrivare a lavorare in una condizione di auto-produzione elettrica.

Come funziona la tecnologia inverter?

Un altro termine molto utilizzato quando si parla delle caratteristiche e delle modalità di funzionamento di una pompa di calore è “inverter”.

Quando la temperatura dell’aria esterna si abbassa, ovvero proprio quando il fabbisogno termico dell’edificio aumenta, la pompa di calore riduce la sua capacità di riscaldamento.

La tecnologia inverter, di cui sono dotate le pompe di calore Shimanto Split e Shimanto Monoblocco, compensa la minore resa termica alle basse temperature, aumentando la velocità di rotazione del compressore.

Inversamente, quando la temperatura dell’aria esterna aumenta, il sistema inverter della pompa di calore modula la frequenza, adeguando la potenza erogata al fabbisogno termico richiesto e diminuendo drasticamente i consumi elettrici.

Inverter è dunque la tecnologia della pompa di calore che “supera se stessa” per offrire un comfort maggiore, perché la temperatura è più stabile e l’efficienza stagionale più alta.

 

Le pompe di calore idroniche inverter Rinnai si possono distinguere in Monoblocco e Splittate.

Cosa vuol dire monoblocco?

La monoblocco è una pompa di calore per installazione all’esterno che in un'unica unità contiene tutto quello che serve per funzionare (scambiatore, ventilatore, compressore sono tutti nell'unità esterna).

L'apparecchio va allacciato all’impianto idraulico, nuovo o esistente, ed è un unico elemento, di dimensioni significative se paragonate a quelle di una classica caldaia.

Cosa significa splittata?

È split la pompa di calore composta da due unità costruite per lavorare insieme: una, motocondensante, va posizionata all’esterno, l’altra all’interno. L'unità interna funge da serbatoio di accumulo sanitario con posizionamento a pavimento. L'estetica è gradevole e si può posizionare per esempio in lavanderia, insieme ad altri elettrodomestici. 

Il collegamento tra unità esterna e quella interna avviene tramite gas refrigerante. Per questo motivo l'installatore che si occuperà di realizzare l'impianto dovrà essere munito di apposito patentino F-Gas.

“Monoblocco” o “splittata”: quale pompa di calore scegliere? 

La risposta è dipende. Non c'è un modello migliore dell'altro in senso assoluto.

Vantaggi e svantaggi di un tipo o dell'altro vanno messi in relazione alle caratteristiche di impianto in cui dovranno inserirsi.

Per esempio, se consideriamo una pompa di calore splittata, lo scambiatore di calore gas-acqua è nell’unità interna, per cui con questo tipo di apparecchio non ci saranno problemi dal punto di vista del gelo.

Al contrario, nella pompa di calore monoblocco lo scambiatore gas-acqua è all’esterno ed esisteranno necessariamente delle tubazioni anche in esterno dove circolerà acqua.

Pertanto, con una pompa di calore monoblocco esiste un rischio gelo che, tuttavia, si può circoscrivere con

- apposite resistenze elettriche,
- attenta coibentazione delle tubature
- eventuale impiego di sostanze chimiche con apposite funzioni antigelo.

Se prendiamo in considerazione gli ingombri, la pompa di calore splittata è più impegnativa di una monoblocco: si compone di due unità al posto di una sola, e una di queste una va allocata all’interno, occupando spazio calpestabile che potrebbe essere sfruttato in maniera differente.

La scelta andrà fatta dunque con un Professionista che possa valutare le caratteristiche e le necessità dello specifico impianto.

 Se vuoi il nostro parere scrivi a prevendita@rinnai.it e saremo felici di aiutarti.

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