La pompa di calore conviene sempre?

Riqualificare il proprio impianto termico o installarne uno ex-novo, implica una scelta orientata alla sostenibilità e al risparmio energetico. Le pompe di calore rispondono in maniera efficiente a questa esigenza, in quanto provvedono a fornire i diversi servizi energetici richiesti con ridotti consumi ed emissioni e minimizzando la carbon footprint dell’intero processo. 

Ma le pompe di calore sono sempre il generatore più conveniente?


I benefici dell’installare una pompa di calore

Per rispondere alla domanda bisogna innanzitutto capire quale tipo di convenienza si ricerchi. Se si vuole massimizzare quella economica, quella energetica, quella di comfort termoigrometrico etc. oppure un opportuno equilibrio di tutte le precedenti. In un panorama immobiliare quale quello italiano, caratterizzato in gran parte da sistemi obsoleti, fuori norma e inquinanti, decidere di intervenire sostituendo il proprio impianto con uno altamente efficiente e che rispetti l’ambiente è sempre più indispensabile.

La pompa di calore è una tecnologia che risponde a queste necessità. È possibile distinguere le PdC in due grandi famiglie: a gas (o ad assorbimento) o elettriche (a compressione).

PER APPROFONDIRE

Pompe di calore a gas o elettriche? ecco come fare la scelta giusta

Le pompe di calore elettriche offrono generalmente COP molto più elevati rispetto a quelle a gas, ma ci sono numerosi aspetti da considerare prima di scegliere l’una o l’altra. Leggi l’approfondimento.

Le pompe di calore elettriche

In questo testo ci soffermeremo sulla seconda tipologia. Tale sistema raccoglie gratuitamente l'energia termica proveniente da una sorgente esterna, altrimenti inutilizzata, trasferendola all'interno dell'ambiente sotto forma di calore. Tale energia termica è di gran lunga superiore a quella elettrica necessaria per il suo funzionamento.

Inoltre, la pompa di calore permette la climatizzazione a ciclo annuale (riscaldamento e raffrescamento) e la produzione di acqua calda sanitaria con un unico impianto, limitando al minimo il consumo di energia primaria da fonte fossile. La pompa di calore si integra facilmente anche con altre tecnologie rinnovabili come il solare fotovoltaico e il solare termico, realizzando impianti a consumo basso o quasi nullo

Ad un incremento dell’efficienza energetica, anche grazie all’utilizzo di fonti di energia rinnovabile, si affianca una riduzione dei consumi e dei costi di gestione dell’impianto. Il tutto risultante in un incremento del comfort degli utenti, nonché del valore immobiliare del fabbricato.

 

La pompa di calore conviene sempre?

 

Come determinare la reale convenienza

Vediamo come, in linea teorica, la pompa di calore consenta di ottenere una pluralità di vantaggi su diverse sfere tematiche. Ma per determinarne la reale convenienza, bisogna effettuare una vera e propria analisi di fattibilità tecnico-economica dell’intervento

Occorre analizzare il funzionamento e l’effettivo rendimento della PdC in relazione a diversi fattori come la zona climatica, le caratteristiche dell’involucro, i servizi energetici richiesti, la tipologia impiantistica (in particolare i terminali di emissione), nonché il suo abbinamento alle tecnologie FER sopramenzionate. 

Questo per evitare di realizzare impianti costosi e inadeguati, che non soddisfano le esigenze del cliente.

 

I requisiti di funzionamento di una pompa di calore

Le pompe di calore devono soddisfare determinati requisiti per poter essere immesse sul mercato. Questi sono definiti dalla Direttiva ErP (Energy-related-Product) contenente una serie di regole imposte dall’Unione Europea, nate per ridurre le emissioni nocive in atmosfera. L’etichettatura energetica limpida e visibile su tutti gli elettrodomestici è stata resa obbligatoria dal 26 settembre 2015, anche per i generatori di calore per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria, ed è imprescindibile sia per il singolo dispositivo che per l’intero sistema. 

Le pompe di calore riportano in etichetta dati tecnici come la potenza termica erogata e la rumorosità, oltre alla classe di efficienza, da A+++ a D.

A tali requisiti si aggiungono quelli ben più stringenti dettati dal Decreto Requisiti Minimi 26/06/2015 che, all’Appendice B, riporta i valori tabellari dei parametri caratteristici degli impianti tecnici, ossia le temperature di bulbo secco/umido, il COP/EER, il GUE a seconda della tipologia di pompa di calore. 

PER APPROFONDIRE

Per maggiori dettagli circa tipologie, funzionamento, normativa e quali sono i parametri principali per analizzare la convenienza e dimensionare le pompe di calore, si veda l’articolo: Sistemi a pompa di calore: classificazione, dimensionamento, vantaggi e svantaggi.

Come detto, tali limiti sono più restrittivi rispetto ai limiti ErP richiesti ai produttori per immettere in commercio le pompe di calore. 

Questo vuol dire che, seppure il mercato richieda delle macchine con prestazioni medie, di fatto e specialmente se si vogliono ottenere gli incentivi fiscali (situazione che rappresenta la stragrande maggioranza dei casi di riqualificazione odierna) lo Stato italiano richiede una altissima efficienza ai nuovi impianti da installare.

Alle prescrizioni normative si affiancano le necessità del committente, nonché i vincoli determinati dall’involucro edilizio e dalle condizioni al contorno dello stesso.

 

ATTENZIONE: se il COP si riduce, allora la PdC non è più conveniente

Quello che bisogna assolutamente evitare è che il COP (Coefficient of Performance) della macchina raggiunga, o addirittura scenda al di sotto, del COP limite, valore in cui la prestazione della PdC diventa uguale a quella di una caldaia a condensazione: se il COP si riduce, allora la PdC non è più conveniente.

Quando può succedere?

Questo può verificarsi in condizioni molto rigide di temperature esterne, in presenza delle quali il COP diminuisce drasticamente. Diventa fondamentale, in una analisi di convenienza, la localizzazione dell’intervento.

In via del tutto generale, sappiamo che la PdC funziona molto bene in zone con clima mite e non caratterizzate da bruschi sbalzi di temperatura, mentre incontra maggiori difficoltà di funzionamento, ad esempio, in zona climatica F. Ciò non vuol dire che non si possa installare una PdC a Trento, ma che bisogna conoscere tutte le variabili in campo, analizzare le reali temperature esterne di quella località e adottare strategie progettuali per massimizzare il valore di COP della macchina.

 

La pompa di calore e i sottosistemi di emissione

Emissione a bassa temperatura

Le classiche temperature di utilizzo di una PdC, per cui i valori di COP sono ottimali, si attestano sui 35-55 °C. Va da sé che il connubio perfetto è quello tra pompa di calore e sistema di emissione a pannelli radianti, a pavimento o a soffitto, poiché questo funziona con basse temperature di mandata, ossia sui 35°C. 

Tale considerazione non sottintende che la PdC funzioni solamente con sistemi radianti e edifici ben coibentati. Non tratteremo in questa sede tutti gli altri sistemi di emissione, che sono pur adatti ad abbinarsi alle pompe di calore, a ma ci soffermeremo nel prossimo paragrafo sui radiatori, i più classici tra i sistemi ad alta temperatura.

Emissione ad alta temperatura

Le prestazioni delle PdC in termini di COP dipendono da numerosi fattori. Infatti, il COP nominale dichiarato dal produttore è solo indicativo, in quanto il COP effettivo varia in funzione della temperatura dell'aria esterna e della temperatura di mandata dell’acqua per il riscaldamento: maggiore sarà la prima e minore la seconda, più elevate saranno le prestazioni della macchina.

Ne consegue che, per quanto riguarda i radiatori, la tipologia meno compatibile è quella in ghisa, che richiede temperature di mandata dell’acqua molto alte, fino a 70-80 °C; al secondo posto troviamo i radiatori in acciaio, dai 52 ai 60 °C; in ultimo quelli in alluminio con temperature di ingresso molto più basse, 45-50°C. 

PER APPROFONDIRE

Riqualificare edifici esistenti: i sistemi di emissione a radiatori e pompe di calore possono coesistere?

Quali sistemi di generazione possono essere utilizzati per impianti di riscaldamento ad alta temperatura? È fondamentale utilizzare generatori a gas o è possibile optare per pompe di calore elettriche? All’interno un approfondimento su come fare la giusta scelta.

Questo in linea generale, ma per valutare davvero la convenienza di installare una pompa di calore bisogna determinare la potenza termica effettivamente erogata dai corpi scaldanti. Infatti, specialmente nei vecchi edifici, essi risultano leggermente sovradimensionati rispetto alle effettive esigenze dell’impianto. 

 Il primo passo è quindi quello di verificare se i vecchi radiatori installati riescono a soddisfare il fabbisogno termico anche con 65°C di mandata. Per i radiatori prodotti prima del 1995 viene utilizzata la specifica tecnica UNI 6514, mentre per quelli successivi la UNI EN 442.

Tale elemento può essere decisivo per la loro corretta integrazione con generatori a PdC, specialmente se inserito in un più ampio progetto di riqualificazione che prevede il contestuale isolamento dell’involucro edilizio e quindi la riduzione del fabbisogno termico dell’edificio e della potenza richiesta ai terminali, con possibilità di abbassamento delle temperature di mandata.

Qualora non si riesca ad operare tale riduzione, vi è comunque la possibilità di installare una PdC ad alta temperatura che, a differenza delle pompe di calore tradizionali che riescono a scaldare l'acqua fino ad una temperatura massima di 55 °C solo lavorando alla massima potenza, sono progettate per mantenere tali temperature lavorando a carico parziale senza danneggiare il generatore. L'inconveniente di tale soluzione risiede nel già menzionato COP: più ci si avvicina alla temperatura limite di utilizzo più il valore di COP scenderà rischiando di arrivare al di sotto del COP limite.

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