Pompe di calore aria-acqua ad alta temperatura: 4 casi reali di decarbonizzazione HVAC

Le pompe di calore aria-acqua sono oggi utilizzabili non soltanto nelle nuove costruzioni, ma anche nel retrofit di impianti a radiatori, edifici direzionali, ospedali e processi industriali. Le soluzioni ad alta temperatura possono raggiungere 75 °C direttamente oppure 85 °C mediante configurazioni in cascata con unità acqua-acqua. I casi Carrier illustrano sostituzioni complete delle caldaie, revamping progressivi e sistemi per il recupero simultaneo di caldo e freddo, con riduzioni dichiarate delle emissioni comprese tra il 35% e il 75%.

Decarbonizzazione HVAC: perché le pompe di calore aria-acqua sono già una realtà

La decarbonizzazione nel settore HVAC non è più una prospettiva futura o un obiettivo teorico: è un processo già in corso, spinto da normative europee, pressione sui costi energetici, relativa attenzione all’efficienza e crescente focus sulla sostenibilità degli edifici.

In questo scenario, la pompa di calore aria-acqua sta rapidamente passando da tecnologia “alternativa” a soluzione di riferimento, un vero e proprio standard di mercato. Non solo per le nuove costruzioni ma soprattutto per il retrofit degli impianti esistenti, dove si gioca la partita più complessa.

Il motivo è semplice: oggi queste tecnologie rispondono contemporaneamente a tre esigenze che, fino a pochi anni fa, erano difficili da conciliare: compatibilità con impianti esistenti, concreta efficienza energetica e sostenibilità economica nel medio periodo.

L’evoluzione della tecnologia disponibile ha infatti reso possibile lavorare con temperature di mandata elevate, gestire sistemi multi-zona e integrare in un unico sistema riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria.

Ma è soprattutto nei progetti reali che si capisce quanto questa transizione sia già concreta ed efficace.

Case study Carrier: quando la decarbonizzazione diventa realtà

Applicazione residenziale: dalla caldaia a un sistema completamente elettrico

Il caso più emblematico è anche il più diffuso: la sostituzione della caldaia in un edificio esistente, ad uso residenziale, al momento legato al riscaldamento tramite gas metano.

Tradizionalmente, questi impianti sono progettati per funzionare ad alte temperature e spesso limitati al solo riscaldamento ed è proprio qui che, fino a pochi anni fa, le pompe di calore incontravano i maggiori limiti di applicazione.

Oggi lo scenario è cambiato. Le pompe di calore aria-acqua di nuova generazione sono in grado di lavorare con temperature di mandata fino a 75°C, rendendole compatibili anche con impianti a radiatori esistenti. Non solo: introducono una possibilità completamente nuova per molti edifici, ovvero il raffrescamento estivo, trasformando un sistema tradizionalmente “monofunzione” in una soluzione completa per il comfort annuale.

Nel caso specifico, relativo ad un condominio residenziale di medie dimensioni, posto in zona climatica E, composto da 40 abitazioni singole, la sostituzione della caldaia con una pompa di calore ha consentito di gestire in modo integrato riscaldamento invernale, produzione di acqua calda sanitaria e raffrescamento estivo. Il risultato è stato una decarbonizzazione completa del sistema edificio-impianto, accompagnata da una gestione più evoluta delle temperature e delle zone, senza nessuna necessità di interventi invasivi sui terminali.

Industria automobilistica: quando servono 85°C senza gas

Il salto più interessante emerge nel settore industriale, dove i vincoli operativi sono decisamente più stringenti.

Nel caso di un impianto automotive, situato nel nord ovest della nostra penisola, i tecnici Carrier hanno incontrato una configurazione iniziale che prevedeva gruppi frigoriferi per il raffreddamento di processo e caldaie per la produzione di acqua calda. L'obiettivo del Cliente era però radicale: eliminare completamente l’alimentazione a combustibili fossili, mantenendo una temperatura di mandata fino a 85°C così come richiesto dal processo produttivo.

In assenza di acqua di falda, la soluzione è stata costruita ad hoc combinando più tecnologie in un sistema a cascata:

• pompe di calore aria-acqua Carrier 30RQP, utilizzate per generare un livello intermedio di temperatura
• pompa di calore acqua-acqua Carrier 61XWH, utilizzata come booster

In questo modo, l'energia viene “rilanciata” fino al livello richiesto dal processo. Dal punto di vista prestazionale, il sistema raggiunge un COP di circa 1,95 a 7°C esterni e un COP di circa 1,73 a 0°C.

Valore che se presi isolatamente possono trarre in inganno ma che assumono un significato molto diverso se inseriti nel contesto: si tratta infatti di garantire una decarbonizzazione completa anche per processi industriali ad alta temperatura, dove le alternative sono estremamente limitate. Risultati di questo tipo assumono di conseguenza un valore, anche economico, estremamente rilevante.

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Struttura ospedaliera: sfruttare contemporaneamente caldo e freddo

Un ospedale rappresenta uno degli scenari più complessi dal punto di vista energetico. A differenza degli edifici tradizionali, qui i fabbisogni di caldo e freddo sono spesso simultanei e continui durante tutto l'anno: se ben gestiti, possono diventare un'opportunità.

Nel caso di un’ampia struttura sanitaria italiana, il sistema iniziale dipendeva fortemente dal gas, con produzione separata di caldo e freddo. Due cicli distinti e profondamente inefficienti. L'intervento non ha previsto una sostituzione totale bensì una riconfigurazione intelligente del sistema, basata su una pompa di calore acqua-acqua per sfruttare i carichi contemporanei e pompe di calore aria-acqua per coprire i picchi e integrare la produzione. Questa logica ha consentito di recuperare energia interna al sistema, migliorando l'efficienza complessiva.

I risultati sono significativi: riduzione delle emissioni di circa il 35%, riduzione del consumo di gas e un risparmio economico stimato di circa 760.000 € all'anno. Il processo di efficientamento, inoltre, è tutt’ora in corso nell’ottica di aumentare ulteriormente il saving e generare il miglior TCO (“Total cost of ownership”) possibile.

È un esempio concreto di come la decarbonizzazione non sia solo un obiettivo ambientale, ma anche un efficiente leva economica.

Edificio per uffici: il valore del revamping intelligente

Non sempre decarbonizzare significa sostituire completamente un impianto.

Nel caso di un edificio per uffici con sistemi datati, situato in nord Italia, l'obiettivo era duplice: migliorare le prestazioni energetiche e ridurre la dipendenza dal gas metano, senza stravolgere l'infrastruttura esistente.

Sono state valutate diverse alternative, dalla semplice sostituzione dei chiller fino all'integrazione di sistemi più avanzati. La soluzione finale, infine implementata ha combinato chiller ad alta efficienza, recupero di calore e pompa di calore reversibile Carrier 30RQP.

Questa configurazione ha consentito di coprire una quota significativa del fabbisogno termico senza ricorrere alla caldaia, riducendone drasticamente il funzionamento. Il risultato è stata una decarbonizzazione del 75%, accompagnata da riduzione dei consumi, ottimizzazione dei costi operativi e netta diminuzione delle emissioni.

Questo caso dimostra che, nella maggior parte dei progetti reali, il percorso più efficace non è sempre radicale ma può essere efficace anche se progressivo.

Non una tecnologia, ma un approccio progettuale

Guardando trasversalmente questi casi, emerge un elemento chiave: la pompa di calore aria-acqua non è unicamente una semplice soluzione standard, ma una tecnologia che abilita approcci diversi: sostituzione completa, integrazione con sistemi esistenti, configurazioni ibride e sistemi multi-livello per alte temperature.

La differenza, quindi, non è solo nella macchina, ma nella progettazione. È proprio questa flessibilità a rendere le pompe di calore un elemento centrale nel percorso di decarbonizzazione: una tecnologia capace di adattarsi a contesti molto diversi, mantenendo un equilibrio tra prestazioni, sostenibilità e costi.

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FAQ TECNICHE: Pompe di calore nel retrofit HVAC: temperature, carichi e configurazioni impiantistiche

Le pompe di calore aria-acqua possono sostituire una caldaia esistente senza modificare i radiatori?

Sì, in molti casi. Le pompe di calore aria-acqua di nuova generazione, come la gamma Carrier 30RQP, o la neonata AquaSnap® 61AQ, raggiungono temperature di mandata fino a 75°C, compatibili con impianti a radiatori tradizionali, evitando interventi invasivi sui terminali.

È possibile decarbonizzare completamente un processo industriale ad alta temperatura senza usare il gas?

Sì, attraverso configurazioni a cascata che combinano più pompe di calore. Nel caso automotive descritto, l'abbinamento di pompe aria-acqua e acqua-acqua ad alta temperatura ha permesso di raggiungere 85°C senza alcun utilizzo di gas, con COP fino a 1,95.

In un ospedale, come si gestiscono contemporaneamente i fabbisogni di caldo e freddo?

Sfruttando i carichi simultanei con una pompa di calore acqua-acqua per il recupero energetico interno, integrata da pompe aria-acqua per i picchi. Questo approccio ha permesso una riduzione delle emissioni del 35% e un risparmio stimato di 760.000 €/anno.

Conviene sempre sostituire completamente l'impianto esistente?

No. Nel caso dell'edificio per uffici qui analizzato, un revamping intelligente — chiller ad alta efficienza, recupero di calore e pompa di calore reversibile 30RQP — ha permesso una decarbonizzazione fino al 75% senza stravolgere l'infrastruttura, dimostrando che spesso il percorso progressivo è più efficace di quello radicale.

Le pompe di calore aria-acqua possono gestire anche il raffrescamento estivo?

Sì. Le unità reversibili più recenti integrano riscaldamento, produzione di acqua calda sanitaria e raffrescamento estivo in un unico sistema, trasformando impianti tradizionalmente “monofunzione” in soluzioni complete per il comfort annuale.