Funzionamento Pompa di Calore: tutto quello che devi sapere

come funziona una pompa di calore

Tra i più gettonati generatori elettrici che possono alimentare impianti di riscaldamento e impianti di climatizzazione vi è senza dubbio la pompa di calore.

Non c’è da meravigliarsi. 

L’energia termica prodotta dalla pompa di calore è almeno 5 volte superiore rispetto al dispendio di energia elettrica, ottenendo un risparmio di almeno il 75% rispetto a scaldabagni elettrici o a gas.

Oltretutto può essere utilizzata come generatore unico sia per impianto di riscaldamento che di raffreddamento, senza considerare il fatto che se integrata ad un impianto fotovoltaico con accumulo consente di abbattere del 100% il costo del GAS con un notevole risparmio annuale.

Ma adesso vediamo come funziona una pompa di calore in tutte le sue varianti.

Come funziona una pompa di calore

Il funzionamento della pompa di calore è banale.

Per riscaldare l’ambiente, la pompa di calore estrae il calore da una fonte naturale – come l’aria, l’acqua o il terreno – lo porta alla temperatura desiderata e lo trasporta all’interno dell’edificio dove verrà irradiato nell’ambiente per mezzo di impianti radianti a pavimento o terminali come termosifoni o fan coil.

Un funzionamento simile ma opposto a quello del frigorifero. Quest’ultimo, infatti, tende ad espellere il calore dall’interno verso l’esterno mentre la pompa di calore lo cattura dall’esterno e – dopo averlo portato a temperatura – lo immette all’interno.

Per rinfrescare l’ambiente, invece, il calore viene estratto dall’aria presente all’interno dell’edificio ed espulso, in modo del tutto analogo al frigorifero.

Principio funzionamento pompa di calore

Il principio di funzionamento della pompa di calore si basa sul fenomeno dell’espansione Joule-Thomson di un fluido refrigerante molto freddo ma che vaporizza a basse temperature.

Tale fluido, compiendo dei cicli di compressione ed espansione, permette alla pompa di calore di trasferire calore all’acqua calda sanitaria.

Il ciclo della pompa di calore si compone di tre step:

  1. Prelevamento del calore da una fonte naturale;
  2. Incremento della temperatura;
  3. Trasferimento del calore all’abitazione, ed in particolare all’acqua calda sanitaria.

Ad ogni ciclo il fluido refrigerante è soggetto a continui cambiamenti di stato, ossia passa dallo stato liquido a quello di vapore e viceversa.

Funzionamento pompa di calore
Schema di funzionamento di una pompa di calore

Nel primo step, la fonte di calore viene convogliata in uno scambiatore attraverso il quale circola il fluido refrigerante.

Essendo più calda, al momento in cui entra a contatto con il liquido inizia a trasferirgli calore innalzandone la temperatura e innescando il cambiamento di stato da liquido a vapore.

A questo punto inizia il secondo step, dove il compressore della pompa di calore comprime il vapore provocando un brusco innalzamento della pressione che si traduce in un aumento esponenziale della temperatura.

La temperatura del vapore è adesso così elevata da poter essere utilizzata per il riscaldamento dell’acqua sanitaria e degli ambienti.

Via via che il vapore trasferisce il calore all’acqua, diminuisce la sua temperatura e ritorna dallo stato di vapore a quello liquido.

Infine, nel terzo step, il fluido – ancora troppo caldo – viene fatto passare attraverso una valvola di espansione grazie alla quale perde drasticamente pressione e di conseguenza la sua temperatura.

Il liquido è adesso tornato ad una temperatura così bassa da poter nuovamente assorbire calore e ricominciare il ciclo.

Qual è la temperatura di mandata di una pompa di calore?

La pompa di calore ottiene il suo massimo rendimento a bassa temperatura

La temperatura di mandata di una pompa di calore infatti varia dai 40-55 °C, motivo per cui il suo impiego è ideale in un impianto di riscaldamento radiante a pavimento.

Ciononostante è possibile impiegare la pompa di calore anche in presenza di un tradizionale impianto con termosifoni (meglio se con radiatori in alluminio e con ampio interasse) o ventilconvettori.

Tipologie di pompe di calore

Le pompe di calore si dividono in due categorie principali:

  1. Pompe di calore mono-valenti: ossia indipendenti da altri generatori di calore;
  2. Pompe di calore bi-valenti: che vanno ad integrarsi con altri generatori di calore, particolarmente adatte per quelle aree soggette ad un consistente abbassamento delle temperature.

Dopodiché sul mercato è possibile trovare diversi modelli di pompe di calore che sfruttano fonti di energia differenti. I principali modelli sono i seguenti:

  • Pompa di calore aria acqua: utilizza l’energia ricavata dall’aria presente all’esterno dell’edificio, la quale viene poi utilizzata per riscaldare l’acqua contenuta nei termosifoni o per alimentare la serpentina dell’impianto di riscaldamento a pavimento.
  • Pompa di calore acqua acqua: utilizza l’energia termica proveniente dalle acque di falda, come laghi e fiumi.
  • Pompa di calore aria aria: funziona in modo analogo ai tradizionali condizionatori, ossia utilizza l’energia ricavata dall’aria presente all’esterno dell’edificio e poi viene immessa all’interno sotto forma di aria calda;
  • Pompa di calore geotermica: è una pompa che sfrutta il calore costante del sottosuolo che viene catturato e indirizzato all’impianto da particolari sonde posizionate ad una profondità di circa 1 metro e mezzo (se in orizzontale, quindi parallele alla superficie) o a diverse decine di metri (se in verticale).

Quando conviene installare una pompa di calore?

L’installazione della pompa di calore va valutata caso per caso ma nelle seguenti situazioni la sua scelta quasi sempre si conferma l’ideale:

  • Disponi di un impianto fotovoltaico ben dimensionato da accoppiare o stai valutando di installarne uno;
  • Hai un impianto di riscaldamento radiante a pavimento o stai pensando di installarne uno;
  • La tua abitazione ha un buon isolamento termico;
  • Hai ancora un vecchio impianto a GPL e vuoi sostituirlo con un sistema più efficiente.

Quando non conviene installare una pompa di calore?

In alcuni contesti potrebbe diventare sconveniente installare una pompa di calore. Eccone alcuni:

  • Se non disponi di un impianto fotovoltaico e non puoi usufruire del Superbonus 110% o di altre agevolazioni che ti consentono di rientrare dell’investimento in tempi ragionevoli;
  • Se non è presente una tubazione idonea, in quanto temperature di mandata più basse hanno bisogno di una maggiore portata;
  • Se non è possibile adeguare l’impianto a radiatori eventualmente presente;

Quanto costa una pompa di calore?

I costi di una pompa di calore variano in base alla tipologia di pompa, alla tecnologia ed ai lavori necessari per la sua posa in opera.

La pompa di calore più costosa è quella geotermica che però è anche quella che nel tempo assicura un rendimento più stabile ed un taglio dei costi in bolletta fino al 75%.

Il costo di una pompa di calore geotermica con sonde verticali si aggira intorno ai 20.000 euro. Poco meno costa quella con sonde orizzontali per la quale però è richiesta una superficie più ampia. In termini di costo al kW andiamo dagli 800 ai 1600 euro.

Il prezzo di una pompa di calore aria acqua varia dai 300 ai 900 euro al kW, fino ad un massimo di 1700 euro al kW.

Il prezzo di una pompa di calore acqua acqua si aggira dagli 800 ai 1600 euro al kW.

Le pompe di calore aria aria sono le più economiche ed il prezzo si aggira dai 270 ai 700 euro al kW.

Pompa di calore e agevolazioni fiscali

Come hai avuto modo di notare, i costi di una pompa di calore sono molto più elevati se paragonati a quelli di una tradizionale caldaia a condensazione.

Tuttavia oggi è possibile sfruttare numerose agevolazioni fiscali per installare una pompa di calore ad un prezzo molto conveniente o addirittura gratis!

Ecco le agevolazioni che puoi sfruttare:

  • Superbonus 110%: ti consente di detrarre il 110% del costo della pompa di calore a patto che venga utilizzata come sostituzione dell’attuale impianto di riscaldamento;
  • Ecobonus 65%: ti consente di detrarre il 65% del costo in caso di sostituzione dell’attuale impianto di riscaldamento;
  • Conto termico: ti consente di detrarre il 65% del costo in caso di sostituzione dell’attuale impianto di riscaldamento;
  • Bonus ristrutturazioni edilizie: ti consente di detrarre il 50% del costo in caso di nuova installazione.

Considerazioni finali

La pompa di calore è senza dubbio tra le scelte ideali per abbattere i costi di riscaldamento e raffreddamento utilizzando energie rinnovabili.

Detto ciò per sapere quale tipologia di pompa di calore installare è necessario far effettuare un sopralluogo ad un esperto installatore in grado di valutare il caso specifico e consigliarti così l’impianto ideale con il miglior rapporto qualità-prezzo.

Se sei residente in Sicilia e sei interessato a saperne di più sulle pompe di calore o semplicemente vuoi richiedere un preventivo gratuito o la visita gratuita e senza impegno di un nostro installatore per valutare il tuo caso, contattaci e ti richiameremo entro 24 ore!

Oltretutto noi di Innovasol siamo tra i pochi che applichiamo lo sconto immediato in fattura per tutte le agevolazioni fiscali che lo prevedono.

Ad esempio sfruttando il Superbonus 110% potrai ottenere il tuo nuovo impianto con pompa di calore e fotovoltaico con accumulo senza anticipare denaro!

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