Pompa di calore: come funziona e perché conviene

La pompa di calore è uno strumento che serve a raffreddare e riscaldare la casa e l’acqua, avendo cura di ambiente e risparmio energetico.  

Questo dispositivo, infatti, consente di sfruttare il potenziale termico presente in natura, estraendo il calore da una fonte naturale - aria, acqua o terra - e trasportandola all’interno di un edificio mediante l’impianto di riscaldamento. Nel caso del riscaldamento invernale di un’abitazione, ad esempio, la pompa di calore preleva calore dall’esterno per trasferirlo agli spazi interni. Per fare ciò, consuma una certa quantità di energia, fornita all’impianto sotto forma di energia elettrica o di gas metano.  

A garantire il suo funzionamento sono quattro elementi: compressore, evaporatore, condensatore e valvola di laminazione. 

Le pompe di calore si possono integrare con le migliori tecnologie rinnovabili, come il solare termico o il fotovoltaico. La presenza di questo dispositivo permette all’immobile in cui viene installato di aumentare di valore e di migliorare la sua classe energetica. 

Tra i più comuni esempi di elettrodomestici che utilizzano una pompa di calore possiamo annoverare l’asciugatrice, il congelatore o il condizionatore d’aria.

Esistono diverse tipologie di pompa di calore. Queste si differenziano in base all’alimentazione (energia elettrica o gas), ai terminali riscaldamento (a pavimento, radiatori, unità interne) e, soprattutto, in base alla fonte da cui prelevano energia per funzionare. 

• aria-acqua,  
• aria-aria,  
• aria-acqua,  
• terra-acqua

Le pompe di calore aria-acqua generano calore tramite l’aria esterna, che viene impiegata in un ciclo frigorifero per trasferire il calore da un fluido più freddo (l’aria esterna) a uno più caldo (l’acqua dell’impianto di riscaldamento o dell’acqua sanitaria). Le pompe di calore aria-acqua svolgono entrambe le funzioni, di riscaldamento e raffrescamento dell'ambiente, in funzione delle stagioni e delle temperature esterne.  

• Per quanto riguarda il raffrescamento, la pompa di calore aria-acqua sfrutta quattro azioni: evaporazione, compressione, condensazione ed espansione. In particolare, il refrigerante, evaporando all’interno dell’evaporatore, estrae energia termica dall'ambiente interno, raffrescandolo. Le variazioni di temperatura influenzano le prestazioni di questo tipo di pompa di calore: quando la temperatura scende, le prestazioni calano e aumentano consumi e costi.  
• Per quanto riguarda il riscaldamento, la pompa di calore aria-acqua impiega gli stessi processi del raffrescamento. In questo caso, però, la pompa di calore estrae energia termica dall'ambiente esterno attraverso il refrigerante che, a propria volta, nel condensare, la trasferisce al sistema di riscaldamento e/o di produzione di acqua calda sanitaria.

Le pompe di calore aria-aria sono quelle più diffuse in commercio. Basti pensare che rientrano in questa tipologia i climatizzatori d’aria.  

Il loro funzionamento dipende dalla temperatura esterna, in quanto prelevano l’energia dall’aria e la trasferiscono, sempre sotto forma d’aria, negli ambienti interni della casa.  

Sono composte da almeno due unità, di cui una esterna, con un sistema di canalizzazione dell’aria e split. Fuori sono collocati compressore, ventola per lo scambio e scambiatore di calore, ossia l’elemento che consuma l’energia elettrica.  

La pompa di calore aria-aria massimizza la sua efficienza con temperature alte. Di contro, durante i mesi invernali, non risulta essere particolarmente performante come fonte di riscaldamento. In questo caso i vantaggi non compensano i costi.

La pompa di calore acqua-acqua si serve dell’acqua di falda, prelevando il calore da una sorgente a temperatura stabile.  

Per funzionare è necessario dunque che venga costruito un pozzo dotato di sistema di aspirazione, da realizzare dopo un’accurata analisi geologica. Il funzionamento è il seguente: il calore dell’acqua nel pozzo entrata a contatto con un fluido refrigerante collocato nella pompa. Questi ha il compito di assorbire subito il calore e di trasformarsi in vapore, che a sua volta passa al compressore della pompa aumentando la sua temperatura. Il vapore ad alta temperatura giunge poi nel condensatore, il luogo in cui si verifica il passaggio di calore al circuito di riscaldamento, che permette così di disporre di acqua calda ad uso sanitario.  

Questo tipo di pompa di calore massimizza il suo rendimento se abbinata a un impianto di riscaldamento che prevede i radiatori.

La pompa di calore terra-acqua, nota anche come “pompa di calore geotermica”, sfrutta il calore sempre presente nel terreno per riscaldare l’acqua.  

Il funzionamento di questa pompa di calore è molto semplice: il calore presente nel terreno viene catturato tramite una particolare sonda geotermica verticale e impiegato per il riscaldamento degli ambienti domestici.  

Questa tecnologia, sebbene molto rumorosa, risulta essere conveniente ed efficiente, soprattutto se abbinata a sistemi di riscaldamento a bassa temperatura. Inoltre ha un consumo energetico decisamente esiguo.

I vantaggi di questa tecnologia sono numerosi.  
Elenchiamo i principali: 

• Attenzione all’ambiente: la pompa di calore sfrutta fonti energetiche pulite (l’energia naturale del terreno, dell’aria o dell’acqua), comportando così notevoli risparmi sulle bollette. In questo modo, inoltre, non vengono prodotte emissioni dannose per l’ambiente. 
• Convenienza: una pompa di calore è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di un intero nucleo familiare consumando una modesta percentuale di energia elettrica. 
• Semplicità di utilizzo. 
• Bassa manutenzione. 
• Incremento dell’efficienza energetica. 
• Miglioramento della classe energetica del proprio immobile. 
• Versatilità (è adatta sia al riscaldamento sia al raffrescamento). 
• Durata (è una tecnologia a lunga durata). 

Per quanto riguarda i bonus e gli incentivi statali, invece, permane la possibilità di accedere al Conto Termico anche nell’anno 2022. Per imprese e privati, gli interventi concessi riguardano l’installazione di impianti ibridi a pompa di calore e scalda acqua a pompa di calore, ma solo in caso di sostituzione di impianti preesistenti e non di installazione ex novo. La detrazione, fino al 65%, si può richiedere esclusivamente con modalità telematica sul portale del GSE.  

Non manca però qualche svantaggio rispetto a una caldaia tradizionale. 
Vediamo i principali: 

• L’impianto a pompa di calore ha lo svantaggio di produrre acqua a bassa temperatura.  
• Da non trascurare neppure la rumorosità dell’impianto, che ne suggerisce l’installazione all’aperto.

Quanto costa una pompa di calore? L’investimento iniziale per questi dispositivi può essere mediamente più costoso di quello per un tradizionale impianto a gas. Tuttavia, l’impianto con pompa di calore è un impianto più efficiente, ed è quindi possibile ottimizzare la spesa e rientrare col tempo dell’investimento iniziale.  

• Per stimare il prezzo di una pompa di calore, bisogna ricordare che questo va necessariamente suddiviso tra il costo della pompa e quello per la sua installazione. Quest’ultimo diverge a seconda della tipologia di pompa, della potenza richiesta e del livello di efficienza.  
• Inoltre va sempre tenuto a mente che una pompa di calore può essere monovalente o bivalente. Ovvero può rappresentare l’unico generatore di calore, oppure necessita di un generatore per scaldare, come ad esempio una caldaia.

La tipologia di pompa di calore più conveniente è quella aria-aria, che non prevede un esborso per l’installazione di macchinari aggiuntivi. I costi partono da poco meno di 250 euro al kW, mentre crescono per gli impianti aria-acqua e per quelli geotermici.

La tipologia più costosa è quella acqua-acqua che necessita, per poter funzionare, della costruzione di un pozzo di aspirazione.