POMPA DI CALORE: COS’È E COME FUNZIONA

La pompa di calore è oggi una delle tecnologie più efficienti e sostenibili per gestire il comfort domestico in ogni stagione. Capire come funziona una pompa di calore è fondamentale per scegliere il modello più adatto alle proprie esigenze e valutare se questa tecnologia possa davvero migliorare il benessere abitativo. 

Conoscere i meccanismi alla base del suo funzionamento permette non solo di fare scelte più consapevoli, ma anche di comprendere come ottenere un comfort stabile, ridurre i consumi energetici e diminuire le emissioni.

Cos’è la pompa di calore

La pompa di calore è un sistema termico in grado di trasferire calore da una sorgente esterna all’interno dell’abitazione, utilizzando una minima quantità di energia elettrica. A differenza delle caldaie tradizionali, non produce calore bruciando combustibili fossili, ma sfrutta l’energia già presente in natura nell’aria, nell’acqua o nel terreno, rendendola disponibile per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria.

Questo processo avviene grazie a un circuito chiuso in cui circola un fluido refrigerante che cambia continuamente stato fisico (da liquido a gas e viceversa), consentendo alla pompa di “spostare” il calore dove serve. È una tecnologia altamente efficiente, sostenibile e compatibile con impianti moderni ad alta efficienza, specialmente se integrata a sistemi come fotovoltaico o solare termico.

Il funzionamento della pompa di calore

Un impianto a pompa di calore preleva energia termica dall’esterno e la trasferisce all’ambiente interno, utilizzando il sistema di riscaldamento presente nell’abitazione (termosifoni, riscaldamento a pavimento, ventilconvettori).

Questo processo avviene mediante un particolare fluido refrigerante, il cui cambiamento di stato comporta l’acquisizione o la cessione di calore. Nel dettaglio, esso subisce una serie di trasformazioni durante il suo percorso all’interno del sistema.

È possibile distinguere 4 fasi diverse analizzando lo schema della pompa di calore:

• Evaporazione: innanzitutto il fluido refrigerante passa nell’evaporatore, dove assorbe calore dall’aria, dall’acqua o dal sottosuolo ed evapora completamente;
• Compressione: la seconda fase consiste nella compressione del fluido refrigerante trasformato nello stato gassoso, il quale viene compresso e riscaldato dal compressore;
• Condensazione: successivamente il fluido refrigerante allo stato gassoso e riscaldato viene condensato, tornando allo stato liquido, un processo durante il quale cede il suo calore all’ambiente circostante (ad esempio l’aria del termoconvettore o l’acqua che andrà a scaldare i radiatori);
• Espansione: l’ultima fase vede il fluido refrigerante passare all’interno della valvola di espansione, in cui viene trasformato parzialmente in vapore e cedendo calore si raffredda.

Il funzionamento invernale si basa proprio sulla cessione del calore dal fluido refrigerante all’impianto domestico tramite uno scambiatore. 
Durante questa fase, la pompa di calore deve raggiungere temperature diverse a seconda del sistema di emissione:

• 30–35°C per impianti a pavimento (bassa temperatura)
• 55–70°C per termosifoni tradizionali

Questi processi richiedono energia elettrica per alimentare compressore, ventilatori e pompe di circolazione, ma l’elevata efficienza della tecnologia permette di ottenere 2–4 kWh di calore per ogni kWh elettrico consumato. 

Inoltre, la pompa di calore può essere potenziata collegandola a un impianto fotovoltaico, riducendo ulteriormente i costi energetici e le emissioni.Inoltre, è possibile collegare la pompa di calore a un impianto fotovoltaico, usando l’energia verde prodotta dall’impianto per alimentare il sistema di riscaldamento.

Come scalda la pompa di calore?

La pompa di calore riscalda gli ambienti trasferendo all’interno dell’abitazione il calore prelevato da una fonte esterna. Questo è il principio alla base soprattutto delle pompe di calore aria-acqua, oggi le più diffuse nelle abitazioni italiane.

Il generatore sfrutta l’energia termica presente nell’aria, nell’acqua o nel terreno e la utilizza per riscaldare il fluido refrigerante. Il calore viene poi trasferito all’impianto domestico attraverso uno scambiatore, che lo cede all’acqua che alimenta radiatori, ventilconvettori o impianti radianti.

A seconda del tipo di pompa di calore, la sorgente può cambiare:

• Pompa di calore aria-acqua: preleva energia termica dall'aria esterna, anche con temperature basse, e la trasferisce al circuito idronico interno.
• Pompa di calore acqua-acqua: utilizza l’acqua di falda o di bacini idrici come sorgente termica, che presenta una temperatura più stabile e permette rendimenti più elevati.
• Pompa di calore geotermica: recupera il calore dal sottosuolo tramite sonde verticali o orizzontali, sfruttando la temperatura costante del terreno per ottenere prestazioni ottimali.

Il funzionamento resta lo stesso: il calore viene concentrato e innalzato di temperatura attraverso il ciclo termodinamico descritto in precedenza. Una volta raggiunta la temperatura adeguata, il sistema lo distribuisce agli ambienti interni tramite il terminale presente nell’abitazione: termosifoni, impianto a pavimento o ventilconvettori.

Le pompe di calore possono funzionare con temperature esterne anche rigide, ma sotto una certa soglia (intorno ai 5°C) la resa si riduce. In questi casi può essere attivata una resistenza elettrica integrata, utile per supportare l’impianto nei momenti più freddi e mantenere il comfort termico.

Come funziona la pompa di calore per il raffrescamento

Dopo aver capito come funziona una caldaia a pompa di calore per il riscaldamento, bisogna sapere che questi impianti possono funzionare anche per il raffrescamento degli ambienti interni della casa. In questo caso è necessaria una pompa di calore reversibile, inoltre è indispensabile la presenza di un terminale compatibile con questa funzione. Gli elementi che consentono di sfruttare la pompa di calore per il raffrescamento sono ad esempio l’impianto radiante a pavimento o i ventilconvettori.

Queste pompe di calore, infatti, possono invertire il processo, quindi il generatore preleva il calore presente nell’abitazione e lo rilascia all’esterno per mantenere un elevato comfort indoor nell’abitazione. In questa circostanza diventa superfluo utilizzare altri sistemi di raffrescamento, con la possibilità di eliminare ad esempio il condizionatore split dalla casa e risparmiare sui costi energetici.

Come funziona la pompa di calore per la produzione di acqua calda sanitaria

La pompa di calore può funzionare anche per la fornitura di acqua calda ad uso sanitario. In questo caso lo schema di funzionamento della pompa di calore deve prevedere anche un bollitore per l’accumulo, un serbatoio che rifornisce l’abitazione con acqua calda sanitaria riscaldata dall’impianto.

L’acqua calda viene inviata dall’unità esterna a quella interna, quindi segue due percorsi diversi: uno verso l’impianto di riscaldamento/raffrescamento, l’altro verso il bollitore dell’acqua calda sanitaria dal quale viene inviata ai rubinetti e alla doccia quando richiesto.

Quando entra in funzione la pompa di calore?

La pompa di calore entra in funzione quando viene acceso l’impianto di riscaldamento o raffrescamento, oppure in base alla richiesta di acqua calda sanitaria.

In inverno, la pompa di calore utilizza l’energia termica presente in natura all’esterno della casa, trasferendola all’interno a temperature più elevate tramite l’evaporazione, la compressione e la condensazione del fluido refrigerante.

È opportuno ricordare che la pompa di calore funziona con temperature esterne pari o superiori a 5°C, ma in caso di temperature più rigide può essere attivata un’apposita resistenza aggiuntiva alimentata dalla corrente elettrica per ausiliare il processo di riscaldamento del fluido refrigerante.

Domande frequenti sulle pompe di calore

Cosa sono le pompe di calore

Sono sistemi che utilizzano il calore presente nell’aria, nell’acqua o nel terreno per riscaldare, raffrescare e produrre acqua calda sanitaria. Funzionano grazie a un ciclo che permette al fluido refrigerante di assorbire e trasferire energia termica.

Quanto consuma una pompa di calore

Il consumo dipende dalla potenza dell’impianto e dall’isolamento della casa. Assorbe più energia quando si avvia e poi stabilizza i consumi. L’efficienza è indicata dal COP che mostra quanta energia termica produce rispetto a quella elettrica assorbita.

Quanto costa installare una pompa di calore

Il prezzo varia in base al modello e alla potenza necessaria. Nel costo rientrano l’acquisto dell’unità e l’installazione. L’investimento può essere compensato nel tempo dal risparmio energetico e dalle detrazioni disponibili.

Come dimensionare una pompa di calore

Bisogna valutare il fabbisogno termico della casa, il clima della zona e il tipo di impianto. Il dimensionamento corretto evita sprechi e garantisce un funzionamento efficiente. Per farlo serve sempre la valutazione di un tecnico.

A quanti gradi impostare la pompa di calore

Dipende dal tipo di impianto. Con il riscaldamento a pavimento bastano temperature intorno ai 30 35 gradi. Con i radiatori servono valori più alti fino a 55 70 gradi. Impostazioni corrette aiutano a mantenere bassi i consumi.