POMPA DI CALORE: COME FUNZIONA E QUANDO ENTRA IN FUNZIONE

La pompa di calore è una tecnologia green, un impianto che sfrutta il calore di una fonte di energia termica rinnovabile, sicura, disponibile in natura (aria, acqua, suolo) e l’energia elettrica domestica.

In questa guida capiremo come funziona la pompa di calore per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Infatti, comprendere il funzionamento di questa tecnologia è importante tanto quanto sapere cos’è la pompa di calore, in quanto permette di compiere scelte consapevoli in merito al proprio fabbisogno termico e di ottenere un comfort sostenibile in ogni stagione, riducendo i costi in bolletta e le emissioni di gas serra.

Ecco tutto quello che bisogna sapere su come funzionano le pompe di calore, per capire in che modo possono migliorare il benessere abitativo in modo ecologico e con un basso consumo di energia.

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 ciclo del fluido refrigerante permette di capire come funziona il riscaldamento a pompa di calore, ovvero quando l’impianto è utilizzato per la climatizzazione invernale della casa. La cessione dell’energia termica dal fluido refrigerante all’acqua o all’aria del circuito avviene per mezzo di uno scambiatore di calore.

Il compressore, invece, deve innalzare la pressione del fluido refrigerante trasformato in vapore, fino a quando non viene raggiunta la temperatura adeguata al sistema di riscaldamento, ovvero 30-35°C per il riscaldamento a pavimento oppure 55-70°C per i radiatori.

Naturalmente, per comprendere appieno come funziona il riscaldamento con pompa di calore è altrettanto importante ricordare che tutti questi processi hanno bisogno di energia elettrica, necessaria per il funzionamento delle varie tecnologie dell’impianto come il compressore, l’evaporatore e il condensatore.

Tuttavia, l’alta efficienza delle pompe di calore richiede una quantità di elettricità contenuta, con la possibilità di diminuire i costi energetici fino al 30-40% in confronto a un impianto tradizionale. 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 preleva energia termica dall’esterno (aria, acqua, sottosuolo), usandola per riscaldare un fluido refrigerante che a sua volta cede il calore al sistema di riscaldamento domestico. Questo è il funzionamento della pompa di calore aria-acqua, la tecnologia più diffusa in Italia.

Nei modelli acqua-acqua, invece, il calore è preso da una falda sotterranea attraverso il prelievo da bacini e falde, mentre negli impianti geotermici viene prelevato dal sottosuolo mediante la perforazione profonda del terreno, oppure tramite la posa di tubi orizzontali a circa 1,5 metri di profondità.

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.

Il presente testo è aggiornato al 21 Ottobre 2022.