POMPA DI CALORE IBRIDA: COME FUNZIONA E QUANTO INCIDE SUI CONSUMI

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Una pompa di calore ibrida è un sistema di riscaldamento residenziale e di produzione di acqua calda sanitaria composto da una caldaia a condensazione e da una pompa di calore. 
A dispetto delle soluzioni che si basano su una sola tecnologia, un impianto di riscaldamento con sistema ibrido permette di beneficiare dei punti di forza di entrambe le configurazioni, che possono lavorare sia in alternanza sia in contemporanea, con ottimi risultati in termini di comfort termico ed efficienza energetica.
Una caldaia ibrida con pompa di calore in genere si compone di una caldaia a condensazione, alimentata da gas naturale (oppure da GPL in casi particolari), e da una pompa di calore che assorbe energia dalla rete elettrica. Il funzionamento congiunto dei due sistemi permette però un importante risparmio sulla bolletta del gas e della luce, dal momento che viene assorbita minor energia dalla rete.
Inoltre, grazie ad un consumo di energia minore rispetto a quello di un impianto di riscaldamento standard, un sistema ibrido può offrire numerosi vantaggi anche a livello ambientale. 
Il merito va a un sistema di funzionamento intelligente che, al variare delle temperature esterne, dispone l'entrata in funzione della tecnologia più performante ottimizzando, di volta in volta, le specifiche potenzialità della pompa di calore o della caldaia ibrida.
Naturalmente, il risparmio sui costi cresce ulteriormente qualora si opti per una pompa di calore ibrida con fotovoltaico, un sistema che favorisce l'autoconsumo, facilmente integrabile con gli impianti a energia rinnovabile esistenti. Queste soluzioni hanno l'ulteriore vantaggio di essere alimentate in modo totalmente green dall'irraggiamento del sole, limitando l'assorbimento di energia proveniente da centrali a combustibili fossili: i principali responsabili della dispersione nell'ambiente di elevati quantitativi di CO2.
 

Pompa di calore ibrida: come funziona?

Per capire nel dettaglio cos'è una pompa di calore ibrida e come funziona, è importante analizzare i due sistemi di riscaldamento su cui si basa questa particolare configurazione e i motivi per i quali, dalla loro sinergia, si può ottenere un impianto ad altissima efficienza. 
In primo luogo bisogna partire dalla pompa di calore: un sistema per la generazione di aria calda (e di aria fredda, in alcun particolari modelli di ultima generazione) che regola il riscaldamento di un locale.
 

La pompa di calore 

Una pompa di calore basa il suo funzionamento sullo stesso principio adoperato dai comuni frigoriferi. Questo processo, avviene in maniera inversa, tramite il trasferimento del calore per differenza di temperatura e di pressione di un particolare fluido frigorigeno.
Il sistema è composto da un compressore, un condensatore, una valvola di espansione e un evaporatore. Nel caso della pompa di calore in modalità riscaldamento, con l'evaporazione il fluido frigorigeno assorbe il calore dalla sorgente termica e con il successivo passaggio nel compressore è soggetto a una riduzione di volume che ne innalza la temperatura e la pressione. 
Nel condensatore, passa allo stato liquido cedendo il calore accumulato in precedenza – che viene utilizzato per il riscaldamento domestico – prima di immettersi nella valvola di espansione, che ne riduce la pressione e lo conduce nuovamente all'evaporatore.
Per favorire questo processo, la pompa di calore richiede energia elettrica. 
La fonte di energia più adoperata come elemento di scambio di calore è l'aria, che prevede impianti piuttosto economici e facilmente installabili. Ma ci sono anche tecnologie che utilizzano l'acqua o il terreno –soprattutto per profondità superiori ai 10 metri – per i quali però sono richiesti costi maggiori per la costruzione di pompe e sonde geotermiche.
 

La caldaia a condensazione 

La caldaia a condensazione è un sistema per il riscaldamento domestico e la produzione di acqua calda sanitaria, che si differenzia dagli apparecchi convenzionali per un rendimento termico superiore al 100%
Il merito è da ricercare soprattutto in un sistema ad altissima efficienza che prevede il recupero del calore latente contenuto nei fumi di combustione di scarto.
La potenza massima dell'apparecchio può essere modulata al variare delle specifiche esigenze e non è in alcun modo influenzata dalle condizioni d'esercizio, ad esempio dalla variazione della temperatura esterna
Al contrario, la pompa di calore è particolarmente sensibile alle condizioni esterne: se la temperatura è troppo bassa, il calore erogato può non essere sufficiente a soddisfare il fabbisogno. Le pompe di calore, infatti, basando il loro funzionamento sul trasferimento di energia termica dall'aria, dall'acqua o dalla terra, possono risentire molto della diminuzione della temperatura in giornate particolarmente rigide, soprattutto le pompe di calore ad acqua o ad aria.
Il motivo è semplice: le pompe di calore funzionano con le massime prestazioni quando la temperatura della fonte sorgente (aria esterna o acqua di falda) e quella desiderata dell’ambiente che deve essere riscaldato si avvicinano sensibilmente. Quando invece la temperatura della fonte sorgente inizia ad essere molto rigida, la pompa di calore deve assorbire molta energia elettrica per far lavorare il compressore e riscaldare l’ambiente ed inizia a lavorare in una modalità stressata rispetto a quella di progetto.
Per colmare questa carenza, bisogna fare in modo che il sistema garantisca sempre il confort termico desiderato. In previsione di questa eventualità, si può agire su diversi fronti, ad esempio dimensionando l'impianto con una pompa di calore più performante, ma più in generale prevedendo l'integrazione di una resistenza elettrica che produca ulteriore energia termica.
 Una pompa di calore ibrida, in ogni caso, permette di beneficiare di una gestione ottimizzata delle fonti di energia e di un conseguente risparmio in bolletta anche in queste situazioni. 
Il suo funzionamento, infatti, si basa sul riscaldamento con pompa di calore nella maggior parte dell'anno, con tutti i vantaggi associati a questo particolare impianto, e con caldaia a condensazione nelle giornate dal clima più freddo.
 

Tipologie di pompe di calore ibride

Anche se oggi il settore degli impianti termici offre diverse tipologie di pompe di calore ibride, per il riscaldamento domestico le soluzioni più comuni sono soprattutto tre. 
La prima è quella che prevede un sola unità interna, dalle dimensioni contenute, composta dalla caldaia a condensazione, dal condensatore della pompa di calore e da una scheda di controllo che ne regola il funzionamento in base alle caratteristiche dell'impianto. 
La seconda prevede invece la collocazione del sistema formato dalla pompa di calore esternamente, con collegamento idraulico al sistema interno, mentre la terza fa sì che tutti gli elementi del sistema ibrido formino un unico blocco, installabile all'interno o all'esterno dell'edificio.
 

Caldaia a condensazione sistema ibrido e impianti esistenti

Di fronte ai tanti vantaggi apportati dai sistemi di riscaldamento formati da caldaie ibride a condensazione e pompa di calore, spesso ci si chiede se sia possibile installarli al posto degli impianti esistenti, per rimpiazzare soluzioni di vecchia generazione più dispendiose e meno performanti dal punto di vista del rendimento. 
Ebbene, grazie alle loro tecnologie facilmente integrabili anche con i sistemi più datati, i sistemi ibridi possono prendere il posto dei vecchi impianti, nella maggior parte dei casi anche senza dover effettuare alcun tipo di intervento.
In genere, prima di procedere è bene che la squadra designata all'installazione si accerti accuratamente dello stato delle tubazioni presenti, verificando che non vi sia la presenza di fanghi, e che venga effettuata una verifica di fattibilità tecnica in merito all'installazione dell'impianto, che può essere collocato all'esterno oppure all'interno, ma in un'area in cui sia presente un'adeguata ventilazione.
Naturalmente, è importante considerare anche la tipologia dei terminali d'impianto esistenti, ovvero quelle opere come radiatori, pannelli radianti, bocchette di erogazione dell'aria da cui dipende la cessione del calore agli interni da riscaldare. 
Alla luce del suo funzionamento, la soluzione ibrida si rivela infatti più efficiente in presenza di terminali a basse temperature, ma può assicurare un elevato risparmio sui consumi energetici anche se integrati a sistemi che prevedano terminali a temperature più alte.
 

La pompa di calore ibrida conviene?

Alle latitudini italiane, la scelta di un impianto ibrido può risultare piuttosto vantaggiosa, soprattutto per quanto riguarda i costi. 
Grazie a un meccanismo di gestione che permette un utilizzo virtuoso delle fonti di energia, il sistema assicura che, al variare della temperatura esterna, a entrare in funzione sia sempre la tecnologia considerata più conveniente.
Un sistema ibrido garantisce inoltre un comfort elevato anche per quanto concerne la produzione di acqua calda sanitaria. In più, trattandosi di un impianto bivalente, ovvero formato da due diversi sistemi di produzione di calore, assicura la continuità di utilizzo anche in presenza di possibili guasti. 
Le pompe di calore di ultima generazione sono inoltre reversibili, consentono quindi, in presenza di impianti terminali idonei, di invertire il ciclo di riscaldamento per favorire la climatizzazione degli ambienti in estate.
 

Il presente testo è aggiornato al 10 Marzo 2022

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