Pompa di calore: cos'è ma soprattutto come funziona?

Oggigiorno si parla molto di pompe di calore come sistema di efficientamento energetico. 

Ma cosa sono? Come funzionano? Perché sono utili per efficientare la propria abitazione?

Molte volte i tecnici si sentono chiedere dai clienti, che per sentito dire hanno intenzione di installare una pompa di calore, quale tipologia scegliere.

Innanzitutto chiariamo la logica di funzionamento di una pompa di calore.

Per prima cosa evidenziamo che questa macchina ha un meccanismo simile a quello di un frigorifero ma invertito. Considerando che il ciclo frigorifero è già un ciclo inverso (al ciclo di Carnot) si potrebbe pensare che il ciclo inverso del ciclo inverso porta al ciclo originale ma non è così.

La differenza sta che ne ciclo di Carnot (o ciclo diretto) noi forniamo calore per ottenere lavoro.

Invece lo scopo di una macchina frigorifera è quello di estrarre calore da un ambiente a bassa temperatura spendendo del lavoro.

Ed arriviamo alle pompe di calore: qual è il loro scopo?

La pompa di calore lavora in modo da fornire calore ad un ambiente ad alta temperatura in maniera inversa, come vedete, al ciclo frigorifero (anche qui la spesa energetica è fornire lavoro).

Da questo è facile intuire che attraverso le pompe di calore sia possibile sia riscaldare un ambiente ma anche raffrescarlo perché loro sono in grado di funzionare anche secondo un ciclo reversibile che può produrre “caldo” o produrre “raffrescamento”.

Se noi volessimo riscaldare un ambiente porremmo la pompa di calore in modalità riscaldamento e la sua fonte di calore sarà al di fuori dell’edificio utilizzando o il calore ambientale da aria o dell’acqua o del suolo.

Mentre se volessimo raffrescare un ambiente la poniamo in modalità raffrescamento invertendo il ciclo ed utilizzando come fonte di calore l’edificio stesso e l’esterno come dissipatore di calore.

Per questo trasferimento di calore viene utilizzata normalmente energia elettrica per alimentare i motori del compressore e delle Pompe/ventilatori per il movimento dei fluidi secondari che trasportano calore o energia termica per attivare il ciclo ad assorbimento.

Importante è come andrà alimentato il lato freddo delle pompe di calore, in quanto è possibile utilizzare diverse tipologie di sorgente ma la scelta di quale di queste dipenderà da alcuni fattori come:

• le caratteristiche dell’ambiente esterno,
• le possibili limitazioni d’ordine normativo,
• le prestazioni richieste,
• il costo dell’impianto,
• I tempi di ritorno del maggiore investimento.

Quali sono le tipologie di pompe di calore esistenti?

Come abbiamo già specificato esistono diverse tipologie di pompe di calore che dipendono dalla sorgente da cui prelevano calore.

Esistono pompe di calore che usano come sorgente l’aria ed hanno come punti di forza la grande disponibilità e la praticità dell’uso ma le loro prestazioni sono variabili rispetto al periodo dell’anno.

Quelle che usano come sorgente l’acqua hanno come punti di forza le prestazioni costanti rispetto a quelli che utilizzano l’aria ma la disponibilità varia dal tipo di fonte (ad esempio bacino idrico o falda acquifera), necessitano di opere di prelievo e scarico ed infine sono soggette a vincoli normativi per il prelievo e per lo scarico.

In ultimo esistono pompe di calore che utilizzano come fonte di calore il suolo il quale ha ottime prestazioni energetiche ma di contro ha elevati costi di realizzazione, è una tecnologia poco diffusa e necessita di ampie superfici.

Ricapitolando: perché la pompa di calore è una tecnologia efficiente?

Perché raccoglie energia termica da una sorgente esterna in maniera gratuita e la trasferisce all’interno di un ambiente in forma di calore e per il suo funzionamento l’energia elettrica utilizzata è di molto inferiore rispetto al calore ceduto. 

Quindi permette di contenere il consumo di energia proveniente da fonte fossile, a differenza di una caldaia tradizionale, o completamente annullare il suo impiego se viene affiancata dall’utilizzo di pannelli fotovoltaici con batteria di accumulo in modo da generare corrente elettrica completamente da una fonte rinnovabile.

In conclusione attraverso l’installazione di una pompa di calore è possibile non solo riscaldare gli ambienti ma anche raffrescarli e in aggiunta produrre acqua calda sanitaria il tutto contenendo l’emissione di gas inquinanti nell’atmosfera.