Scaldacqua a pompa di calore: come funziona e vantaggi

di Luca Scialò del 3 dicembre 2016

Lo scaldacqua a pompa di calore è un prodotto ancora relativamente poco conosciuto in Italia, ma rappresenta una alternativa piuttosto efficiente e ragionevolmente economica per la produzione di acqua calda sanitaria.

In questa guida copriamo come funziona lo scaldacqua a pompa di calore. I criteri con cui sceglierlo, i consigli per la manutenzione, prezzi e risparmio energetico connesso. Si tratta di una modalità di riscaldamento dell’acqua per uso domestico che rappresenterebbe un ulteriore aiuto all’ambiente, oltre che per le nostre tasche.

Chiariamo subito una questione terminologica. Quando si parla di boiler a pompa di calore, o di scaldabagno a pompa di calore, si parla sempre della stessa cosa. Ossia dello scaldacqua a pompa di calore, come è più diffusamente noto.

Per chi abbia ancora uno scaldabagno elettrico, la sostituzione con un impianto a pompa di calore potrebbe portare enormi vantaggi in termini di consumi energetici. Tali vantaggi sono stimati perfino intorno al 70%. E, perché no, anche la sostituzione dello scaldino a gas porterebbe i suoi vantaggi, facendo scemare l’utilizzo smodato di gas nelle nostre città.

Scaldacqua a pompa di calore come funziona

Vediamo innanzitutto alcune specifiche tecniche relative allo scaldacqua a pompa di calore. Innanzitutto vediamo cos’è la pompa di calore. Essa è costituita da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido (frigorigeno) che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore.

Il circuito chiuso è costituito da:

  • un compressore.
  • un condensatore.
  • una valvola di espansione.
  • un evaporatore.

Il condensatore e l’evaporatore sono costituiti da scambiatori di calore, cioè tubi posti a contatto con un fluido di servizio (che può essere acqua o aria). Attraverso questi ultimi, scorre il fluido frigorigeno che cede calore al condensatore e lo sottrae all’evaporatore.

Le sorgenti di uno scaldacqua a pompa di calore

Il mezzo esterno da cui si estrae calore è detto sorgente fredda. Nella pompa di calore il fluido frigorigeno assorbe calore dalla sorgente fredda tramite l’evaporatore.

Le principali sorgenti fredde sono:

  • l’aria. Che può essere esterna al locale dove è installata la pompa di calore oppure estratta dal locale dove è installata la pompa di calore.
  • l’acqua. Che può essere di falda, di fiume, di lago quando questa è presente in prossimità dei locali da riscaldare e a ridotta profondità.

Altre sorgenti possono essere costituite da:

  • acqua accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare.
  • terreno, nel quale vengono inserite le tubazioni relative all’evaporatore.

Nel caso di tubazione nel terreno, le tubazioni orizzontali vanno interrate ad una profondità minima da 1 a 1,5 metri per non risentire troppo delle variazioni di temperatura dell’aria esterna e mantenere i benefici effetti dell’insolazione. È necessaria una estensione di terreno da 2 a 3 volte superiore alla superficie dei locali da riscaldare. Si tratta quindi di una soluzione costosa, sia per il terreno necessario che per la complessità dell’impianto.

Il calore può essere ceduto all’ambiente invece attraverso:

  • ventilconvettori, costituiti da “armadietti” nei quali l’aria viene fatta circolare sopra corpi scaldanti.
  • serpentine inserite nel pavimento, nelle quali circola acqua calda.
  • canalizzazioni, che trasferiscono direttamente il calore prodotto dalla pompa di calore ai diversi locali.

SPECIALE: Riscaldamento a pavimento, pro e contro

Come si misura l’efficienza di uno scaldacqua a pompa di calore

L’efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazioneC.O.P.”. Si tratta del rapporto tra energia fornita (calore ceduto al mezzo da riscaldare) ed energia elettrica consumata.

Il C.O.P. è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento. In genere, ha valori prossimi a 3. Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh (2580 kcal) di calore al mezzo da riscaldare. Il C.O.P. sarà tanto maggiore quanto più bassa è la temperatura a cui il calore viene ceduto (nel condensatore). E quanto più alta quella della sorgente da cui viene assorbito (nell’evaporatore).

Al di sotto di una temperatura compresa tra – 2°C e 2°C la pompa di calore si disattiva in quanto le sue prestazioni si ridurrebbero significativamente. Va tenuto conto inoltre che la potenza termica resa dalla pompa di calore dipende dalla temperatura a cui la stessa assorbe calore.

SCOPRI ANCHE: Guida all’efficienza energetica: come ottimizzare il riscaldamento domestico

Vantaggi economici di uno scaldacqua a pompa di calore

Veniamo all’aspetto economico della scelta di uno scaldacqua a pompa di calore. Per la generalità dei casi, si può sostenere che si ha convenienza economica, se si impiega la pompa di calore per la climatizzazione. La convenienza si riduce notevolmente nelle applicazioni per la sola produzione di acqua calda sanitaria e per il solo riscaldamento.

In quest’ultimo caso, le condizioni più vantaggiose si ottengono con l’uso di una sorgente fredda diversa dall’aria (acqua o terreno). Infatti, la pompa di calore, con questa sorgente, è in grado di coprire da sola il fabbisogno di calore.

Le economie conseguibili nella climatizzazione degli ambienti con l’utilizzo della pompa di calore sono da considerarsi in base al minor consumo che questa consente, rispetto al sistema convenzionale (caldaia) nel periodo invernale. I consumi estivi per il raffrescamento ambientale sono uguali. Sia che venga utilizzata la pompa di calore che il tradizionale condizionatore.

Per il solo riscaldamento ambientale, le numerose configurazioni impiantistiche non consentono una sintesi di validità generale come per gli altri casi. Tuttavia, si può affermare che, ai costi attuali dei combustibili e dell’energia elettrica, il tempo di ritorno è superiore ad otto anni.

Nel caso di utilizzo della pompa di calore per il solo riscaldamento dell’acqua calda sanitaria i tempi di ritorno dell’investimento sono superiori a 4 anni.

scaldacqua a pompa di calore

Schema di funzionamento di uno scaldacqua a pompa di calore

Risparmio energetico di uno scaldacqua a pompa di calore

Ora proveremo a sintetizzare il risparmio energetico di cui si godrebbe utilizzando uno scaldacqua a pompa di calore dipende da vari fattori.

Come già detto, rappresenta un’autentica evoluzione ecologica degli scaldacqua tradizionali, permettendo di risparmiare fino al 70% dei consumi elettrici. Rappresenta quindi la soluzione ideale per palestre, agriturismi, piccole attività commerciali che utilizzano una grande quantità d’acqua (parrucchieri, ristoranti, bar). Sia per nuove installazioni che per la sostituzione dei vecchi scaldabagni elettrici o a gas.

In linea di massima, si può semplificare e sintetizzare con lo schema seguente che confronta uno scaldacqua elettrico con uno a pompa di calore.

Confronto costi fra scaldacqua elettrico ed uno a pompa di calore

Confronto costi fra scaldacqua elettrico ed uno a pompa di calore

Scelta di uno scaldacqua a pompa di calore

Innanzitutto, nella scelta della pompa di calore occorre considerare:

  • le caratteristiche climatiche del luogo dove viene installata.
  • le caratteristiche tipologiche dell’edificio.
  • le condizioni di impiego.

Le caratteristiche climatiche hanno importanza soprattutto qualora la sorgente fredda sia l’aria esterna. Si può infatti avere, durante il periodo invernale, la formazione di brina sull’evaporatore, con conseguente cattivo scambio termico. Per ovviare a questo inconveniente la pompa di calore è in genere comunque dotata di un dispositivo di sbrinamento (ad esempio una resistenza elettrica).

Tale problema tuttavia non si presenta se si utilizza come sorgente fredda aria estratta o acqua.

Le caratteristiche tipologiche dell’edificio influenzano altresì la scelta del tipo di pompa di calore:

  • in un appartamento vanno valutati gli spazi necessari per l’installazione e l’opportunità di utilizzare sistemi monoblocco o “split”.
  • nelle case monofamiliari la pompa di calore può essere installata in cantina o nel locale caldaia. In questo caso, rumore e condensa legati alla pompa di calore, non danno problemi e la vicinanza di una caldaia tradizionale può renderne possibile l’impiego bivalente.
  • negli esercizi commerciali quali parrucchieri, cucine di ristoranti, ecc., l’installazione di una pompa di calore ad aria estratta può risultare molto conveniente. Anche perché l’azione di raffreddamento e di deumificazione rende più confortevole l’ambiente di lavoro.

Anche le condizioni di impiego nei diversi ambienti influenzano la scelta della pompa di calore. Ad esempio, se l’ambiente è destinato a residenza o ad attività lavorativa sedentaria non rumorosa, è consigliabile la scelta di una pompa di calore del tipo “split”.

Il fabbisogno di calore dipende comunque dalla localizzazione geografica dell’utenza. Particolare attenzione va posta per le pompe di calore che impiegano l’aria quale sorgente esterna. Infatti, il calore erogato diminuisce al diminuire della temperatura di questa.

Manutenzione di uno scaldacqua a pompa di calore

La pompa di calore è una apparecchiatura che ha raggiunto una buona affidabilità, ma che richiede una corretta installazione ed un minimo di manutenzione per conseguire buone prestazioni nel tempo.

Alcuni interventi di ordinaria manutenzione sono indispensabili per il buon funzionamento della pompa di calore. Possono essere effettuati direttamente dall’utente ad intervalli regolari di tempo:

  • la pulizia dell’evaporatore e del condensatore.
  • la pulizia dei filtri.
  • la pulizia del tubo di scarico della condensa, come consigliato dai libretti di istruzioni allegati alla pompa di calore.

Altri approfondimenti utili su come risparmiare sul riscaldamento domestico:

Scaldacqua a pompa di calore prezzi

Orientiamoci innanzitutto con i prezzi che troviamo online:

{ 2 comments… read them below or add one }

Pietro marzo 17, 2013 alle 9:23 pm

3. Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh (2580 kcal) di calore al mezzo da riscaldare.
che significa?
cioe’ con una (1) qualsiasi unita’ di misura per esempio KWh 10.000 la posso trasformare in KWh 30.000
con un rendimento positivo del 300% ?
certo e’ una bella scoperta!!!Come quello (ignorante) che aveva collegato meccanicamente un gruppetto elettrogeno che a 3000 giri/min. dava 1kwh con un alternatore e diceva che aveva ricavato 3kwh
leggendoli sulla targa dell’alternatore!

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Francesco giugno 18, 2012 alle 6:56 pm

ENERGIA ALTERNATIVA E RISPARMIO ENERGETICO – RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO DEGLI AMBIENTI

POMPE DI CALORE
http://www.geotermiaitalia.it/catalogo/prodotti.html

Sono sistemi completi di riscaldamento e raffrescamento energeticamente efficiente che assicurano una climatizzazione interna economica e al tempo stesso eco-sostenibile.
Questa tecnologia è disponibile per installazioni residenziali mono/plurifamiliari ed edifici industriali e commerciali di grandi dimensioni.

Pompe di calore geotermiche;
Pompe di calore aria-acqua;
Pompe di calore ad aria esausta.

La pompa di calore geotermica utilizza come fonte di calore il sottosuolo o l’acqua di falda e consente un risparmio sui costi per il riscaldamento fino al 80%.
Non è necessario risiedere in una zona termale per usufruire dei benefici del calore sotterraneo: a partire da 10 mt di profondità fino ai 100 mt le temperature si attestano intorno ai 10-12°C per tutto l’anno costituendo una fonte di calore ottimale per il funzionamento della pompa di calore.

La pompa di calore aria-acqua utilizza come fonte di calore l’aria esterna e consente un risparmio sui costi per il riscaldamento fino al 50-60%.
Questa pompa di calore ha un’efficienza straordinaria; ad esempio possono produrre acqua calda per riscaldamento o usi sanitari fino a temperature di 65°C con il solo compressore e lavorare fino a temperature esterne di -25°C!!!

La pompa di calore ad aria esausta utilizza come fonte di calore l’aria viziata presente nella casa, consente un risparmio sui costi per il riscaldamento fino al 50%.

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