Pompa di calore per il riscaldamento

Cosa è la “pompa di calore”?

-La pompa di calore è un apparecchio in grado di prelevare calore da un ambiente freddo e trasferirlo ad un altro più caldo.

-La pompa di calore può funzionare sia elettricamente (sistema a compressione) sia con calore prelevato dai combustibili fossili o da altre fonti termiche quali il sole (sistema ad assorbimento).

In pratica l’apparecchio funziona come un comune frigorifero. La pompa di calore attualmente più diffusa nel mondo è quella a compressione, azionata elettricamente.

Per coloro che non hanno dimestichezza con la fisica, l’intero processo può essere riassunto in tal modo. L’apparecchio è in grado di prelevare calore anche dall’aria fredda dell’ambiente esterno e cedere questo calore all’ambiente che si vuole riscaldare. Tale è il processo attuato dalla pompa di calore in inverno. Durante l’estate gli apparecchi a pompa di calore “reversibile” (una semplice valvola a quattro vie permette questa funzione) sono in grado di “prelevare” calore dall’ambiente interno (in tal modo raffreddandolo) e “cederlo” all’aria calda dell’ambiente esterno.

Il motivo per cui, in fase di riscaldamento, la pompa di calore si presenta come un sistema che permette di risparmiare energia primaria (metano, olio combustibile), divenendo così anche economicamente conveniente per l’utente finale, è da ricercarsi nel fatto che il sistema è in grado di cedere all’ambiente da riscaldare il calore (del tutto gratuito) assorbito dall’ambiente esterno freddo, maggiorato della parte corrispondente al lavoro meccanico del compressore trasformato in calore (cioè del consumo reale di energia, il solo che effettivamente viene pagato). Esempio: Riscaldo con 3500 W ma pago solo per 1000 W (perchè 1000 W sono quelli assorbiti dalla macchina, e 2500 sono quelli assorbiti dall’ambiente esterno e “pompati” all’interno, ma comunque già esistenti). Il rapporto di cui sopra varia in base a diversi fattori, dei quali i più importanti sono: temperatura esterna, temperatura del gas nell’unità interna (più bassa se la velocità della ventola è più alta e scambia quindi più calore, ), temperatura interna.

La pompa di calore costituisce un sistema che permette di “risparmiare energia” e di essere così economicamente conveniente per l’utente ,soprattutto perché il calore “gratuito” prelevato dall’ambiente è, non sempre ma in gran parte dei casi), quantitativamente superiore a quello ceduto dal compressore, ed effettivamente “pagato” dall’utente.

Il sistema a pompa di calore è in genere “reversibile”, può cambiare cioè la sua funzione da riscaldatore a raffrescatore. Si realizza così la possibilità di “climatizzare” un ambiente per un intero anno (condizionamento estivo e riscaldamento invernale) con un unico sistema.

La pompa di calore (come è peraltro riconosciuto dalle specifiche leggi sul risparmio energetico (L.308/82,L. 9/91,L.10/91 e relativi regolamenti di attuazione) è un sistema che può realizzare un reale uso razionale dell’energia poiché:

– Permette un risparmio di energia, inducendo di conseguenza anche una riduzione dell’impatto ambientale imputabile all’impiego di combustibili fossili.

– E’ un sistema più flessibile rispetto all’impiego di “due” differenti apparecchi per riscaldare e raffrescare un ambiente.

– La pompa di calore azionata elettricamente (sistema a compressione) oltre ad essere molto sicura ed altamente affidabile, non inquina l’ambiente anche per l’assenza di emissioni nocive in atmosfera nel luogo di installazione.

Nella scelta della pompa di calore ci si trova di fronte a diverse scelte da operare, tra le quali:

Classe energetica: indica il rendimento energetico dell’apparecchio. Una classe bassa, ad esempio la G costerà di più nell’uso ma avrà un costo minore di acquisto. Ovvio che per la propria residenza conviene optare per un sistema a rendimento più alto, in quanto la differenza di consumo ripagherà del costo superiore in poco tempo. Diverso il discorso per la “casa delle vacanze, che se poco utilizzata avrebbe un ammortamento in un tempo più lungo. Generalmente poi, apparecchi di qualità (e costo) superiore hanno altri vantaggi, quali ad esempio la ridotta rumorosità (sia interna che esterna). Un modello a bassa efficienza può costarvi molte decine di euro in più all’anno di maggior consumo energetico.
Gas refrigerante impiegato: Per motivi ecologici legati al refrigerante impiegato, si sta passando dallo R407 allo R410. Il 407 è una miscela di refrigeranti che è in grado di funzionare su macchine di vecchia generazione che impiegavano un refrigeranti ora fuori norma. Lo R410 e lo R410 A, necessitano di macchine progettate appositamente (pressioni operative maggiori) e spesso (ma non necessariamente) hanno anche una classe energetica superiore. La differenza è tutta qui.

Sistemi ad inverter: indicano la presenza di un compressore particolare associato ad un elettronica di controllo più sofisticata. Il vantaggio nel comfort è che la temperatura viene modulata in  modo continuo a seconda della differenza tra la temperatura impostata e quella dell’ambiente, e non con modalità acceso/spento (assenza di sbalzi nella temperatura di uscita). Altro vantaggio è nell’assenza di spunto elettrico (il picco di assorbimento all’avvio),  dato che l’avviamento è progressivo. Anche l’efficienza elettrica, soprattutto quella a caldo, è superiore, portando ad un sensibile risparmio soprattutto nell’utilizzo a caldo (in casi limite può arrivare anche al 30%).
Nota: nella scelta, è da tenere presente che le attuali norme, che definiscono la classe energetica per questi sistemi, impongono che questa sia calcolata con l’apparecchio in funzione alla massima potenza. Ma, nella pratica, la pompa di calore ad inverter funziona sempre ad un regime ridotto, ed in questo modo l’efficienza può aumentare anche di molto, portando il sistema a livelli molto più alti di efficienza di quelli che lascerebbe supporre la sola etichetta energetica.

Esistono poi altre particolarità, tra quelle più comuni:

– Sistema monosplit o multisplit (a grandi linee significa un solo “compressore esterno” per più posti interni). Il vantaggio è nel minor numero di unità esterne installabili. Occorre considerare però che il rendimento cala se si usa solo una parte della macchina.

– Sistema ad espansione diretta (il classico, dove il gas refrigerante viene fatto circolare direttamente all’interno dell’unità interna)

– Sistema  ad acqua (detto anche motocondensante o, impropriamente, “chiller”) dove, analogamente a quanto avviene con una caldaia tradizionale, viene riscaldata dell’acqua che poi circola per tutto l’ambiente interno cedendo calore tramite fancoil o ventilconvettori, termoarredo, termosifoni, serpentine a pavimento, etc.)

– Sistema a ventilconvettori singoli o canalizzato (dove un solo ventilconvettore manda aria in più ambienti tramite appositi condotti d’aria)

La scelta va fatta caso per caso, considerando, oltre ai fattori oggettivi, anche le proprie preferenze individuali.

Nei sistemi ad espansione gassosa, è importante, per il funzionamento a caldo, che l’unità non sia montata troppo vicino al soffitto, in quanto la presenza di aria molto più calda in alto (stratificazione) obbliga la macchina a lavorare con una differenza di temperatura (“salto termico”) superiore tra elemento esterno (detto impropriamente “condensatore”) ed elemento interno (detto impropriamente “evaporatore”), e questo, oltre a sollecitarla di più, ne abbassa di conseguenza anche il rendimento (nelle macchine ad espansione gassosa il rendimento può calare di circa il 10-20% anche quando si tiene la velocità della ventola interna al minimo).

Altra considerazione importante, che vale soprattutto per le macchine ad espansione gassosa, è quella che riguarda la pulizia periodica dei filtri dell’unità interna; infatti se tali filtri sono intasati (il loro scopo principale è proprio quello di intercettare il pulviscolo presente nell’aria impedendo che vada a fermarsi invece sull’elemento interno), diminuisce il flusso di aria, e quindi diminuisce l’efficienza ed aumenta il consumo.  Nel caso di sistemi ad acqua, questo ha una valenza diversa, in quanto non aumenta direttamente il consumo (la temperatura dell’acqua non cambia), ma aumenta il tempo di riscaldamento o raffrescamento dell’ambiente, e c’è solo una piccolissima parte di aumento del consumo, dovuto al funzionamento prolungato di pompa di circolazione (se controllata dal sistema) e dei fancoil (o termoconvettori), se presenti.

ALCUNE LINEE GUIDA PER LA CLIMATIZZAZIONE
Come creare un ambiente salutare e confortevole: i parametri e le caratteristiche.

Temperatura: la temperatura dei locali in inverno dovrebbe essere compresa tra i 18 e i 22° centigradi (ricordare che comunque 20° è un limite normativo), mentre in estate dovrebbe essere compresa tra i 24 e i 28 gradi centigradi. Un abbigliamento adeguato aiuta a risparmiare energia e a mantenere condizioni fisiologicamente più naturali.

Grado di umidità: la percentuale ottimale di umidità deve essere compresa fra il 45 e il 65%. Qualora molto al di fuori di questi limiti, può eventualmente essere corretta utilizzando umidificatori e deumidificatori. Riducendo l’eccesso di umidità, migliorano le condizioni di abitabilità della casa e si combatte la proliferazione della muffa. Nel raffrescamento l’umidità tende a essere condensata ed espulsa dal climatizzatore, sotto forma di acqua distillata.

Circolazione dell’aria: il calore l’umidità variano, anche nella percezione, a seconda che l’aria sia ferma o in movimento. E’ bene che l’aria circoli in modo costante, uniforme e ad una velocità adeguata.

Livello sonoro: la bassa rumorosità è sicuramente una qualità molto apprezzata per ogni elettrodomestico. I climatizzatori moderni sono realizzati con tecnologie che garantiscono elevate prestazioni e una rumorosità contenuta, sia dell’unità interna che esterna.
I dati relativi alla rumorosità sono espressi in decibel (dB), e sono riportati, insieme ai consumi e alla classe di efficienza, sull’etichetta energetica e per legge accompagna gli apparecchi elettrici.

Alcuni livelli sonori tipici come paragone:
185 dB = lesioni istantanee al tessuto muscolare
170 dB = colpo di arma da guerra a 1 m
150 dB = motore di un jet a 30 m
140 dB = colpo di fucile a 1 m
130 dB = soglia del dolore
120 dB = danneggiamento dell’udito per esposizione a breve termine
100 dB = martello pneumatico a 1 m
85 dB = danneggiamento dell’udito per esposizione a lungo termine
80 dB = traffico intenso, metropolitana
40-60 dB = conversazione normale
40 dB = frigorifero
30 dB = ticchettio orologio
20 dB = stanza silenziosa
10 dB = stormire di foglie, respiro umano rilassato
0 dB = soglia di udibilità (udito normale, a 1.000 Hertz)

Pulizia dell’aria: nell’aria si trovano un’infinità di piccole particelle che possono causare disturbi o anche allergie. I filtri, sempre più sofisticati, di cui sono dotati i moderni climatizzatori, contribuiscono a migliorare sensibilmente la qualità dell’aria.
La mancata pulizia e/o sostituzione dei filtri comporta un calo della resa del climatizzatore e la forte probabilità che si sviluppino batteri, muffe, funghi, che vengono rimessi all’ambiente, e che possono causare problemi o anche un pericolo per la salute.
I tipi di filtri comunemente usati sono:
– Filtri antipolvere: trattengono le impurità di dimensioni maggiori, come la polvere e le particelle solide in generale, come ad esempio fibre tessili e peli di animali. È necessario pulirli e sostituirli periodicamente.
– Filtri elettrostatici: filtri metallici costituiti da lamine caricate elettrostaticamente, che attirano trattengono la polvere in sospensione e gli allergeni. Sono lavabili e non vanno sostituiti.
– Filtri ai carboni attivi: pannelli porosi che assorbono le molecole organiche provenienti dal corpo umano e da altri organismi presenti nell’ambiente. Hanno la funzione di eliminare i cattivi odori. Non sono lavabili e hanno una durata limitata.
– Filtri al plasma o al neoplasma: sono i filtri tecnologicamente più avanzati. Purificano e che odorano l’aria e sono particolarmente indicati per chi soffre di allergie o asma Sono riutilizzabili più volte, seguendo una semplice operazione di pulizia che mantiene un’elevata efficienza filtrante.

Le principali funzioni disponibili.
Timer: consente di programmare il funzionamento dell’apparecchio a orari stabiliti.

Termostato: consente di impostare la temperatura desiderata.

Controllo della temperatura e “I Feel”: permette di rilevare la temperatura nei pressi del telecomando escludendo il sensore presente nell’unità interna. In questo modo verrà presa come riferimento la temperatura presente nel punto dove si trova il telecomando.

Funzione auto: la modalità operativa idonea tra raffreddamento, riscaldamento o ventilazione, in base alla temperatura ambiente e a quella impostata.

Funzione notte o “sleep”: generalmente controlla la velocità del flusso d’aria e modifica gradualmente nel tempo la temperatura, assicurando un miglior comfort durante il sonno, e un risparmio energetico.

Regolazione uscita del flusso d’aria: regola la direzione del flusso d’aria bloccando le alette deflettrici nell’angolazione desiderata, oppure impostandole con  un’oscillazione continua per distribuire l’aria in modo uniforme.

Massima potenza o turbo: permette di raggiungere la temperatura selezionata più rapidamente.

Ventilazione: consente di utilizzare il climatizzatore come semplice ventilatore, senza raffreddare o riscaldare.

Deumidificazione (dry): riduce l’umidità dell’ambiente senza alterare la temperatura. (In questo caso si tratta di un processo poco efficiente. Per una deumidificazione ottimale è meglio utilizzare apparecchi dedicati, ossia veri deumidificatori).

Ionizzatore: dispositivo interno che emette ioni negativi migliorando la qualità dell’aria.

Riavvio automatico: in caso di interruzione dell’energia elettrica riattiva automaticamente la modalità di funzionamento una volta tornata la corrente.

Auto clean: dopo lo spegnimento del climatizzatore viene momentaneamente attivata la ventilazione per eliminare i residui di condensa ed asciugare le parti interne per impedire la formazione di muffe e cattivi odori.

SITUAZIONE ATTUALE

Nel corso degli ultimi anni si è assistito nei paesi dell’Europa centrale e settentrionale alla diffusione dei sistemi per solo riscaldamento a pompa di calore in sostituzione delle tradizionali caldaie a bruciatore. I dati di mercato degli ultimi anni, mostrano come l’incremento delle vendite di pompe di calore di piccola potenza sia più rapido nei paesi del centro-nord Europa  rispetto all’incremento che si è registrato in Italia nello stesso periodo di riferimento.

Per citare qualche esempio, nel 2005 il 72 per cento delle nuove costruzioni realizzate in Svizzera sono state dotate di sistemi di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria esclusivamente a pompa di calore.
In Finlandia la diffusione di pompe di calore nel 2005 è cresciuta del 76 per cento, in Francia del 46 per cento, in Germania del 30 per cento, in Svizzera l’incremento è stato del 23 per cento, in Italia solo del 7 per cento.
Questo è un dato paradossale, in quanto i paesi nel settentrione d’Europa sono più svantaggiati rispetto a quelli meridionali, considerando che le temperature invernali più basse abbassano il rendimento finale dei sistemi a pompa di calore.

Questi dati, unitamente alle notizie fornite dall’andamento del mercato, mostrano che è in atto un processo di sostituzione delle caldaie tradizionali con le pompe di calore.
Questa tendenza sarà certamente seguita anche dall’Italia, considerando, oltre al clima più favorevole della nostra penisola rispetto al resto d’Europa, anche le nuove disposizioni di legge che prevedono agevolazioni fiscali per l’acquisto di una pompa di calore.
Tra le altre complicazioni è da segnalare che:
– Prima dell’inizio dei lavori, va depositato in Comune il progetto delle opere e una relazione tecnica
– L’installazione della pompa di calore deve essere effettuata da personale qualificato (ai sensi della legge 46/90)
– A fine lavori l’installatore dovrà rilasciare un certificato di regolare esecuzione (che andrà conservato).

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