Funzionamento di una pompa di calore

Funzionamento

Come funziona una pompa di calore?

 

Una pompa di calore funziona in maniera simile ad un frigorifero, semplicemente al contrario. Il frigorifero genera freddo dal calore esterno, mentre la pompa di calore ricava energia dall’ambiente (aria, sottosuolo o acqua) e la restituisce alla casa sotto forma di riscaldamento tramite lo scambiatore di calore.

Configurazione e funzionamento di una pompa di calore

Il seguente disegno mostra la configurazione e il funzionamento di una pompa di calore nelle singole fasi:

 

  1. Fonte di calore
  2. Pompa di calore
     a) Evaporatore
     b) Compressore
     c) Condensatore
     d) Valvola di espansione
  3. Distribuzione del calore

Tipi di pompe di calore

In base al tipo di risorse da cui viene ricavata l’energia (sottosuolo, acqua o aria), si distinguono diversi tipi di pompe di calore:

 

  1. Pompa di calore salina-acqua (sonda geotermica)
  2. Pompa di calore acqua-acqua
  3. Pompa di calore aria-acqua

Di seguito illustriamo il funzionamento di queste tre pompe di calore:

 

Pompa di calore salina-acqua (sonda geotermica)

Le pompe di calore salina-acqua, comunemente note come sonda geotermica, riscaldano grazie al calore del sottosuolo. Esistono diverse possibilità per ricavare calore dal sottosuolo. Oltre alle sonde geotermiche è possibile interrare anche pali energetici, canestri geotermici o collettori geotermici. La sonda geotermica è tuttavia la tecnica di grande lunga più utilizzata.

 

Principio di funzionamento della sonda geotermica

Grazie alla temperatura costante del sottosuolo, le sonde geotermiche hanno un elevato grado di efficienza, per cui sono tuttavia necessari costi di investimento più alti. Le sonde geotermiche non possono essere installate in qualsiasi punto, specialmente nelle aree con falde acquifere occorre controllare ogni singolo caso. È necessaria un’autorizzazione del comune.

 

Pompa di calore acqua-acqua (acque freatiche)

Per le pompe di calore acqua-acqua sono disponibili due diverse possibilità per ricavare energia:

  • Acqua freatica (caso più frequente)
  • Acqua di superficie (laghi, fiumi, torrenti).
 
Principio di funzionamento della pompa di calore acqua-acqua

In una pompa di calore ad acqua freatica, tramite pozzi con sistema di riempimento e deflusso l’acqua freatica viene condotta attraverso uno scambiatore di calore (si ricava il calore). L’acqua freatica mantiene pressoché la stessa temperatura tutto l’anno, per cui la pompa di calore ha un grado di efficienza molto buono.

Se la qualità delle acque freatiche è buona, è possibile sfruttare i pozzi già esistenti. Sono determinanti il livello dell’acqua freatica e lo spessore della falda. Come per le sonde geotermiche, anche in questo caso è necessaria un’autorizzazione del comune.

 

Pompa di calore aria-acqua

Una pompa di calore aria-acqua sfrutta l’energia dell’aria per riscaldare la casa. L’aria è continuamente riscaldata dai raggi del sole. La pompa di calore preleva questa energia ad un livello dove la temperatura è più bassa per portarla ad un livello più alto. La pompa di calore aria-acqua può essere installata in maniera relativamente semplice e inoltre è molto conveniente.

 

La pompa di calore aria-acqua deve essere installata all'interno o all'esterno?

Le pompe di calore aria-acqua possono essere installate sia all’esterno sia all’interno dell’edificio. Da un punto di vista economico, entrambe le opzioni sono ugualmente valide.

  • Se installata all’interno, la pompa di calore aria-acqua viene posizionata nello scantinato. Tutto il circuito si trova all’interno dell’edificio e solo l’immissione o emissione di aria avviene all’esterno.
  • Il tipo di installazione più frequente è l’installazione esterna. In questo caso, si utilizzano pompe di calore compatte che generano calore con il corpo esterno e lo trasferiscono al locale caldaia tramite l’accumulatore.
  • Nelle cosiddette pompe di calore split il circuito è separato, con l’evaporatore all’esterno e il condensatore installato all’interno dell’edificio.

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Calcolo della pompa di calore

Vantaggi e svantaggi dell'installazione all'interno o all'esterno

Installazione all’interno

Pompa di calore installata all’interno

  • Nessuna installazione all’esterno
  • Rumorosità minima

 

  • Spazio richiesto
  • Condutture dell’aria all’interno delle pareti dell’edificio
Installazione esterna

Pompa di calore installata all’esterno

  • Riconversione o potenziamento semplice
  • Perforazioni minime dell’involucro esterno
  • Posizione ideale se è compatta e direttamente vicina all’edificio

 

  • Estetica, dovuta alla posizione all’esterno
  • Lieve rumorosità
  • Condutture del riscaldamento-acqua all'esterno
Apparecchi con split

Pompa di calore split

  • Necessario meno spazio all’interno

 

  • Condutture del liquido termovettore all’esterno (se non installate direttamente sull’edificio)

Aria, calore terrestre o acqua - che tipo di pompa di calore fa per me?

La pompa di calore aria-acqua è facile da installare, relativamente conveniente e, per questo, è il tipo di pompa di calore più diffuso in Svizzera.

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Nel 2016, circa il 67 % di tutte le pompe di calore vendute in Svizzera era di questo tipo.

Le cosiddette sonde geotermiche (pompe di calore salina-acqua) sono molto efficienti a livello energetico – ma richiedono costi di installazione più elevati rispetto alle pompe di calore aria-acqua.
La pompa di calore acqua-acqua (acque freatiche) è la più efficiente, ma viene solo raramente autorizzata e installata per questioni di tutela delle risorse idriche.
Per scoprire quale pompa di calore rappresenta la soluzione migliore per la vostra casa, serve un esempio concreto.

Pompa di calore e riscaldamento a gasolio a confronto
  Aria-Acqua Salina-Acqua (sonda geotermica) Riscaldamento a gaolio
Pompa di calore e riscaldamento a gasolio a confronto medie alte medie
Grado di efficienza medio alto basso
Costi per l’acquisto medi alti bassi
Costi per il funzionamento e l’energia medi bassi alti
 

Pompe di calore - prodotti e fabbricanti

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Ulteriori vantaggi di una pompa di calore

  • Il riscaldamento a gasolio è più economico da acquistare, ma nel lungo termine risulta migliore la pompa di calore per i costi di esercizio più bassi.

  • A lungo andare, è più economico riscaldare una casa monofamiliare o un'abitazione plurifamiliare con una pompa di calore.
  • Una pompa di calore utilizza 3 volte meno energia del riscaldamento a gasolio.

  • Non meno del 70-80 % dell’energia di una pompa di calore proviene dall’ambiente.

  • La pompa di calore è più sostenibile rispetto al riscaldamento a gasolio.

  • Le pompe di calore hanno bisogno di pochissima manutenzione e hanno una vita media di circa 20 anni.

 

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