Pompe di calore: La guida completa
Le pompe di calore sono diventate la tecnologia di riscaldamento dominante. Secondo l'Ufficio federale di statistica tedesco, nel 2023 oltre il 70% delle nuove costruzioni ha scelto la pompa di calore come fonte primaria di riscaldamento. Il mercato mondiale ha raggiunto nel 2024 un volume di circa 70 miliardi di dollari.
Diversi fattori spiegano questa evoluzione: l'aumento dei prezzi dei combustibili fossili, una crescente consapevolezza ambientale e programmi di incentivi interessanti. A ciò si aggiunge il progresso tecnologico, che ha reso le pompe di calore più efficienti e silenziose.
Questa guida spiega il principio di funzionamento, confronta le diverse tipologie di pompe di calore, analizza costi e incentivi disponibili e fornisce indicazioni per un corretto dimensionamento. Troverete inoltre i collegamenti ai nostri articoli di approfondimento su temi specifici.
Che cos'è una pompa di calore?
Una pompa di calore è un dispositivo che trasferisce calore da un livello di temperatura inferiore a uno superiore. Il principio è identico a quello di un frigorifero, ma con obiettivo inverso: mentre il frigorifero estrae calore dal suo interno e lo cede all'ambiente, la pompa di calore preleva calore dall'ambiente esterno e lo trasferisce all'impianto di riscaldamento.
Il ciclo in quattro fasi
Il ciclo della pompa di calore si compone di quattro fasi consecutive:
| Fase | Componente | Processo | Stato del refrigerante |
|---|---|---|---|
| 1 | Evaporatore | Assorbimento di calore dall'ambiente | Liquido → Gas |
| 2 | Compressore | Aumento di pressione e temperatura | Gas (caldo) |
| 3 | Condensatore | Cessione di calore al riscaldamento | Gas → Liquido |
| 4 | Valvola di espansione | Riduzione di pressione e temperatura | Liquido (freddo) |
Il refrigerante circola in modo continuo in questo ciclo. Assorbe calore a bassa temperatura e lo rilascia a temperatura più elevata. Il compressore è l'unico componente che richiede energia elettrica.
Fondamento fisico: La pompa di calore non contraddice la termodinamica. L'energia elettrica del compressore consente di trasportare calore in direzione opposta al gradiente naturale di temperatura.
Per una spiegazione dettagliata dei principi fisici, consultate l'articolo Il frigorifero al contrario: Come funziona una pompa di calore?.
I componenti in sintesi
Ogni pompa di calore è costituita dagli stessi elementi fondamentali, che lavorano insieme in un circuito chiuso:
| Componente | Funzione | Caratteristiche |
|---|---|---|
| Evaporatore | Assorbe calore dall'ambiente | Scambiatore di calore, ampia superficie |
| Compressore | Comprime il refrigerante | Azionamento elettrico, principale consumatore |
| Condensatore | Cede calore al riscaldamento | Scambiatore di calore, compatto |
| Valvola di espansione | Riduce pressione e temperatura | Dispositivo di laminazione, esente da manutenzione |
| Refrigerante | Trasporta il calore | Evapora a bassa temperatura |
L'evoluzione dei refrigeranti
I refrigeranti tradizionali come l'R410A hanno un elevato potenziale di riscaldamento globale (GWP). Le pompe di calore moderne utilizzano sempre più l'R290 (propano), con un GWP di soli 3 (contro i 2088 dell'R410A). L'R290 è infiammabile, pertanto le cariche sono limitate e devono essere rispettate le distanze di sicurezza.
I dettagli sui singoli componenti sono illustrati nell'articolo I componenti: scambiatori, compressore e valvola di espansione.
Confronto tra le tipologie di pompe di calore
Le pompe di calore sono classificate in base alla sorgente termica e al fluido di distribuzione. Le tre tipologie più diffuse per gli edifici residenziali sono:
Pompa di calore aria-acqua
La pompa di calore aria-acqua preleva calore dall'aria esterna e lo trasferisce all'acqua del circuito di riscaldamento. È di gran lunga la tipologia più diffusa in Europa.
Vantaggi:
- Costo di installazione contenuto
- Non richiede autorizzazioni particolari
- Posizionamento flessibile (unità interna o esterna)
- Installazione rapida
Svantaggi:
- L'efficienza diminuisce con temperature molto rigide
- L'unità esterna produce rumore
- Costi di esercizio superiori alla geotermica
Pompa di calore geotermica (terra-acqua)
La pompa di calore geotermica sfrutta la temperatura costante del sottosuolo. Il calore viene captato tramite collettori orizzontali o sonde verticali.
Vantaggi:
- Massima efficienza (temperatura della sorgente costante)
- Funzionamento silenzioso (nessuna unità esterna)
- Possibilità di raffrescamento passivo in estate
- Costi di esercizio minimi
Svantaggi:
- Investimento iniziale più elevato (perforazione)
- Le sonde richiedono autorizzazione amministrativa
- Ampia superficie di terreno per i collettori
- Tempi di progettazione e realizzazione più lunghi
Pompa di calore aria-aria
La pompa di calore aria-aria riscalda direttamente l'aria degli ambienti, senza circuito idraulico. È meno diffusa per il riscaldamento principale in Europa continentale.
Vantaggi:
- Può riscaldare e raffrescare
- Investimento iniziale inferiore
- Risposta rapida alle variazioni di temperatura
Svantaggi:
- Non produce acqua calda sanitaria
- Richiede canalizzazioni o unità interne
- Meno efficiente dei sistemi idronici
Tabella comparativa delle tipologie
| Criterio | Aria-acqua | Geotermica | Aria-aria |
|---|---|---|---|
| Investimento | 10.000–20.000 € | 18.000–35.000 € | 8.000–15.000 € |
| SCOP | 3,0–4,0 | 4,0–5,0 | 2,5–3,5 |
| Spazio necessario | Ridotto | Elevato (scavi) | Ridotto |
| Autorizzazioni | No | Sì (sonde) | No |
| ACS | Sì | Sì | No |
| Raffrescamento | Opzionale | Passivo possibile | Sì |
| Rumore | Unità esterna udibile | Silenziosa | Unità interne udibili |
| Ideale per | Nuovo, ristrutturazione | Nuovo con terreno | Riscaldamento integrativo |
Per approfondimenti sulle diverse tipologie e l'abbinamento con il solare, consultate l'articolo Tipologie di pompe di calore e l'abbinamento vincente con gli impianti solari.
Capire gli indicatori: COP, SCOP, SPF
L'efficienza di una pompa di calore si esprime attraverso diversi indicatori. Comprendere questi valori è fondamentale per valutare e confrontare gli apparecchi.
COP – Coefficiente di prestazione
Il COP è un valore istantaneo misurato in condizioni di laboratorio standardizzate (es. A2/W35 = 2 °C aria esterna, 35 °C mandata).
Calcolo:
COP = Potenza termica (kW) ÷ Potenza elettrica (kW)
Un COP di 4 significa: con 1 kW di elettricità si producono 4 kW di calore.
SCOP – Coefficiente di prestazione stagionale
Lo SCOP tiene conto di diversi punti di funzionamento nell'arco di una stagione di riscaldamento ed è più rappresentativo del COP. Viene determinato secondo la norma EN 14825 e compare sull'etichetta energetica UE.
SPF – Fattore di prestazione stagionale
L'SPF (in tedesco JAZ) è l'efficienza reale di una pompa di calore installata nell'arco di un anno intero. Tiene conto di tutte le condizioni di funzionamento, del carico parziale e dell'energia ausiliaria.
Calcolo secondo VDI 4650:
SPF = Calore prodotto (kWh/anno) ÷ Elettricità consumata (kWh/anno)
Valutazione dell'SPF
| SPF | Giudizio | Applicazione tipica |
|---|---|---|
| < 3,0 | Insufficiente | Impianti datati, condizioni sfavorevoli |
| 3,0–3,5 | Accettabile | Edificio esistente con alta temperatura di mandata |
| 3,5–4,0 | Buono | Nuova costruzione standard |
| > 4,0 | Ottimo | Nuovo con riscaldamento a pavimento, geotermica |
Requisito per gli incentivi: In Germania, gli incentivi BEG richiedono un SPF minimo di 3,0. Le pompe di calore aria-acqua devono inoltre rispettare un livello di potenza sonora massimo di 50 dB(A). In Italia, il Conto Termico e l'Ecobonus prevedono requisiti analoghi.
Le spiegazioni dettagliate su questi indicatori e il loro calcolo si trovano nell'articolo Indicatori e dimensionamento delle pompe di calore.
Scegliere la taglia giusta
Il corretto dimensionamento di una pompa di calore è determinante per efficienza e comfort. Un apparecchio sovradimensionato effettua cicli brevi (accensione/spegnimento frequenti), con conseguente aumento dell'usura e riduzione dell'efficienza.
Il fabbisogno termico come base
Il fabbisogno termico indica quale potenza termica è necessaria alla temperatura esterna più bassa prevista. Si calcola secondo la norma EN 12831.
Valori indicativi del fabbisogno termico specifico:
| Tipologia di edificio | Fabbisogno specifico |
|---|---|
| Casa passiva | 10–20 W/m² |
| Nuova costruzione NZEB | 25–35 W/m² |
| Edificio post-2000 | 40–50 W/m² |
| Edificio anni '80-'90 | 60–80 W/m² |
| Ante 1980 non isolato | 100–150 W/m² |
| Ante 1960 muratura piena | 120–180 W/m² |
Regola pratica per il fabbisogno termico
Fabbisogno termico (kW) = Superficie (m²) × Valore specifico (W/m²) ÷ 1000
Esempio: Una casa nuova di 150 m² con 45 W/m² richiede: 150 × 45 ÷ 1000 = 6,75 kW di fabbisogno termico
Maggiorazione per l'acqua calda sanitaria
Per la produzione di ACS si aggiunge una maggiorazione:
- Famiglia media: +0,25 kW per persona
- Con scaldacqua a pompa di calore separato: non applicabile
Esempio completo:
- 150 m² nuova costruzione: 6,75 kW
- 4 persone: +1,0 kW
- Totale: 7,75 kW → Scegliere una pompa di calore da 8 kW
Evitare il sovradimensionamento: Una pompa di calore del 20% più potente del necessario può ridurre l'efficienza del 10–15%. Meglio dimensionare leggermente al di sotto e utilizzare una resistenza elettrica integrativa nei giorni più freddi.
Per un calcolo preciso, utilizzate il nostro Calcolatore del fabbisogno termico.
Modalità di funzionamento
A seconda dell'edificio e delle esigenze, si impiegano diverse modalità di funzionamento.
Funzionamento monovalente
La pompa di calore copre da sola l'intero fabbisogno di riscaldamento. È la modalità più efficiente.
Prerequisiti:
- Edificio ben isolato (nuovo o ristrutturato)
- Impianto di riscaldamento a bassa temperatura (max. 55 °C in mandata)
- Pompa di calore dimensionata sul fabbisogno termico
Funzionamento bivalente
La pompa di calore lavora insieme a un secondo generatore di calore. Al di sotto di una certa temperatura esterna (punto di bivalenza), entra in funzione il sistema integrativo.
Varianti:
| Variante | Descrizione |
|---|---|
| Bivalente parallelo | Pompa di calore e integrazione funzionano contemporaneamente |
| Bivalente alternativo | Sotto il punto di bivalenza, solo integrazione |
| Bivalente parzialmente parallelo | Combina entrambe le strategie |
Funzionamento ibrido
Un sistema ibrido integra pompa di calore e caldaia a condensazione a gas o gasolio in un unico apparecchio. La regolazione seleziona automaticamente la modalità più conveniente.
Guida alla scelta:
| Situazione | Modalità consigliata |
|---|---|
| Nuovo, riscaldamento a pavimento | Monovalente |
| Edificio ristrutturato, bassa temperatura | Monovalente |
| Esistente con radiatori a 60 °C | Bivalente o ibrido |
| Esistente non ristrutturato | Ibrido |
I dettagli sulle modalità di funzionamento sono illustrati nell'articolo Modalità di funzionamento: monovalente, bivalente e ibrido.
Costi e convenienza economica
I costi di una pompa di calore si suddividono in acquisto, installazione e gestione.
Costi di acquisto (installazione inclusa)
| Tipologia di pompa di calore | Costo | Note |
|---|---|---|
| Aria-acqua | 10.000–20.000 € | In base a potenza e produttore |
| Geotermica (collettori) | 15.000–25.000 € | Collettori orizzontali inclusi |
| Geotermica (sonde) | 18.000–35.000 € | Perforazione inclusa (80–120 €/m) |
| Acqua-acqua | 15.000–30.000 € | Pozzo incluso |
Calcolo dei costi di esercizio
I costi annuali di elettricità possono essere stimati con la seguente formula:
Costo elettricità = Fabbisogno termico (kWh/anno) ÷ SPF × Prezzo elettricità (€/kWh)
Esempio:
- Fabbisogno termico: 15.000 kWh/anno
- SPF: 4,0
- Prezzo elettricità: 0,25 €/kWh
Costo elettricità = 15.000 ÷ 4,0 × 0,25 = 937,50 €/anno
Confronto tra sistemi di riscaldamento
| Indicatore | Pompa di calore | Caldaia a gas | Caldaia a gasolio |
|---|---|---|---|
| Prezzo energia | 0,25 €/kWh | 0,12 €/kWh | 0,11 €/kWh |
| Rendimento/SPF | 4,0 | 0,95 | 0,90 |
| Costo effettivo | 0,0625 €/kWh | 0,126 €/kWh | 0,122 €/kWh |
| Con 15.000 kWh/anno | 937 €/anno | 1.890 €/anno | 1.830 €/anno |
Con un SPF di 4,0, la pompa di calore presenta i costi di esercizio più bassi, nonostante l'elettricità sia più cara del gas o del gasolio.
Incentivi
In Italia, diversi meccanismi sostengono l'installazione di pompe di calore:
| Incentivo | Entità |
|---|---|
| Ecobonus (detrazione IRPEF) | 65% in 10 anni |
| Superbonus (se applicabile) | 70–90% |
| Conto Termico 2.0 | Fino al 65% a fondo perduto |
| IVA agevolata | 10% su materiali e manodopera |
| Bonus ristrutturazioni | 50% in 10 anni |
In Germania, il BAFA offre incentivi analoghi attraverso il programma BEG.
Consiglio: Gli incentivi vanno generalmente richiesti prima di firmare il contratto. Informatevi sulle condizioni in vigore presso l'ENEA o il vostro tecnico di fiducia.
Pompe di calore negli edifici esistenti
L'installazione di una pompa di calore in un edificio esistente è assolutamente fattibile, ma richiede un'attenta progettazione.
Le sfide
- Alte temperature di mandata: I vecchi radiatori richiedono spesso 60–70 °C
- Isolamento carente: Un elevato fabbisogno termico richiede una pompa di calore più potente
- Spazi limitati: Il posizionamento dell'unità esterna può risultare problematico
Le soluzioni
| Intervento | Effetto |
|---|---|
| Isolamento (facciata, copertura) | Riduce il fabbisogno del 30–50% |
| Sostituzione dei serramenti | Diminuisce le dispersioni |
| Radiatori a bassa temperatura | Consentono mandata a 45–50 °C |
| Riscaldamento a pavimento (parziale) | Abbassa la temperatura di mandata |
| Sistema ibrido | Integra la pompa di calore nei giorni più freddi |
Aspettative realistiche di SPF nell'esistente
| Stato dell'edificio | Temperatura di mandata | SPF atteso |
|---|---|---|
| Non ristrutturato, vecchi radiatori | 60–70 °C | 2,5–3,0 |
| Parzialmente ristrutturato | 50–55 °C | 3,0–3,5 |
| Ristrutturato, radiatori nuovi | 45–50 °C | 3,5–4,0 |
| Ristrutturato, riscaldamento a pavimento | 35–40 °C | 4,0–4,5 |
Regola pratica: Ogni riduzione di 5 °C della temperatura di mandata migliora l'SPF di circa 0,3–0,5 punti.
L'abbinamento vincente: pompa di calore + fotovoltaico
L'abbinamento di pompa di calore e impianto fotovoltaico offre vantaggi particolari: l'elettricità solare autoprodotta alimenta la pompa di calore, riducendo i costi di esercizio e migliorando l'impronta carbonica.
Le sinergie dell'abbinamento
- Maggiore autoconsumo: L'eccedenza solare alimenta la pompa di calore
- Bolletta ridotta: Elettricità gratuita anziché 0,25 €/kWh
- Riscaldamento a zero emissioni: Energia rinnovabile per il calore
- Maggiore indipendenza: Meno dipendenza dalla rete
Raccomandazioni per il dimensionamento
| Componente | Dimensionamento | Esempio (150 m²) |
|---|---|---|
| Pompa di calore | Secondo fabbisogno termico | 8 kW |
| Impianto FV | Taglia standard + 2–3 kWp | 10 kWp |
| Accumulo | Opzionale, 8–12 kWh | 10 kWh |
Esempio di calcolo
Punto di partenza:
- 150 m² nuova costruzione, 4 persone
- Pompa di calore da 8 kW, SPF 4,0
- Fabbisogno termico: 15.000 kWh/anno → Consumo elettrico PdC: 3.750 kWh/anno
- Consumo elettrico domestico: 4.000 kWh/anno
- Totale: 7.750 kWh/anno di fabbisogno elettrico
Con 10 kWp FV e 10 kWh di accumulo:
- Produzione FV: ca. 11.000 kWh/anno
- Autoconsumo: ca. 5.500 kWh/anno (50%)
- Grado di autosufficienza: ca. 70%
- Prelievo da rete: solo 2.250 kWh/anno
- Risparmio: ca. 1.375 €/anno
Per approfondimenti su questo abbinamento, consultate l'articolo Tipologie di pompe di calore e l'abbinamento vincente con gli impianti solari.
Vantaggi e svantaggi in sintesi
Vantaggi
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Alta efficienza | SPF 3–5: da 1 kWh di elettricità si ottengono 3–5 kWh di calore |
| Rispetto dell'ambiente | Nessuna emissione diretta di CO₂; neutrale con elettricità verde |
| Bassi costi di esercizio | Più economica di gas/gasolio con un buon SPF |
| Lunga durata | 15–25 anni, manutenzione ridotta |
| Nessun deposito combustibile | Non servono serbatoio gasolio né allacciamento gas |
| Possibilità di raffrescamento | Molti modelli raffrescano in estate |
| Incentivi disponibili | Importante sostegno pubblico |
Svantaggi
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Investimento elevato | 10.000–35.000 € secondo la tipologia |
| Dipendenza dall'elettricità | Niente riscaldamento in caso di blackout |
| Efficienza con freddo intenso | L'aria-acqua perde rendimento a –15 °C |
| Rumore | L'unità esterna è udibile (35–50 dB) |
| Bassa temperatura di mandata | Non adatta a tutti gli impianti di riscaldamento |
| Progettazione necessaria | Indispensabile un dimensionamento accurato |
Domande frequenti (FAQ)
Conviene una pompa di calore in un edificio esistente?
Sì, a determinate condizioni. I fattori chiave sono la temperatura di mandata raggiungibile e il fabbisogno termico. Con temperature di mandata inferiori a 55 °C e un SPF di almeno 3,0, la pompa di calore è economicamente conveniente. Un sistema ibrido può essere la scelta migliore se non è possibile ridurre la temperatura di mandata.
Quanto rumore fa una pompa di calore?
Le pompe di calore aria-acqua moderne raggiungono livelli di potenza sonora di 35–55 dB(A). Per confronto: un frigorifero produce circa 40 dB(A) e una conversazione normale si aggira sui 60 dB(A). L'installazione deve rispettare le distanze minime dai vicini e dalle camere da letto.
Quanto dura una pompa di calore?
Con una manutenzione regolare, la durata è di 15–25 anni. Il compressore è il componente più soggetto a usura. I cicli brevi (accensione/spegnimento frequenti) accorciano la vita utile, da qui l'importanza di un dimensionamento corretto.
Qual è la temperatura di mandata ottimale?
Più è bassa, maggiore è l'efficienza. Valori indicativi:
- Riscaldamento a pavimento: 30–35 °C
- Radiatori a bassa temperatura: 45–50 °C
- Radiatori tradizionali: 55–60 °C
Ogni riduzione di 5 °C della temperatura di mandata migliora l'SPF di circa 0,3–0,5 punti.
Una pompa di calore può anche raffrescare?
Molte pompe di calore possono funzionare in modo reversibile per raffrescare in estate. I modelli aria-acqua offrono raffrescamento attivo; i sistemi geotermici consentono raffrescamento passivo attraverso il terreno. La capacità di raffrescamento è limitata e non sostituisce un impianto di climatizzazione.
Conclusione
Messaggio chiave: Le pompe di calore sfruttano il calore dell'ambiente e, con valori di SPF da 3 a 5, funzionano in modo molto più efficiente dei sistemi di riscaldamento a combustibili fossili. La tecnologia è ideale per le nuove costruzioni e funziona bene anche negli edifici esistenti, a patto che la temperatura di mandata possa essere mantenuta sotto i 55 °C. Abbinata a un impianto fotovoltaico, la pompa di calore consente un riscaldamento praticamente a zero emissioni.
La scelta della tipologia di pompa di calore più adatta dipende dall'edificio, dal terreno e dal budget. L'aria-acqua offre il miglior compromesso tra costo ed efficienza, mentre la geotermica raggiunge il massimo rendimento quando lo spazio lo consente.
Serie completa di articoli «Pompe di calore»
- Pompe di calore: La guida completa – Siete qui
- Il frigorifero al contrario: Come funziona una pompa di calore? – Principi fisici
- I componenti: scambiatori, compressore e valvola di espansione – Componenti nel dettaglio
- Indicatori e dimensionamento delle pompe di calore – COP, SPF, SCOP
- Modalità di funzionamento: monovalente, bivalente e ibrido – Modalità operative spiegate
- Tipologie di pompe di calore e l'abbinamento vincente con gli impianti solari – Tipologie e abbinamento con il FV
Fonti
- DESTATIS: Pompe di calore nelle nuove costruzioni 2023
- BAFA: Incentivi federali per gli edifici efficienti (BEG)
- VDI 4650: Calcolo del fattore di prestazione stagionale degli impianti a pompa di calore
- VDI 4645: Progettazione e dimensionamento degli impianti a pompa di calore
- EN 14511: Prove e classificazione delle pompe di calore
- Associazione tedesca delle pompe di calore (BWP)
- ENEA: Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile
- Mordor Intelligence: Rapporto sul mercato delle pompe di calore
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