Modalità operative: Monovalente, bivalente e ibrida
Introduzione: Flessibilità attraverso diverse modalità operative
Le pompe di calore e i sistemi di riscaldamento in generale possono essere gestiti in diversi modi per soddisfare al meglio le esigenze. In questo articolo spieghiamo le principali modalità operative:
- Monovalente: Pompa di calore come unico generatore di calore
- Bivalente: Pompa di calore + secondo generatore di calore
- Monoenergetico: Un solo vettore energetico, eventualmente due generatori di calore
- Ibrido: Combinazione intelligente di diversi sistemi
Cosa significano i termini?
I termini tecnici derivano dal latino e descrivono il numero di generatori di calore:
| Termine | Significato | Numero generatori di calore |
|---|---|---|
| Monovalente | "A un valore" | 1 |
| Bivalente | "A due valori" | 2 |
| Trivalente | "A tre valori" | 3 |
La "valenza" descrive il numero di diversi generatori di calore nel sistema.
Funzionamento monovalente
Nel funzionamento monovalente la pompa di calore è l'unico generatore di calore. Copre il 100% del fabbisogno termico – anche nei giorni più freddi.
Requisiti
Affinché il funzionamento monovalente funzioni, devono essere soddisfatte alcune condizioni:
| Requisito | Spiegazione |
|---|---|
| Dimensionata adeguatamente | La pompa di calore deve coprire anche i picchi di carico |
| Edificio ben isolato | Basso fabbisogno termico |
| Sistema a bassa temperatura | Riscaldamento a pavimento ideale |
| Fonte di calore adeguata | Aria, terra o acqua di falda |
Principio di funzionamento
Temperatura esterna: -15°C a +20°C
│
▼
Pompa di calore ──────► 100% fornitura di caloreLa pompa di calore funziona tutto l'anno e adatta la sua potenza alla richiesta (tecnologia inverter).
Vantaggi del funzionamento monovalente
Il funzionamento con un solo generatore di calore offre chiari vantaggi:
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Sistema semplice | Solo una fonte di calore |
| Massima efficienza | Nessun cambio tra sistemi |
| 100% rinnovabile | Con elettricità verde completamente a zero CO2 |
| Poca manutenzione | Solo un sistema da manutenere |
Svantaggi del funzionamento monovalente
La semplicità ha tuttavia anche i suoi limiti:
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Investimento più alto | La pompa di calore deve essere dimensionata più grande |
| Efficienza con il freddo | Meno efficiente a temperature molto basse |
| Requisiti dell'edificio | Non adatto a tutti gli edifici esistenti |
Quando è conveniente?
- Nuove costruzioni con buon isolamento
- Edifici ben ristrutturati
- Edifici con riscaldamento a pavimento
- Pompe di calore geotermiche o ad acqua (fonte di calore stabile)
Funzionamento bivalente
Nel funzionamento bivalente la pompa di calore lavora insieme a un secondo generatore di calore (es. caldaia a gas o gasolio, riscaldamento elettrico).
Due varianti
Bivalente-parallelo
Entrambi i generatori di calore lavorano contemporaneamente quando la richiesta è alta.
┌── Pompa di calore ───┐
Alto fabbisogno ───►│ ├──► Riscaldamento
└── Riscaldamento aux ─┘Bivalente-alternativo
A partire da una certa temperatura (punto di bivalenza) il secondo generatore di calore subentra completamente.
Sopra -5°C: Pompa di calore ─────────────► Riscaldamento
Sotto -5°C: Riscaldamento aux ────────────► Riscaldamento
(Pompa di calore spenta)Il punto di bivalenza
Il punto di bivalenza è la temperatura esterna alla quale:
- La pompa di calore raggiunge il suo limite di potenza
- Il secondo generatore di calore entra in funzione
Valori tipici: da -3°C a -8°C
Vantaggi del funzionamento bivalente
La combinazione di due generatori di calore offre vantaggi specifici:
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Pompa di calore più piccola | Non deve essere dimensionata per i casi estremi |
| Investimento inferiore | Pompa di calore più economica |
| Flessibilità | Efficienza ottimale a seconda delle condizioni |
| Sicurezza di approvvigionamento | Backup disponibile |
Svantaggi del funzionamento bivalente
La flessibilità comporta tuttavia anche svantaggi:
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Due sistemi | Maggiore impegno di manutenzione |
| Regolazione più complessa | Il passaggio deve funzionare |
| Combustibili fossili | Con gas/gasolio come backup non a zero CO2 |
Vantaggi e svantaggi per variante
Le due varianti del funzionamento bivalente hanno caratteristiche specifiche:
| Variante | Vantaggio | Svantaggio |
|---|---|---|
| Bivalente-parallelo | Pompa di calore funziona più a lungo (più efficienza) | Entrambi i sistemi attivi contemporaneamente |
| Bivalente-alternativo | Separazione netta | Pompa di calore spenta con il freddo |
Funzionamento monoenergetico
Da non confondere con monovalente!
Monoenergetico significa: Viene utilizzato un solo vettore energetico – anche se sono presenti più generatori di calore.
Esempio
Elettricità solare ──┬──► Pompa di calore
│
└──► Resistenza elettricaEntrambi i generatori di calore utilizzano corrente elettrica – il sistema è bivalente (due generatori di calore) ma monoenergetico (un vettore energetico).
Vantaggio
Con elettricità verde l'intero sistema può funzionare 100% a zero CO2!
Pompe di calore ibride
La pompa di calore ibrida è la combinazione intelligente di pompa di calore e generatore di calore convenzionale.
Struttura
Spesso entrambi i generatori di calore sono integrati in un'unità compatta:
- Pompa di calore (primaria)
- Caldaia a condensazione o riscaldamento elettrico (secondario)
- Regolazione intelligente (integrata)
Principio di funzionamento
Il funzionamento ibrido passa automaticamente tra le modalità:
A seconda della temperatura esterna e del fabbisogno termico, il sistema sceglie automaticamente la modalità ottimale:
| Situazione | Modalità operativa |
|---|---|
| Normale (mite) | Solo pompa di calore |
| Fabbisogno elevato | Entrambi in parallelo |
| Freddo estremo | Pompa di calore + caldaia |
| Freddo molto estremo | Solo caldaia |
La regolazione intelligente decide
La regolazione ottimizza automaticamente in base a:
- Temperatura esterna
- Fabbisogno termico attuale
- Convenienza economica (prezzo elettricità vs. gas)
- Efficienza della pompa di calore
Vantaggi della pompa di calore ibrida
La combinazione intelligente offre numerosi vantaggi:
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Ottimamente abbinata | I componenti si adattano perfettamente |
| Compatta | Spesso un apparecchio invece di due |
| Intelligente | Ottimizzazione automatica |
| Economica | Utilizza sempre la fonte di calore più conveniente |
| A prova di futuro | La quota pompa di calore può essere aumentata in seguito |
Svantaggi della pompa di calore ibrida
Nonostante le molte caratteristiche positive, ci sono anche limitazioni:
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Non 100% rinnovabile | Con backup a gas, combustibili fossili |
| Sistema più complesso | Più componenti |
| Dipendenza dal produttore | Spesso solo con determinate combinazioni |
Quando è conveniente?
- Ristrutturazione di edifici esistenti – la caldaia esistente viene integrata
- Edifici vecchi con alto fabbisogno termico
- Periodo di transizione verso un riscaldamento completamente rinnovabile
- Quando è presente un allaccio gas
Panoramica: Quale modalità operativa per chi?
La seguente panoramica mostra quale modalità operativa è più adatta a quale situazione edilizia:
| Modalità operativa | Ideale per | Non adatta per |
|---|---|---|
| Monovalente | Nuove costruzioni, edifici ristrutturati | Edifici vecchi non ristrutturati |
| Bivalente-parallelo | Edifici vecchi con fabbisogno moderato | — |
| Bivalente-alternativo | Regioni molto fredde | Zone climatiche miti |
| Ibrido | Ristrutturazioni, edifici esistenti | Nuove costruzioni (sovradimensionato) |
Guida alla decisione
Domande orientative
-
Quanto è ben isolato l'edificio?
- Bene → Monovalente possibile
- Male → Bivalente/Ibrido sensato
-
Quale sistema di riscaldamento è presente?
- Riscaldamento a pavimento → Monovalente ideale
- Termosifoni vecchi → Eventualmente bivalente
-
C'è un allaccio gas?
- Sì → Valutare opzione ibrida
- No → Backup elettrico o monovalente
-
Quanto è importante il 100% rinnovabile?
- Molto importante → Monovalente o monoenergetico
- Meno importante → Tutte le opzioni aperte
Conclusione
In sintesi: La scelta della modalità operativa dipende dallo stato dell'edificio, dal sistema di riscaldamento esistente, dalla zona climatica, dal budget e dagli obiettivi ambientali personali. Per le nuove costruzioni ben isolate, il funzionamento monovalente è solitamente la scelta migliore – la pompa di calore gestisce da sola l'intero fabbisogno termico. Per gli edifici esistenti, i sistemi ibridi offrono una transizione graduale verso la pompa di calore e permettono di continuare a utilizzare gli impianti esistenti fino a una ristrutturazione completa.
Curioso di saperne di più? → Tipi di pompe di calore e l'abbinamento con gli impianti solari
La serie completa di articoli "Pompe di calore"
- L'anti-frigorifero: Come funziona una pompa di calore? – Fondamenti
- I componenti: Scambiatore di calore, compressore e valvola di espansione – Componenti
- Indicatori e dimensionamento delle pompe di calore – COP, SPF e altro
- Modalità operative: Monovalente, bivalente e ibrida – Siete qui
- Tipi di pompe di calore e l'abbinamento con gli impianti solari – Aria-acqua, geotermica e solare