Tipi di pompe di calore e l'abbinamento con gli impianti solari
Introduzione: La pompa di calore giusta per ogni impiego
Ogni edificio è unico e richiede un sistema di riscaldamento accuratamente studiato. Le pompe di calore non esistono in un'unica versione – ne esistono diversi tipi per ogni ambito di applicazione.
I tre tipi di pompe di calore più comuni:
- Pompa di calore aria-acqua
- Pompa di calore geotermica (acqua glicolata-acqua)
- Pompa di calore aria-aria
La denominazione rivela sempre:
- Prima parola: Fonte di calore (da dove viene il calore?)
- Seconda parola: Vettore termico (con cosa viene distribuito il calore?)
Pompa di calore aria-acqua
La variante più diffusa in Europa. Estrae calore dall'aria esterna e lo cede all'acqua del riscaldamento.
Principio di funzionamento
Aria esterna (fonte di calore)
│
▼ Il ventilatore aspira l'aria
│
Evaporatore (assorbimento calore)
│
▼ Ciclo del refrigerante
│
Condensatore (cessione calore)
│
▼
Acqua riscaldamento → Riscaldamento a pavimento / TermosifoniStruttura
- Unità esterna: Evaporatore con ventilatore
- Unità interna: Compressore, condensatore, regolazione
- Configurazione split: Unità esterna e interna separate (frequente)
- Monoblocco: Tutto in un unico apparecchio (più compatto)
Vantaggi
La pompa di calore aria-acqua convince soprattutto per la facilità di installazione:
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Installazione economica | Nessuna perforazione o lavori di scavo |
| Utilizzabile ovunque | Nessun requisito particolare del terreno |
| Montaggio rapido | Installata in pochi giorni |
| Retrofittabile | Adatta a edifici esistenti |
Svantaggi
L'utilizzo dell'aria esterna comporta anche alcuni svantaggi:
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Efficienza con il freddo | Meno efficiente a basse temperature |
| Rumorosità | L'unità esterna può essere udibile |
| Estetica | Unità esterna visibile |
| Prestazioni variabili | Dipendente dalla temperatura esterna |
Quando è conveniente?
- Soluzione standard per la maggior parte delle case unifamiliari
- Quando non sono possibili lavori di scavo
- Con budget limitato per l'installazione
- Per retrofitting di edifici esistenti
Pompa di calore geotermica (acqua glicolata-acqua)
Questa pompa di calore utilizza la temperatura costante del terreno come fonte di calore. Conosciuta anche come pompa di calore a sonde geotermiche.
Cos'è l'"acqua glicolata"?
Acqua glicolata = Acqua + Antigelo
Questa miscela circola attraverso tubi nel terreno e trasporta il calore alla pompa di calore.
Due varianti
Collettori orizzontali
- Tubi posati superficialmente nel terreno (1–1,5 m di profondità)
- Richiede grande superficie
- Regola pratica: 1 m² di superficie collettore = ~25 W di potenza
La superficie del collettore necessaria dipende dalla potenza termica desiderata:
| Potenza termica | Superficie necessaria |
|---|---|
| 5 kW | ~200 m² |
| 8 kW | ~320 m² |
| 10 kW | ~400 m² |
Sonde geotermiche verticali
- Perforazioni profonde (40–150 m)
- Minore ingombro
- Temperatura più costante in profondità
- Regola pratica: 1 metro di profondità = 40–80 W di potenza
La profondità di perforazione richiesta varia a seconda della composizione del terreno e della potenza desiderata:
| Potenza termica | Profondità perforazione |
|---|---|
| 5 kW | 60–125 m |
| 8 kW | 100–200 m |
| 10 kW | 125–250 m |
Vantaggi
L'utilizzo del calore costante del terreno offre vantaggi decisivi:
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Alta efficienza | Temperatura del terreno costante (~10°C) |
| Costante tutto l'anno | Indipendente dalla temperatura esterna |
| Molto silenziosa | Nessuna unità esterna con ventilatore |
| Lunga durata | I collettori durano decenni |
| SPF più alto | Spesso oltre 4,5 |
Svantaggi
L'alta efficienza si paga tuttavia con alcune limitazioni:
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Alti costi di installazione | Lavori di scavo o perforazione costosi |
| Autorizzazione necessaria | Spesso richiesta per le perforazioni |
| Ingombro | I collettori richiedono grande superficie |
| Non ovunque possibile | Composizione del terreno importante |
Quando è conveniente?
- Nuova costruzione con grande terreno (collettori)
- Sottosuolo adatto per perforazioni
- Investimento a lungo termine pianificato
- Massima efficienza desiderata
Pompa di calore aria-aria
La pompa di calore aria-aria trasferisce calore direttamente attraverso l'aria – senza acqua di riscaldamento.
Nota come: Climatizzatore!
I climatizzatori negli hotel o nei paesi più caldi sono pompe di calore aria-aria. Possono:
- Riscaldare (calore dall'esterno all'interno)
- Raffrescare (calore dall'interno all'esterno)
Due varianti principali
Impianto split
- Unità esterna: Evaporatore/Condensatore
- Unità interna: Cessione calore direttamente all'ambiente
- Collegati da tubazioni del refrigerante
Riscaldamento ad aria con recupero di calore
- Utilizza l'aria esausta come fonte di calore
- L'aria fresca viene riscaldata con il calore di scarto
- Spesso impiegato nelle case passive
Vantaggi
La pompa di calore aria-aria offre vantaggi soprattutto negli edifici ben isolati:
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Raffrescamento possibile | Climatizzazione in estate |
| Reazione rapida | Calore direttamente nell'aria |
| Installazione economica | Non serve impianto di riscaldamento |
| Regolazione per singolo ambiente | Ogni stanza individualmente |
Svantaggi
Come puro riscaldamento ad aria, questo sistema ha anche limitazioni:
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Niente acqua calda sanitaria | Necessaria soluzione aggiuntiva |
| Possibili correnti d'aria | L'aria calda viene soffiata |
| Polvere e allergeni | Importante la filtrazione |
| Meno efficiente | Rispetto all'aria-acqua per il riscaldamento |
Quando è conveniente?
- Case passive con ventilazione controllata
- Riscaldamento supplementare per singole stanze
- Quando si desidera anche il raffrescamento
- In edifici molto ben isolati
Confronto dei tipi di pompe di calore
I tre tipi di pompe di calore differiscono in diverse caratteristiche importanti:
| Criterio | Aria-Acqua | Geotermica | Aria-Aria |
|---|---|---|---|
| SPF tipico | 3,0–4,0 | 4,0–5,0 | 2,5–3,5 |
| Costi di installazione | Medi | Alti | Bassi |
| Costi operativi | Medi | Bassi | Medi |
| Ingombro | Ridotto | Elevato | Ridotto |
| Acqua calda | Sì | Sì | No |
| Raffrescamento possibile | (Con accessorio) | (Con accessorio) | Sì |
| Rumorosità | Media | Molto silenziosa | Media |
| Autorizzazione | Raramente | Spesso | Raramente |
Il duo perfetto: Pompa di calore + Impianto solare
Cosa c'è di meglio di una tecnologia sostenibile? Due tecnologie sostenibili combinate!
La combinazione di pompa di calore e impianto solare può riscaldare la propria casa in modo completamente neutro in termini di CO2.
Perché funzionano così bene insieme?
Le due tecnologie si completano idealmente, come mostra questa panoramica:
| Componente | Fornisce | Necessita |
|---|---|---|
| Impianto solare | Elettricità | Sole |
| Pompa di calore | Calore | Elettricità |
L'impianto solare produce elettricità durante il giorno – proprio quando la pompa di calore lavora!
Funzionamento della combinazione
Moduli solari
│
▼ Elettricità solare
│
Inverter ──────┬──► Pompa di calore
│
├──► Utenze domestiche
│
└──► Accumulo a batteria (opzionale)Vantaggi della combinazione
La combinazione di entrambi i sistemi porta numerosi vantaggi:
| Vantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Riscaldamento a zero CO2 | Con la propria elettricità solare |
| Costi operativi inferiori | L'elettricità propria costa meno |
| Indipendenza | Meno prelievo dalla rete |
| Incentivabile | Contributi statali disponibili |
| Simbiotico | I sistemi si completano in modo ottimale |
Svantaggi della combinazione
La combinazione non è tuttavia priva di sfide:
| Svantaggio | Spiegazione |
|---|---|
| Alto investimento | Due sistemi da acquistare |
| Problema invernale | Meno elettricità solare quando il riscaldamento è più necessario |
| Complessità | Più componenti da gestire |
Risolvere il problema invernale
In inverno il fabbisogno di riscaldamento è alto, ma la produzione solare è bassa. Soluzioni:
- Impianto FV più grande – produzione sufficiente anche in inverno
- Accumulo a batteria – immagazzinare l'energia
- Comportamento di ricarica ottimizzato – caricare la batteria di giorno, riscaldare di sera
- Elettricità di rete come backup – fabbisogno residuo dalla rete (possibilmente energia verde)
Dimensionamento per la combinazione
Regola pratica per impianto FV con pompa di calore:
Dimensione FV normale + 2–3 kWp extra per la pompa di calore
A seconda della potenza della pompa di calore, l'impianto FV dovrebbe essere dimensionato corrispondentemente più grande:
| Potenza pompa di calore | FV aggiuntivo |
|---|---|
| 5 kW | +2 kWp |
| 8 kW | +3 kWp |
| 12 kW | +4–5 kWp |
Configurazione esempio
Una tipica casa unifamiliare potrebbe essere equipaggiata ad esempio così:
| Componente | Dimensionamento |
|---|---|
| Superficie abitabile | 150 m² |
| Pompa di calore | 10 kW (aria-acqua) |
| Impianto FV | 10 kWp (incl. fabbisogno pompa di calore) |
| Accumulo a batteria | 10 kWh |
| Autosufficienza attesa | 60–70% |
Conclusione
| In sintesi: La scelta del tipo di pompa di calore dipende da molti fattori: La decisione per un tipo di pompa di calore dipende da diversi fattori: | Fattore | Tipo migliore |
|---|---|---|
| Spazio limitato | Aria-Acqua | |
| Massima efficienza | Geotermica | |
| Anche raffrescamento | Aria-Aria | |
| Edificio esistente | Aria-Acqua | |
| Nuova costruzione + giardino | Geotermica |
La combinazione con un impianto solare è il duo perfetto per il riscaldamento sostenibile. Con la propria elettricità solare, la pompa di calore diventa un sistema di riscaldamento a zero CO2.
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