Punti di forza e debolezza delle pompe di calore
L’interesse per le pompe di calore è alto, ma anche la confusione sulle tecnologie: quando è meglio optare per un’aria-acqua, un’aria-aria o per una geotermica? Meglio elettrica o a gas? Con il Politecnico di Milano esaminiamo punti di forza e di debolezza delle varie soluzioni, scoprendo errori nell’installazione, ma anche novità interessanti.
Come funzionano le pompe di calore
Nel mondo delle tecnologie per l’efficienza energetica stanno assumendo grande importanza le pompe di calore (Pdc). Per chi non ne conosca il funzionamento, si tratta di dispositivi che si potrebbero descrivere come ‘frigoriferi al contrario’, in cui un fluido a basso punto di ebollizione, che circola in un circuito, viene fatto evaporare per assorbire calore dall’ambiente esterno, e poi fatto tornare liquido, usando una fonte di energia esterna, in un condensatore posto all’interno di un serbatoio d’acqua, che così si scalda ricevendo il calore preso esternamente. Le pompe di calore non creano energia, ma riescono a raccogliere il calore a bassa temperatura contenuto nell’ambiente con una resa (coefficient of performance, o Cop) molto alta. Per ogni kWh di energia consumata dal macchinario, si ottengono da 3 a 5 kWh di calore: anche se suona strano non c’è contraddizione con i principi della termodinamica; si spende infatti un po’ di energia “pregiata “, come elettricità o fiamme ad alta temperatura, per ricavare molto calore a bassa temperatura, il “due di coppe” della termodinamica.
Aggiungendo a questa loro caratteristica, quella di poter funzionare con la flessibile elettricità, che può provenire da fonti rinnovabili (magari anche prodotta in loco), e il fatto che, in Italia, grazie al conto termico o alle detrazioni fiscali, si riesce a recuperare l’investimento in un periodo fra 5 e 9 anni, ecco che questa tecnologia sta diventando una delle opzioni più amate da chi immagina o progetta la transizione verso sistemi energetici sostenibili. Anche se per ora rappresentano solo il 2% dei sistemi di riscaldamento, ci sono già 550.000 Pdc in funzione in Italia.
Pregi e difetti delle principali soluzioni
Le pompe di calore più semplici da installare sono quelle aria-acqua, ma hanno il problema di estrarre calore da una sorgente, l’aria ambiente esterna, che ha temperatura variabile e può diventare molto fredda, peggiorando l’efficienza. Le Pompe di calore acqua-acqua, prendono invece il calore da acqua di falda, per esempio tramite un pozzo, che resta a temperature abbastanza costante tutto l’anno, garantendo un buon COP. Ma non sempre c’è abbastanza acqua a disposizione, e comunque occorre pomparla dalla falda alla Pdc, con ulteriore consumo elettrico e manutenzione di pompa e filtri.
Le pompe di calore geotermiche
Le pompe di calore geotermiche, che prelevano il calore dal terreno attraverso sonde inserite in pozzi o scavi orizzontali, hanno un costo per kW superiore, ma anche un ottimo rendimento e quasi nessuna manutenzione. Occorre però stare attenti a non estrarre troppo calore dal terreno, soprattutto se asciutto e roccioso, perché se questo accade, ci vogliono poi anni per farlo tornare alle temperature ottimali. Per evitarlo basta però usare la PdC al contrario durante l’estate per rinfrescare gli ambienti, trasportandone il calore sotto terra e ripristinando la riserva termica. Questi tre tipi di pompe hanno uno svantaggio comune: funzionano con un buon rendimento solo all’interno di una differenza di temperatura fra sorgente esterna e serbatoio di 40-50°C circa, oltre l’efficienza precipita. Questo vuol dire che possono essere utilizzate quasi sempre solo accoppiate a sistemi di riscaldamento radianti a bassa temperatura, in quanto quelli a radiatore richiedono temperature più alte.
Pompe di calore e solare termico
Ma ci potrebbe essere anche un altro modo per usare le pompe di calore, applicandole a quanto sperimentato all’estero, accoppiando solare termico e accumulo di calore. Nel Nord e Centro Europa e in Canada da ormai molti anni si sta sperimentando in piccoli quartieri, l’accumulo del calore estivo in grandi vasche sotterranee termicamente isolate, contenenti acqua o acqua e ghiaia, o direttamente nel suolo profondo, riscaldandolo con decine di pozzi. Durante l’estate in questi accumulatori termici, viene fatta circolare acqua proveniente da pannelli solari, fino a portarli a circa 90°C. Durante l’inverno si preleva poi il calore per riscaldare direttamente le case. In questo modo, a seconda delle dimensioni dell’accumulo e del clima locale, si è riusciti a coprire il fabbisogno di riscaldamento per periodi variabili tra 3 mesi e l’intero inverno.
E’ pensabile anche usare tecniche simili accoppiandole con pompe di calore creando cioè con il calore estivo una sorgente artificiale a temperature molto più alte di quelle naturali, a cui far attingere le Pdc, riducendo drasticamente il loro consumo elettrico. Nei nostri climi, con inverni più miti ed estati più calde, sicuramente si potrebbero coprire percentuali del fabbisogno più elevati rispetto a quanto avviene nei paesi più freddi e a costi più vantaggiosi . Forse anche questa sarebbe un’idea da sperimentare. Qui il link ad un progetto canadese https://www.dlsc.ca/