IMPIANTI HVAC PER EDIFICI INTELLIGENTI
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08 Pompe di calore per riscaldamento
L’efficienza istantanea di una pompa di calore si misura attraverso il coefficiente di prestazione (COP, Co- efficient of Performance), definito come il rapporto tra la potenza termica fornita all’impianto e la potenza elettrica assorbita dal compressore. Ad esempio, un COP = 4 indica che con 1 kW di elettricità la macchina fornisce 4 kW di calore; la differenza (3 kW in questo caso) proviene dall’energia termica “gratuita” sottrat- ta alla sorgente esterna. In condizioni ottimali (ad esempio aria esterna a +7 °C e impianto a pavimento radiante a 35 °C) le moderne pompe di calore aria-acqua raggiungono COP anche di 4–5, significando un rendimento del 400–500% rispetto all’energia primaria elettrica impiegata. Ovviamente il COP effettivo varia al variare delle temperature di lavoro: con clima più rigido o se è richiesta acqua a temperatura elevata (es. 60–70 °C per radiatori tradizionali), l’efficienza scende. Per tener conto delle variazioni stagionali, si usa il parametro SCOP (Seasonal COP), che rappresenta il COP medio ponderato sull’intera stagione di riscaldamento. In ogni caso, installare una pompa di calore al posto di una caldaia può portare riduzioni dei consumi dal 30% fino al 70% a parità di calore fornito, specialmente se abbinata a fonti rinnovabili. Dal punto di vista ambientale, inoltre, la pompa di calore non brucia combustibili fossili, non emette direttamente CO₂ né altri inquinanti in sito – un beneficio importante per la qualità dell’aria urbana e la riduzione dei gas serra, soprattutto se l’energia elettrica impiegata proviene da fonti rinnovabili. Le pompe di calore per riscaldamento trovano impiego sia in ambito residenziale che nel terziario. Le più diffuse sono quelle aria-acqua , costituite da un’unità esterna che scambia calore con l’aria ambiente (prelevando calore dall’aria in inverno) e da un’unità interna con scambiatore acqua/refrigerante che ri- scalda l’acqua dell’impianto. Esistono poi pompe di calore geotermiche (acqua-acqua o salamoia-acqua), che scambiano calore con il terreno o con acque sotterranee: queste hanno rendimenti molto alti e stabili (poiché la temperatura del sottosuolo resta pressoché costante tutto l’anno) ma richiedono costosi sistemi di captazione (sonde geotermiche verticali o orizzontali, perforazioni, ecc.). In contesti condominiali o commerciali sono usate anche pompe di calore aria-aria (ad espansione diretta), dove il fluido refrigerante circola direttamente nei terminali interni e cede calore all’aria ambiente tramite batterie alettate – concettualmente simili ai comuni climatizzatori split, ma reversibili in pompa di calore. Va notato che, al di sotto di certe temperature esterne, l’efficienza delle pompe di calore aria-acqua/ aria-aria cala sensibilmente e può rendersi necessario integrare la fornitura di calore con resistenze elet- triche ausiliarie o sistemi ibridi. Nonostante ciò, grazie ai progressi tecnici (circuiti a iniezione di vapore, refrigeranti migliorati, inverter, ecc.) molte pompe di calore aria-acqua moderne riescono a operare anche con aria esterna a –20 °C, garantendo una quota significativa del riscaldamento in climi rigidi. In sintesi, la pompa di calore rappresenta un pilastro della elettrificazione del riscaldamento: consente di utilizzare energia elettrica (potenzialmente rinnovabile) per climatizzare gli edifici, con efficienze elevate e benefici ambientali evidenti nel lungo termine.
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