Schema Idraulico Pompa di Calore Aria-Acqua: Funzionamento e Vantaggi

La pompa di calore è una macchina che, servendosi di diverse forme di energia, è in grado di estrarre e trasferire energia termica. Tra le differenti tipologie di pompa di calore vi è quella aria-acqua che può svolgere entrambe le funzioni di riscaldamento e raffrescamento dell’ambiente interno, a seconda delle stagioni e delle temperature esterne. La pompa di calore aria-acqua sfrutta l’aria esterna come fonte di calore per il riscaldamento e raffrescamento degli ambienti. Si tratta di una tecnologia ad alta efficienza che permette di ottenere un risparmio energetico garantendo prestazioni ottimali in ogni stagione.

Cos'è una Pompa di Calore?

Prima di analizzare le caratteristiche di una pompa di calore aria-acqua, è necessario dare prima una definizione di pompa di calore. La pompa di calore è una macchina capace di trasferire energia da un ambiente a temperatura più bassa ad un altro a temperatura più elevata. Il funzionamento di una pompa di calore è simile a quello di un frigorifero, ma invertito: mentre con il frigorifero il calore viene estratto dall’interno ed espulso all’esterno, la pompa di calore, in base allo stesso principio, fa esattamente il contrario. Per il riscaldamento invernale e l’acqua calda sanitaria, estrae calore da una fonte naturale (aria, acqua o terra) e lo trasporta all’interno dell’edificio.

Le pompe di calore sono disponibili in 3 tipologie:

pompe di calore acqua-acqua;
pompe di calore geotermiche;
pompe di calore ad aria.

Le pompe di calore ad aria, a loro volta, si suddividono in: pompe di calore aria-aria e pompe di calore aria-acqua.

Pompa di Calore Aria-Acqua: Cos'è?

La pompa di calore aria-acqua è un generatore di calore che genera energia termica sfruttando l’aria esterna all’edificio. Questo sistema consente di generare calore per il riscaldamento durante l’inverno e di raffrescare gli ambienti durante l’estate. Le pompe di calore aria-acqua scaldano l’acqua da usare per il riscaldamento o per usi sanitari prelevando il calore dall’aria esterna e ridistribuendolo negli ambienti interni dell’abitazione. Si tratta di un’alternativa ecologica agli impianti di riscaldamento tradizionali poiché utilizzano energie rinnovabili prelevando il calore già presente in natura.

L’efficienza di questa tipologia di pompa di calore è influenzata dalla temperatura esterna e dalle caratteristiche dell’edificio in cui viene impiegata. A differenza, infatti, della pompa di calore aria-aria, le pompa di calore aria-acqua mantiene buone prestazioni anche in condizioni di bassa temperatura esterna.

Come Funziona una Pompa di Calore Aria-Acqua

Il funzionamento di una poma di calore aria-acqua è analogo a quello dei sistemi aria-aria, con la sola importante differenza che il calore è trasferito all’acqua dell’impianto di riscaldamento. Si tratta di un punto chiave in quanto è ciò che permette a questi sistemi di funzionare anche con i radiatori o con il riscaldamento a pavimento. Questi impianti, infatti, hanno bisogno di acqua calda per funzionare e le pompe di calore aria-acqua sono appunto progettate per produrla e per essere compatibili con queste tipologie di impianti.

Il funzionamento di una pompa di calore aria-acqua per quanto riguarda il raffrescamento si basa su 4 fasi principali:

Attraverso un’unità esterna all’edificio, viene prelevato il calore contenuto nell’aria e mediante uno scambiatore di calore viene assorbito da un fluido termovettore in grado di vaporizzare anche a basse temperature.
Il vapore generato viene compresso ulteriormente mediante un compressore, aumentando così la sua temperatura. L’energia elettrica alimenta il compressore e gli altri componenti del sistema.
Nel condensatore il fluido torna allo stato liquido, cedendo il calore che aveva finora raccolto al circuito dell’acqua, che entrerà nell’impianto idrico per essere usata come acqua calda sanitaria e/o per il riscaldamento.
Il fluido, grazie alla valvola di espansione, viene raffreddato, per poter riprendere il ciclo.

Il ciclo si ripete continuamente fino a quando la pompa di calore rimane in funzione. Per quanto riguarda il riscaldamento, invece, la pompa di calore aria-acqua, utilizza gli stessi processi del raffrescamento. Ma in questo caso, la pompa di calore estrae energia termica dall’ambiente esterno attraverso il refrigerante che a sua volta, nel condensare, la trasferisce al sistema di riscaldamento e/o produzione di acqua calda sanitaria.

Schema Impianto Pompa di Calore Aria-Acqua

Di seguito uno schema di come funziona una pompa di calore aria-acqua.

Schema a T per Pompe di Calore

Quando si parla di impianti a pompa di calore, uno degli aspetti più importanti è come collegare la pompa di calore all’accumulo tecnico e al circuito di distribuzione. Tra i vari schemi di collegamento per pompe di calore, lo schema a T sta emergendo come la soluzione più efficiente e flessibile, capace di migliorare il rendimento in tutte le stagioni.

Lo schema a T è un collegamento idraulico che mette in comunicazione la pompa di calore con il serbatoio tecnico (accumulo inerziale) e il resto dell’impianto tramite tee idrauliche (derivazioni a T) sulla mandata e sul ritorno. L’idea di base è semplice: la mandata della pompa di calore viene divisa tramite una T: una parte va direttamente verso i terminali (impianto secondario) e una parte verso l’accumulo tecnico. Il ritorno dell’impianto rientra verso la pompa di calore sempre passando da una T che si collega anche al ritorno dell’accumulo. In questo modo si creano due circuiti semi-indipendenti:

Primario: pompa di calore ↔ accumulo
Secondario: accumulo ↔ impianto (es. riscaldamento a pavimento, ventilconvettori, VMC)

La funzione dello schema a T è quella di separare idraulicamente il circuito primario da quello secondario, garantendo la giusta portata d’acqua a entrambi e permettendo alla pompa di calore di lavorare nelle condizioni ideali.

Vantaggi dello Schema a T negli impianti a pompa di calore

Utilizzare lo schema a T per collegare una pompa di calore con accumulo tecnico offre numerosi benefici:

Separazione dei circuiti: Lo schema a T divide circuito primario e secondario, evitando problemi di portata e circolazione che possono compromettere il funzionamento della pompa di calore.
Maggiore efficienza in estate e in inverno: Permette di fornire il lavoro diretto della pompa di calore ai terminali (es. riscaldamento radiante o raffrescamento) senza passare obbligatoriamente attraverso l’accumulo. Questo significa meno perdite di temperatura e migliore rendimento stagionale.
Migliore gestione dei cicli di sbrinamento e ACS: Durante lo sbrinamento o la produzione di acqua calda sanitaria, l’impianto può attingere energia accumulata nel serbatoio per continuare a riscaldare o raffrescare gli ambienti, evitando sbalzi di comfort.
Elimina il separatore idraulico: Con un accumulo ben collegato a T, puoi fare a meno del separatore idraulico tradizionale, semplificando l’impianto e riducendo i costi.
Funziona bene sia con impianti radianti che con fan-coil: Lo schema a T è universale e si adatta perfettamente sia ad impianti invernali che estivi, anche con temperature di mandata e ritorno molto diverse.

Schema a T vs Schema a 4 attacchi

Per capire meglio, vediamo la differenza tra uno schema a T e uno schema a 4 attacchi.

Caratteristica	Schema a T (2 attacchi)	Schema a 4 attacchi (in serie)
Collegamento accumulo	In parallelo	In serie
Circolazione attraverso l’accumulo	Solo quando serve	Sempre
Rendimento in estate/inverno	Molto alto	Può generare inefficienze
Separazione circuito primario/secondario	Sì	Parziale o assente
Complessità	Media	Alta (più valvole, più costi)

Quali Sono i Vantaggi di una Pompa di Calore Aria-Acqua

I vantaggi derivanti dall’utilizzo di una pompa di calore aria-acqua sono molteplici:

Versatilità: le pompe di calore aria-acqua sono molto versatili e possono essere utilizzate sia per il riscaldamento che per il raffreddamento di edifici di varie dimensioni.
Risparmio energetico: le pompe di calore aria-acqua sfruttano principalmente energia termica per il loro funzionamento, per cui il consumo di energia elettrica è solo parziale. L’efficienza energetica di una pompa di calore dipende da vari fattori, tra cui il coefficiente di prestazione (COP) e la classe energetica di appartenenza dell’apparecchio e le caratteristiche dell’abitazione (tipologia di riscaldamento, coibentazione, esposizione ecc.). Per valutare l’efficienza effettiva di una pompa di calore aria-acqua, oltre al COP (che è puramente indicativo) va considerato l’indice SCOP (coefficiente di prestazione stagionale) che valuta il funzionamento in base a diverse temperature dell’aria esterna ed indica il rapporto tra il fabbisogno annuo e il consumo elettrico annuo dedicato al riscaldamento. L’indice SCOP può essere misurato solo dopo l’installazione, ma può anche essere stimato da un progettista, utilizzando un software termotecnico in cui si mettono in correlazione i dati di progetto dell’abitazione, le condizioni climatiche della località di installazione e le prestazioni della pompa di calore alle diverse condizioni di esercizio.
Rispetto dell’ambiente: le pompe di calore aria-acqua sono una soluzione sostenibile e attenta all’ambiente, dal momento che il loro funzionamento si fonda sul trasferimento del calore da una sorgente di energia pulita e rinnovabile, ossia l’aria esterna. In questo modo è possibile ridurre al minimo l’impatto ambientale.
Incentivi: le pompe di calore aria-acqua possono beneficiare degli incentivi.

Le pompe di calore aria-acqua presentano alcuni svantaggi da considerare prima di procedere all’acquisto. Tra questi, il costo iniziale e quello dell’installazione sono sicuramente rilevanti. Tuttavia, è importante tenere presente che tali costi possono essere ammortizzati nel breve periodo grazie al risparmio energetico che queste pompe offrono.

Un’altra limitazione delle pompe di calore aria-acqua è la loro minore efficienza in condizioni climatiche estreme, che potrebbero richiedere l’ausilio di sistemi di riscaldamento di backup. Tuttavia, in Italia, grazie al clima prevalentemente mite, questo problema è meno significativo. Infine, la manutenzione regolare delle pompe di calore aria-acqua può comportare costi aggiuntivi. È importante notare, tuttavia, che una manutenzione regolare è essenziale per garantire il corretto funzionamento e la durata di qualsiasi sistema.

Pompe di Calore e Incentivi Fiscali

Le agevolazioni fiscali che riguardano le pompe di calore sono:

ecobonus;
bonus ristrutturazione;
superbonus;
conto termico.

Il conto termico è un incentivo introdotto nel 2012 con lo scopo di sostenere l’incremento dell’efficienza energetica e la produzione di energia termica proveniente da fonti rinnovabili. Nel 2023 si parla più propriamente del conto termico 2.0, che entra in gioco per tutti i sistemi di climatizzazione a pompa di calore con coefficienti di prestazione tra 3,9 e 5,1, solo per sostituzione di impianti precedenti.

Per usufruire del Superbonus al 90% per l’installazione di una pompa di calore è necessario aver effettuato un doppio salto di classe energetica, così da godere della detrazione dall’Irpef nei successivi 5 anni. L’ecobonus è applicabile per tutti i sistemi di climatizzazione con pompa di calore ad alta efficienza, per portare in detrazione dall’Irpef o dall’Ires il 65% della spesa, per i successivi 10 anni. Questa detrazione per le ristrutturazioni edilizie è prevista per qualsiasi pompa di calore, anche non ad alta efficienza, purché finalizzata al risparmio energetico.

tag: #Idraulico #Pompa