La maggior parte del consumo energetico in una casa è dovuto al riscaldamento e all'acqua calda. In Europa, il 70% dell'energia utilizzata per il riscaldamento e il raffrescamento proviene da combustibili fossili[1]. Se da una parte questi combustibili sono utili come fonte di calore, dall'altra il loro utilizzo ha un impatto negativo sull'ambiente a causa delle emissioni di gas serra come la CO2 (anidride carbonica)[2]. Inoltre, i recenti avvenimenti globali stanno causando un aumento dei prezzi degli stessi.
Con l’arrivo dell'inverno potresti iniziare a preoccuparti per la tua soluzione di riscaldamento e a pensare a come ridurre il tuo impatto sull'ambiente tagliando allo stesso tempo i costi energetici. Le pompe di calore potrebbero essere la soluzione che stai cercando. In questo articolo, vedremo cosa sono le pompe di calore, l'efficacia del loro funzionamento, perché sono migliori per l'ambiente e quanto puoi risparmiare quando opti per questa soluzione.
In genere, nella maggior parte delle case, il riscaldamento viene prodotto bruciando combustibile o convertendo l'elettricità in calore. Le pompe di calore utilizzano a loro volta l'elettricità, tuttavia, grazie alla loro struttura e al funzionamento ottimale, utilizzano molta meno elettricità per raggiungere lo stesso obiettivo. Le pompe di calore sono in grado di estrarre fino al 75% dell'energia che consumano dall'aria ambiente o dall'energia geotermica, utilizzando solo il 25% di elettricità[3]. Ecco perché le pompe di calore sono diventate soluzioni ecosostenibili in grado di sostituire i sistemi che utilizzano combustibili fossili per fornire l'acqua calda e il riscaldamento. Spesso si crede erroneamente che le pompe di calore siano utilizzate solo per il riscaldamento e l'acqua calda sanitaria, quando invece possono essere utilizzate anche per il raffrescamento. Le pompe di calore funzionano, infatti, proprio come i condizionatori d'aria: il calore dell’aria interna viene ceduto all’ambiente esterno.
Esistono diversi tipi di pompe di calore. Le pompe di calore sono classificate in base alla loro funzionalità e alla fonte da cui viene assorbito il calore. Le migliori pompe di calore sul mercato sono le pompe di calore ad aria, che si distinguono in pompe di calore aria-acqua e pompe di calore aria-aria.
Le pompe di calore aria-acqua estraggono il calore dall'esterno, trasferendolo all’acqua attraverso un ciclo frigorifero. L'acqua, che è stata riscaldata, viene quindi distribuita ai radiatori o ai sistemi di riscaldamento a pavimento. Inoltre, può essere immagazzinata in un serbatoio di acqua calda sanitaria per essere fornita alle utenze.
Le pompe di calore aria-aria sono sia in grado di riscaldare un ambiente che di raffrescarlo, ma non possono produrre acqua calda sanitaria.
Il calore si sposta naturalmente dai luoghi più caldi a quelli più freddi. In genere, in inverno, l'aria esterna è più fredda dell'aria interna. Come può quindi una pompa di calore fornire calore utilizzando l'aria esterna quando questa è più fredda? Diamo un'occhiata al tipo più comune di pompa di calore:
Prima di tutto, abbiamo bisogno di un refrigerante attraverso il quale il calore attraverserà tutto il sistema. Il calore dell'aria esterna viene assorbito nell'evaporatore e trasferito al refrigerante, anche quando fuori fa freddo. Infatti, anche con temperature esterne basse, resta ancora una buona quantità di energia che può essere estratta dall'aria per via delle caratteristiche tipiche dei gas refrigeranti. Ad esempio, l’energia termica estraibile attraverso un ciclo frigo nell'aria a -18 °C equivale all'85% di quella che è possibile estrarre da aria a 21 °C. Attraverso questo processo scientifico, il refrigerante riceve calore dall'aria esterna e lo trasferisce all’acqua per garantire riscaldamento dell’ambiente interno e acqua calda sanitaria.
Quindi, il compressore nella pompa di calore utilizza l'elettricità per comprimere il gas refrigerante e aumentarne la temperatura. Il refrigerante compresso ad alta temperatura diventa un gas e si sposta nel condensatore, dove il suo calore viene ceduto all'acqua. Una volta che il gas ha ceduto tutto il calore all’acqua passa attraverso una valvola di espansione, raffreddandosi e trasformandosi nuovamente in liquido. Grazie a questo ciclo la pompa di calore è in grado di fornire riscaldamento agli ambienti interni e acqua calda sanitaria. Per il raffrescamento durante i mesi estivi, tale procedimento viene semplicemente invertito attraverso una valvola a 4 vie.
Le pompe di calore sono più efficienti rispetto alle caldaie tradizionali? Benché l'efficienza delle caldaie sia migliorata nel corso degli anni, la maggior parte delle caldaie ad alte prestazioni ha un’efficienza tra il 90% e il 94%. Parte del calore che riescono a generare viene disperso con i gas di scarico della combustione. In confronto, le pompe di calore sono efficienti fino al 400%. Questo significa che una pompa di calore produce circa 4 volte più calore per ogni kWh di elettricità che consuma.
Etichettatura energetica LG THERMA V R32 Monoblocco S per il mercato UE
L'efficienza di un prodotto è indicata da un'etichettatura diversa per regione. Nell'UE, le classi di efficienza energetica sono suddivise in 7 livelli indicati con lettere, dove la G è la peggiore e la A è la migliore. Vengono anche utilizzati colori per sottolineare questi livelli, con il rosso che rappresenta le scarse prestazioni e il verde la massima efficienza. Inoltre alcuni prodotti, tra cui le pompe di calore, possono anche essere A+, A++ e A+++, per indicare ulteriori risparmi energetici. La serie LG THERMA V R32 è etichettata come prodotto a risparmio energetico A+++[4]. Ciò significa che è in grado di riscaldare in modo efficiente una casa e fornire acqua calda tutto l'anno.
In termini di efficienza energetica, c'è un altro punto da considerare. Le pompe di calore funzionano meglio in climi caldi o moderati. Generalmente, quando la temperatura diventa più rigida, le pompe di calore possono avere una prestazione e un'efficienza inferiore o addirittura uscire dal campo di funzionamento. Tuttavia, le soluzioni a pompa di calore LG sono in grado di fornire riscaldamento e acqua calda sanitaria a fino a -25 °C[5] esterni.
Quanto costa il funzionamento di una pompa di calore? Vediamo un esempio basato sulle medie italiane. Una pompa di calore aria-acqua è in grado di produrre 4 kWh di potenza termica per ogni kWh di energia elettrica fornita. Se consideriamo, ad esempio, che per riscaldare un'abitazione di 4 persone (100 m2) con una caldaia a gas tradizionale sono necessari 16.000 kWh, ipotizzando un rendimento caldaia di circa 10,5€/smc[6], il costo totale sarebbe di circa 1.520 €. Con lo stesso fabbisogno e una resa energetica della pompa di calore di 4 kWh per 1 kWh di elettricità, abbiamo bisogno quindi di circa 4.000 kWh di elettricità per riscaldare lo stesso tipo di abitazione. Partendo da un costo stimato di 0,30 € per kWh e un consumo totale di 4.000 kWh, il costo annuo del riscaldamento con una pompa di calore sarebbe di circa 1.200 €, con un risparmio del 20% rispetto alla tradizionale caldaia a gas[7]. Abbinando la pompa di calore ad un sistema fotovoltaico con accumulo di energia, è possibile abbassare ulteriormente il fabbisogno di energia elettrica richiesta alla rete e, di conseguenza, aumentare sensibilmente la percentuale di risparmio economico.
I prezzi del gas sono raddoppiati e quadruplicati negli ultimi anni nei mercati dell'UE, rendendo la sostituzione della tradizionale caldaia a gas sempre più vantaggiosa. Il funzionamento di una pompa di calore può portare a notevoli risparmi a lungo termine rispetto a una caldaia a gas.
Dopo aver visto le pompe di calore e come funzionano, non resta che capire quale sia il vero valore aggiunto di una pompa di calore per l'ambiente. Le pompe di calore possono ridurre le emissioni di CO2 rispetto alle caldaie a gas del 35-65%. Secondo l'Associazione europea delle pompe di calore (EHPA)[8], le pompe di calore contribuiscono alla riduzione di oltre 9 milioni di tonnellate di emissioni di CO2 nella sola UE. L'impressionante efficienza fornita dalle pompe di calore riduce anche il consumo di elettricità e, di conseguenza, la quantità di combustibili fossili necessari per la produzione di elettricità. Uno dei modi più efficaci per un individuo di combattere il cambiamento climatico è quello di passare da una caldaia tradizionale a una pompa di calore. In alcune regioni, le pompe di calore ad aria sono certificate come fonti di energia nuove e rinnovabili e possono contribuire a soddisfare i requisiti delle normative NZEB (Nearly Zero Energy Buildings). Le pompe di calore possono anche essere abbinate a fonti di energia rinnovabile, come l'energia solare o eolica, per eliminare quasi del tutto le emissioni di carbonio.
Hai familiarità con il potenziale di riscaldamento globale (GWP)? Il GWP è stato ideato per confrontare l’impatto del riscaldamento globale dei diversi gas serra. Più alto è il GWP, più il gas riscalda il pianeta rispetto alla CO₂ nello stesso periodo di tempo considerato. I refrigeranti ecosostenibili utilizzati in alcune soluzioni di pompe di calore, come l’R32, possono ridurre il potenziale di riscaldamento globale (GWP) fino al 68%[12] rispetto al refrigerante comunemente utilizzato, l’R410A. Questi fattori non solo garantiscono prodotti ecosostenibili, ma aiutano anche a rispettare le normative vigenti relative all'impatto dei loro prodotti sull'ambiente.
Le soluzioni a pompa di calore sono vantaggiose per la società e l'ambiente. Non solo consentono di risparmiare, ma riducono anche l'effetto che il riscaldamento e il raffrescamento hanno sul pianeta. Tieni d'occhio i prossimi articoli sul nostro blog per ricevere ulteriori informazioni su soluzioni di riscaldamento efficienti.
[1] https://www.euractiv.com/section/energy/news/heating-neglected-in-eu-plan-to-ditch-russian-fossil-fuels-industry-says/
[2] https://www.iea.org/fuels-and-technologies/heating
[3] Tutti i dati relativi alla resa energetica sono forniti a titolo indicativo per favorire la comprensione di questo argomento e sono basati su un COP (Coefficiente di prestazione) pari a 4. L'effettivo coefficiente di prestazione stagionale della serie THERMA V R32 è superiore a 4 in condizioni di bassa temperatura e clima medio. L'efficienza effettiva può variare in base alle temperature esterne e alla temperatura dell’acqua.
[5] Intervallo di temperatura esterna per la modalità di riscaldamento indicato nella sezione intervallo di funzionamento nel libretto del prodotto. Ad ogni modo, quando la temperatura esterna risulta inferiore a quel valore, la capacità, l'efficienza e la temperatura massima di mandata dell'acqua saranno inferiori rispetto a un funzionamento con temperatura esterna normale.
[6] smc: standard metro cubo, unità di misura uniforme del gas.
[7] Queste cifre sono stime utilizzate come esempio del risparmio possibile con una pompa di calore. I risultati possono variare a seconda delle condizioni di installazione, del tipo di pompa di calore e della fluttuazione dei prezzi dell'energia. Calcoli basati su sistemi di riscaldamento alimentati da energia elettrica.
[9] Tutti i dati relativi alla resa energetica sono forniti a titolo indicativo per favorire la comprensione di questo argomento e sono basati sul COP (Coefficiente di prestazione) 4 e sullo SCOP della gamma THERMA V R32 in condizioni di bassa temperatura e clima medio superiore a 4. L'efficienza effettiva può variare in base alle temperature esterne e all'acqua.
[10] Statistiche elaborate in Germania, 2020; 4 persone, appartamento da 200 m2 e fonti da BWP (Associazione tedesca delle pompe di calore)
[11] https://www.boilerguide.co.uk/articles/boilers-vs-heat-pumps-which-is-best-for-your home#:~:text=Most%20top%20gas%20boilers%20are,electricity%20the%20heat%20pump%20uses
[12] Percentuale ricavata dal rapporto tra GWP del refrigerante R32 (675) e GWP del refrigerante R410A (2.087,5)
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