Come riscaldare la casa senza gas: l'opzione pompa di calore

 
La pompa di calore è tra le possibili opzioni. Nel focus Pompe di calore, come funzionano? abbiamo visto quali sono le varie tipologie di pompa di calore e il principio di funzionamento. Attraverso questo approfondimento vorremmo soffermarci proprio su alcuni aspetti che possono presentarsi nel caso della sostituzione di un impianto preesistente con uno a pompa di calore.
 
Per farlo abbiamo chiesto il contributo di:
- AiCARR (Associazione Italiana Condizionamento dell'Aria Riscaldamento e Refrigerazione) che si è espressa attraverso la voce del suo presidente: l’ing. Filippo Busato.
- VIESSMANN (azienda produttrice di sistemi per il riscaldamento) rappresentata dall’ing. Alberto Villa, esperto di efficienza energetica.
 

Sostituzione con pompa di calore, analisi dell'esistente

Un impianto termico è composto dai seguenti elementi fisici:
- il generatore;
- il sistema di distribuzione (tubazioni, pompe, collettori);
- il sistema di emissione (i terminali come radiatori, convettori, superfici radianti);
- il sistema di regolazione.
 
Quando si interviene su un impianto di riscaldamento esistente, è possibile effettuare una mera sostituzione del generatore o va anche preso in considerazione tutto l'impianto nel suo complesso?
 
L’ing. Busato di AiCARR ha chiarito che dal punto di vista degli obblighi di legge non è necessario modificare la tipologia di emissione per poter accedere al superbonus. Tuttavia, bisogna prestare molta attenzione non solo alla pratica di superbonus ma anche alla pratica edilizia; “infatti, ha aggiunto l’ing. Busato, la sostituzione del solo generatore sottende a certi requisiti, mentre la contemporanea sostituzione del generatore e del sistema di distribuzione e/o emissione del calore definisce una più ampia “ristrutturazione dell’impianto termico”, che deve soddisfare requisiti ben diversi secondo il decreto Requisiti Minimi del 26 giugno 2015. Dal punto di vista del funzionamento dell’impianto, per le pompe di calore sarebbe importante disaccoppiare il circuito della pompa di calore da quello di distribuzione, e rendere quest’ultimo regolato a portata variabile in funzione delle necessità del sistema di emissione.”
 
Anche l’ing. Villa di VIESSMANN è d’accordo sul fatto che quando si effettua una sostituzione del solo generatore di calore su un impianto esistente bisogna sempre esaminare l’impianto nel suo complesso. Con particolare attenzione al sistema di distribuzione e di emissione. Unica eccezione è quella in cui viene installato un generatore della stessa tipologia, ma non è il nostro caso.
 
Per quanto riguarda i terminali di emissione, secondo l’ing. Villa “è necessario controllare che nelle condizioni di progetto invernali i terminali esistenti riescano a garantire la potenza termica necessaria per compensare le dispersioni termiche, ammettendo un funzionamento continuo per 24 ore della pompa di calore. Inoltre, vanno verificati i circuiti esistenti e la loro compatibilità con un salto termico presumibilmente più basso”. Qual è, dunque, il sistema di distribuzione maggiormente idoneo ad una pompa di calore “i sistemi più idonei per una pompa di calore sono i sistemi a bassa temperatura come i pannelli radianti o i ventilconvettori”
 Foto: reversibilità delle pompe di calore elettriche ©AiCARR

Sostituzione con pompa di calore, quale scegliere?

Le pompe di calore possono essere:
- ad azionamento elettrico, detto anche a compressione;
- ad azionamento a gas, detto anche ad assorbimento.
 
Nell’ipotesi sia possibile mantenere i termosifoni, per quale delle due tipologie è meglio optare?
Seppur VIESSMANN non produce pompe di calore a gas, l’ampia esperienza con il sistema elettrico, porta l’ing. Villa ad affermare che: “dal momento in cui è stata verificata la possibilità di mantenere i termosifoni esistenti, si può optare per una pompa di calore elettrica in modo da poter abbassare le temperature di funzionamento. In questo modo si garantiscono le condizioni di comfort migliori e il massimo risparmio energetico. Infatti, utilizzando i terminali a temperature minori e tenuti in funzione per un tempo maggiore si ottiene una maggiore uniformità di temperatura e minori movimentazioni di aria, garantendo un comfort migliore secondo i criteri ergonomici della norma UNI 7730. Inoltre, più è bassa la temperatura di funzionamento della macchina, maggiore è il suo rendimento e quindi maggiore sarà il risparmio economico dell’utente”.
 
Il quesito ha catturato l’interesse anche dell’ing. Busato di AiCARR, che ha espresso una “neutra” posizione sui due sistemi: “il quesito è interessante perché introduce il concetto di efficienza rispetto all’energia primaria. I principali vantaggi di una pompa di calore ad assorbimento rispetto quella ad azionamento elettrico sono l’erogazione di una potenza termica pressoché costante al variare della temperatura della sorgente (tipicamente aria, ma non solo), e la minor sensibilità rispetto al fenomeno del brinamento. Lo sbrinamento, ricordo in questo frangente, comporta dei cicli di lavoro che in alcuni climi e per alcune macchine ad azionamento elettrico, può diventare particolarmente oneroso dal punto di vista energetico, mentre è meno gravoso per le macchine ad assorbimento. D’altro canto, i vantaggi delle macchine ad azionamento elettrico sono quelli di una generale maggiore efficienza in termini di energia primaria, e di poter fornire (qualora servisse per la climatizzazione estiva) una potenza frigorifera molto simile a quella termica; per le pompe di calore ad assorbimento la potenza frigorifera è tipicamente circa la metà di quella termica”.
Foto: schema di funzionamento pompa di calore elettrica ©AiCARR

Sistema a pompa di calore più idoneo alla sostituzione

La pompa di calore estrae calore da una fonte esterna (aria, acqua, terreno) per riscaldare aria e/o acqua all'interno dell'ambiente. Dalle possibili combinazioni derivano i seguenti sistemi a pompe di calore:
- aria - aria;
- aria - acqua;
- acqua - aria;
- acqua - acqua;
- terreno - aria;
- terreno - acqua.
 
Sostituendo un generatore a gas (caldaia) con uno a pompa di calore si può utilizzare solo la tipologia aria-acqua per utilizzare l'impianto esistente? O si può optare per altri sistemi?
 
“Il tema è di grande interesse”, afferma il presidente di AiCARR, “generalmente si considera l’aria come sorgente termica di “default” per le pompe di calore, poiché l’aria esterna è disponibile ovunque e in ampia misura (e non è ancora tassata!!! Ndr). Tuttavia, si riscontra un interesse sempre maggiore per altre sorgenti termiche quali il terreno (sistema geotermico), l’acqua di falda o di superficie (sistema idrotermico), l’aria espulsa dai sistemi di ventilazione eventualmente presenti (in condizione termica assai favorevole rispetto all’aria esterna), i sistemi solari termici. 

La maggiore costanza nel tempo della temperatura delle sorgenti alternative all’aria costituisce un importante vantaggio per i sistemi a pompa di calore, che in questo modo in molti casi possono anche ridurre notevolmente la rumorosità non dovendo più disporre di ventilatori e di cospicue portate d’aria sulle unità esterne. L’aspetto acustico delle macchine attirerà sempre maggior attenzione con la diffusione delle pompe di calore”.
 
Dal punto di vista di VIESSMANN: “se l’impianto esistente è alimentato ad acqua, si può utilizzare una pompa di calore aria-acqua, che resta la tecnologia di gran lunga più utilizzata, o una pompa di calore acqua-acqua, sfruttando opportuni campi geotermici oppure le falde acquifere. La pompa di calore aria-acqua, rispetto alla versione acqua-acqua, presenta minori costi di investimento e una maggiore semplicità di installazione.

In alternativa alla semplice pompa di calore, nei casi in cui l’utilizzo dei terminali esistenti non è sostenibile con le temperature di funzionamento della pompa di calore durante i giorni più freddi, si può optare per la tecnologia ibrida. Questa tecnologia sta trovando ampia diffusione proprio perché coniuga la possibilità di godere dei vantaggi della pompa di calore e allo stesso tempo della copertura della caldaia, che funzionerà proprio quando la pompa di calore non sarà più conveniente”.
 

Sostituzione con pompa di calore: il dimensionamento

Ovviamente non poteva essere tralasciato un altro importante aspetto, quello del dimensionamento di pompe di calore in applicazioni su terminali esistenti.
 
Entrambi gli intervistati hanno dato pareri molto pragmatici in merito; se si interviene sull’esistente bisogna necessariamente partire dalle condizioni iniziali, come la potenza richiesta dall’involucro, a parer di AiCARR, e la resa dei terminali esistenti, nell’opinione di VIESSMANN.
 
“Il cambio di generatore, da generatore a combustione (caldaia) chiede di ripensare attentamente il dimensionamento della centrale termica”, afferma l’ing. Busato. “Si deve innanzitutto considerare che per la maggior parte delle unità abitative (sia in condominio sia indipendenti) la potenza fornita dalla maggior parte delle caldaie esistenti (tra 21 e 28 kW, indicativamente) è ampiamente superiore alla potenza richiesta dal riscaldamento dell’involucro (generalmente inferiore ai 10 kW), poiché condizionata dalla necessità di servire alla produzione di acqua calda sanitaria (ACS) in modalità istantanea.

Inoltre, le pompe di calore hanno un costo al kW di potenza decisamente superiore a quello delle caldaie, che lavorano comunque a potenza fortemente ridotta rispetto a quella di targa per la maggior parte del loro tempo di funzionamento. Ciò premesso è chiaro che la potenza della pompa di calore in sostituzione debba essere scelta in funzione della potenza richiesta dall’involucro (nelle taglie da 4-6-9 kW che sono le più ampiamente disponibili sul mercato) e ricorrere ad un sistema di produzione ACS tramite accumulo”.
 
Il consiglio di VIESSMANN è quello di non utilizzare formule magiche per il dimensionamento di pompe di calore in applicazioni su terminali esistenti. Sottolinea l’ing. Villa: “proprio perché tale applicazione deve essere motivata da calcoli sulla resa dei terminali esistenti di ciascun locale in funzione delle temperature di funzionamento della macchina e della possibilità di funzionare in modo continuato 24/24. La potenza massima per riscaldamento sarà comunque quella derivata dal calcolo secondo UNI EN 12831.

La potenza complessiva della macchina dipende se l’impianto è studiato per produrre anche acqua calda sanitaria e se sono presenti sistemi di accumulo. Per verificare la potenza resa da un radiatore è sufficiente analizzare la scheda tecnica in corrispondenza dei vari ΔT tra la temperatura ambiente e la temperatura con cui si vuole utilizzare la pompa di calore. Fondamentale poi eseguire un lavaggio dell’impianto per garantire al radiatore di funzionare il più possibile vicino alle condizioni previste nel calcolo”.
 

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