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Ristrutturazione: quale sistema scegliere per l’ACS?
FOCUS
Ristrutturazione: quale sistema scegliere per l’ACS?
Caratteristiche e vantaggi dei sistemi a pompa di calore aria-acqua abbinati all’accumulo per la produzione di acqua calda sanitaria
20/05/2024 - La produzione di acqua calda sanitaria (ACS) è fondamentale per l'igiene e il comfort nelle nostre case. Sul territorio italiano, la maggior parte degli utenti finali è abituata ad utilizzare sistemi di produzione di acqua calda sanitaria istantanei, come gli scaldabagni o le caldaie.
Ma, quando si affronta la ristrutturazione di una casa, essa implica spesso l'adattamento degli impianti esistenti e l'ottimizzazione delle risorse disponibili. Se degli impianti per la climatizzazione invernale ed estiva si ha in generale maggiore conoscenza, lo stesso non si può dire per i sistemi di produzione di acqua calda sanitaria.
In questo contesto, viene spontaneo chiedersi quale sia il sistema ideale di produzione di acqua calda sanitaria, capace di bilanciare diverse variabili - tra cui l'efficienza energetica e i costi di realizzazione - e di limitare gli interventi edili. Le soluzioni sono molteplici e bisogna pertanto affidarsi sempre alla competenza e all’esperienza dei professionisti.
In questo articolo ci focalizzeremo in particolare sui sistemi di produzione di acqua calda sanitaria a pompa di calore aria-acqua, separati dal sistema di climatizzazione, comunemente chiamati boiler in pompa di calore o scaldabagno a pompa di calore o scaldacqua a pompa di calore.
L'aria esterna viene convogliata in uno scambiatore che cattura il calore in essa contenuto; tuttavia, questo calore non ha una temperatura sufficiente per riscaldare l'acqua sanitaria da destinare all’impianto di una casa.
La sua temperatura deve essere alzata ulteriormente, attraverso la pompa di calore che porta a ebollizione il liquido refrigerante presente nel circuito e che a sua volta genera vapore. Questo vapore viene poi indirizzato verso un compressore, che comprimendo il liquido, innalza ulteriormente la temperatura del sistema.
Tale processo non avviene istantaneamente, per questo motivo la produzione di ACS con pompa di calore deve avvenire tramite sistemi ad accumulo.
A differenza di un generatore tradizionale come la caldaia, la pompa di calore comporta una notevole diminuzione delle emissioni di inquinanti in atmosfera, in particolare della CO2.
Benchè si basi sull’utilizzo di energia elettrica per riscaldare l’acqua, circa il 70% dell’energia richiesta per il suo funzionamento è prelevata dall’aria esterna, mentre soltanto il 30% circa proviene dalla rete elettrica. Percentuale che potrebbe essere ulteriormente abbattuta se l’approvvigionamento energetico dell’immobile deriva da fonti rinnovabili.
Tuttavia, vanno considerati dei fattori che incidono sull’assorbimento di energia e che determinano un aumento dei costi di esercizio:
Per ridurre i costi di esercizio dell’impianto, ed in generale i fabbisogni di energia per l’ACS, serve realizzare sistemi efficienti per la generazione dell’energia termica che limitino al massimo le dispersioni.
Ad esempio, servirà:
A prescindere dal sistema scelto, nell’ambito di una ristrutturazione la pompa di calore va posizionata in corrispondenza della vecchia caldaia dove è presente l’attacco del circuito dell’acqua calda sanitaria della casa.
Entrambi i sistemi citati nei paragrafi precedenti sono performanti; quindi, la scelta tra sistema splittato e sistema monoblocco dipenderà dai volumi di ACS necessari per soddisfare le esigenze della famiglia, dalla possibilità o meno di poter installare un’unità esterna, e anche dal budget a disposizione. Tutti questi fattori dovranno essere discussi e ponderati con un professionista specializzato in materia.
Ma, quando si affronta la ristrutturazione di una casa, essa implica spesso l'adattamento degli impianti esistenti e l'ottimizzazione delle risorse disponibili. Se degli impianti per la climatizzazione invernale ed estiva si ha in generale maggiore conoscenza, lo stesso non si può dire per i sistemi di produzione di acqua calda sanitaria.
In questo contesto, viene spontaneo chiedersi quale sia il sistema ideale di produzione di acqua calda sanitaria, capace di bilanciare diverse variabili - tra cui l'efficienza energetica e i costi di realizzazione - e di limitare gli interventi edili. Le soluzioni sono molteplici e bisogna pertanto affidarsi sempre alla competenza e all’esperienza dei professionisti.
In questo articolo ci focalizzeremo in particolare sui sistemi di produzione di acqua calda sanitaria a pompa di calore aria-acqua, separati dal sistema di climatizzazione, comunemente chiamati boiler in pompa di calore o scaldabagno a pompa di calore o scaldacqua a pompa di calore.
Come funziona una pompa di calore per l’ACS
Per produrre acqua calda destinata agli usi sanitari (la doccia, il bagno, la cucina), serve energia termica. Un boiler a pompa di calore sfrutta l’energia aerotermica, ovvero tramite l’energia elettrica, recupera calore dall’aria esterna.L'aria esterna viene convogliata in uno scambiatore che cattura il calore in essa contenuto; tuttavia, questo calore non ha una temperatura sufficiente per riscaldare l'acqua sanitaria da destinare all’impianto di una casa.
La sua temperatura deve essere alzata ulteriormente, attraverso la pompa di calore che porta a ebollizione il liquido refrigerante presente nel circuito e che a sua volta genera vapore. Questo vapore viene poi indirizzato verso un compressore, che comprimendo il liquido, innalza ulteriormente la temperatura del sistema.
Tale processo non avviene istantaneamente, per questo motivo la produzione di ACS con pompa di calore deve avvenire tramite sistemi ad accumulo.
Produzione ACS con pompa di calore: vantaggi e aspetti da considerare
La produzione di acqua calda sanitaria tramite pompa di calore offre sicuramente dei vantaggi in termini di risparmio energetico e di impatto sull’ambiente, a fronte dei quali ci sono aspetti, legati essenzialmente all’esercizio della macchina, che vanno considerati sin da subito, in fase di scelta del sistema impiantistico da adottare nella ristrutturazione della propria casa.A differenza di un generatore tradizionale come la caldaia, la pompa di calore comporta una notevole diminuzione delle emissioni di inquinanti in atmosfera, in particolare della CO2.
Benchè si basi sull’utilizzo di energia elettrica per riscaldare l’acqua, circa il 70% dell’energia richiesta per il suo funzionamento è prelevata dall’aria esterna, mentre soltanto il 30% circa proviene dalla rete elettrica. Percentuale che potrebbe essere ulteriormente abbattuta se l’approvvigionamento energetico dell’immobile deriva da fonti rinnovabili.
Tuttavia, vanno considerati dei fattori che incidono sull’assorbimento di energia e che determinano un aumento dei costi di esercizio:
- i cicli di incremento delle temperature per abbattere il rischio legato alla presenza del batterio Legionella;
- la necessità di far circolare continuamente l’acqua nelle tubature (ricircolo) in modo da aumentare la reattività di risposta dell’impianto.
Per ridurre i costi di esercizio dell’impianto, ed in generale i fabbisogni di energia per l’ACS, serve realizzare sistemi efficienti per la generazione dell’energia termica che limitino al massimo le dispersioni.
Ad esempio, servirà:
- dimensionare correttamente lo scambiatore;
- dotare l’accumulo di un buon isolamento per ridurre il più possibile le perdite termiche e assicurare alti risparmi sui costi di gestione;
- valutare correttamente dove posizionare il bollitore, se all'esterno o all'interno, considerando che la temperatura esterna influisce molto sull’efficienza della pompa di calore.
Tipologie di sistema
Un sistema a pompa di calore per la produzione di ACS può essere:- Scaldacqua in pompa di calore splittata. È dotato di due unità, un’unità esterna, come quella di un condizionatore che ospita i componenti più ingombranti, e un’unità interna che contiene l’accumulo. La separazione dei due elementi permette di avere uno scaldabagno che può essere installato internamente a parete e di vere un accumulo dalle dimensioni ridotte perché il gruppo frigo è contenuto nell'unità esterna. È una soluzione che non richiede molte opere murarie.
- Scaldacqua a pompa di calore monoblocco. Non ha l’unità esterna, tutti i componenti sono collocati in un alloggiamento compatto; La parte dedicata all'accumulo è generalmente sotto quella dedicata alla pompa di calore. La sua forma ricorda molto quella di un frigorifero, ma dalle dimensioni più ridotte. Può essere installato sia all’esterno, in un vano tecnico, che all’interno, a pavimento o a parete. Se la macchina viene installata all’interno servirà realizzare i fori per l’aspirazione (se le dimensioni dell’ambiente sono ridotte) e per l’espulsione dell’aria.
A prescindere dal sistema scelto, nell’ambito di una ristrutturazione la pompa di calore va posizionata in corrispondenza della vecchia caldaia dove è presente l’attacco del circuito dell’acqua calda sanitaria della casa.
Tipologie di accumulo
Le diverse tipologie di accumulo termico si differenziano in base al processo di produzione:- Produzione di ACS mediante accumulo di ACS e scambiatore a piastre. Questo sistema permette di scaldare l’acqua in poco tempo, ma evidenzia un’insidia dal punto di vista sanitario: ha un alto rischio di legionella, poiché comporta il ristagno dell’acqua potabile. Al fine di ridurre questo pericolo è bene eseguire frequenti cicli anti-legionella.
- Produzione di ACS mediante accumulo di acqua tecnica e scambiatore a piastre. L’acqua tecnica è l'acqua utilizzata per trasferire il calore alla rete dell'ACS senza entrare direttamente in contatto con l'acqua potabile. Il calore non viene immagazzinato nell’acqua potabile ma in un serbatoio di acqua tecnica in cui la stratificazione delle temperature garantisce la produzione di ACS. Avendo un accumulo lato tecnico, si ha minore rischio di ristagno e quindi di legionella, inoltre con questo sistema si verifica un’alta differenza tra le temperature in ingresso e quelle in uscita dallo scambiatore, ed è possibile, pertanto, avere uno scambiatore più compatto a parità di potenza da scambiare.
- Produzione di ACS mediante accumulo di acqua tecnica e serpentino di scambio annegato. Questo sistema è simile a quello precedente con la differenza che il serpentino si trova dentro l’accumulo di acqua tecnica e svolge l’azione dello scambiatore di calore. Anche in questo caso vi è un basso rischio di legionella.
Come scegliere?
Un sistema di produzione esclusiva per l’acqua calda sanitaria a pompa di calore è una soluzione che ben si adatta agli interventi sull'esistente, sia dal lato impiantistico che da quello degli ingombri finali.Entrambi i sistemi citati nei paragrafi precedenti sono performanti; quindi, la scelta tra sistema splittato e sistema monoblocco dipenderà dai volumi di ACS necessari per soddisfare le esigenze della famiglia, dalla possibilità o meno di poter installare un’unità esterna, e anche dal budget a disposizione. Tutti questi fattori dovranno essere discussi e ponderati con un professionista specializzato in materia.