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Oggi ci occupiamo di una categoria di prodotti che da qualche anno a questa parte ha avuto un picco di interesse commerciale e tecnico impiantistico: le pompe di calore.

Mai nome di macchina fu più azzeccato, sono macchine che fanno con il calore quello che le più comuni pompe idrauliche fanno con l’acqua. Queste ultime invertono il cammino naturale dell’acqua, portando il liquido da un bacino posto a quota inferiore ad uno a quota superiore. La pompa di calore fa lo stesso con il calore (energia termica se preferite) che naturalmente si trasferisce da un corpo/ambiente, ecc. ad una temperatura più alta ad un corpo/ambiente a temperatura più bassa.

Evaporatore, compressore condensatore, valvola di laminazione sono i componenti essenziali della macchina a cui si aggiungono, in alcuni casi, quella dell’inversione del ciclo termodinamico.

Rimando a questo articolo per chi fosse digiuno di terminologia tecnica; non me ne vogliate perché vorrei giungere a parlare della evoluzione tecnica e concettuale che sta interessando il mondo delle pompe di calore da qualche tempo a questa parte.

Come si riconoscono le pompe di calore

Le pompe  di calore vengono classificate in base al vettore con cui scambiano calore sia in evaporazione (lato esterno stagione riscaldamento) che lato condensatore (lato interno stagione riscaldamento).

Le classiche pompe di calore sono di due tipologie:

• Aria-aria: sono i cosiddetti split o condizionatori canalizzati che vengono utilizzati specialmente per il condizionamento estivo e meno usualmente per la climatizzazione invernale.
• Aria/terra/acqua-acqua: sono le pompe di calore pensate specificatamente per impianto di climatizzazione in cui il vettore di distribuzione del calore sia l’acqua e, quindi, sono le pompe di calore tipiche per  la stagione di riscaldamento invernale.

La prima categoria si è evoluta in modo pressoché indipendente e presenta poche scelte tecnologiche (di fatto sono ormai climatizzatori all seasons capaci di integrare il riscaldamento invernale e realizzare il condizionamento estivo).

La seconda, quella delle pompe di calore con scambio in acqua, indipendentemente da quale sia a sorgente esterna, si è evoluta molto negli ultimi anni.

Prima di proseguire approfondiamo alcuni aspetti.

Principali ambiti di utilizzo.

Il concetto che muove l’interesse  in questi dispositivi sta tutto nelle loro capacità e peculiarità.
Sempre in termini generali, ma valevoli e solidi:

• Le pompe di calore aria aria sono “solo climatizzatori” e possono sostituire anche l’impianto esistente di climatizzazione invernale (riscaldamento). Non sono pensate per produrre acqua calda sanitaria, per cui, non sono generatori totalmente sostitutivi delle caldaie o di altri dispositivi termici più tradizionali.
• Le pompe di calore con scambio ad acqua possono, in più, produrre anche acqua calda sanitaria e, quindi, diventare sostitutive rispetto a generatori tradizionali, specie in presenza di un certo tipo di impianto di climatizzazione può essere utilizzato anche per la stagione estiva.

Quali sono i vantaggi delle pompe di calore

Ognuna delle due tipologie ha i suoi pregi, dalla facilità di installazione di una tipologia al maggior comfort ottenibile con l’altra. Tuttavia, entrambe hanno una specifica caratteristica: essere energeticamente, fin dalla concezione e progettazione, ecologiche.

In che senso ecologiche? Per rispondere dovremmo vedere nel dettaglio come funzionano energeticamente le pompe di calore, verificare quale sia il frigorigeno (ne esistono di vari tipi con condizioni di transizione di fase differenti), quali siano le sue condizioni operative, ecc. A carattere generale, possiamo rispondere con: sono ecologiche perché rendono di nuovo utile ai nostri scopi, calore (energia termica) che, alla temperatura originaria, non sarebbe di alcuna utilità umana. Insomma. Le pompe di calore prendono il calore a bassa temperatura disperso in ambiente e, con uno “sforzo energetico” che deve essere minimo, ne innalzano la temperatura permettendo un utilizzo termico umanamente interessante.

Come si misura l’efficienza e da cosa dipende?

Lo sforzo energetico di cui dicevamo è, appunto il parametro con cui si misurano le capacità delle pompe di calore.
Nel nostro caso, è il cosiddetto COP (o EER in raffrescamento) ed è il numero che descrive quanto è efficiente una pompa di calore.

Più alto il numero, maggiore la quota di energia termica gratuita che è stata “raccolta” dalla macchina e, quindi, migliore l’efficienza e minori i costi di gestione e funzionamento della macchina stessa.
Due sono i fattori generali che influenzano il COP (o EER)

• Caratteristiche costruttive e regolazioni delle macchine: sono le caratteristiche che possono essere oggetto di progetto e quindi perfettibili.
• Caratteristiche fisiche e, in concreto: differenza di temperatura tra sorgente fredda a cui prelevare calore e sorgente calda a cui cederlo. Tale parametro, essendo fisico, è proprio della nostra realtà, lo possiamo solo gestire al meglio. Tale parametro definisce, se mi passate il gergale, quanto è “alto” lo scalino da superare per il calore.

Risulta quindi evidente che, a parità di condizioni tecnologiche, le pompe di calore hanno efficienze differenti a seconda di quanto è grande la differenza da colmare. Come il buon senso ci dice: maggiore il salto da colmare minore l’efficienza. Se ritornate con la mente alla metafora dell’acqua capirete perché.

Nel prossimo articolo vedremo, invece, tecnologia per tecnologia le varie caratteristiche e come l’efficienza dipenda da fattori ben controllabili.