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Nell’articolo precedente abbiamo accennato alle tipologie delle pompe di calore, alla loro efficienza, e alle motivazioni che regolano i loro funzionamenti. In questo articolo ci soffermiamo, invece, sulle sorgenti termiche ( in altre parole sulle tipologie di ambiente da cui estrarre il calore utile alla climatizzazione).
Prima di tutto, però, vediamo il “lato interno” o lato impianto concentrandoci, ovviamente, sulle pompe di calore con scambio in acqua considerando, a meno di dettagli espliciti, la stagione di riscaldamento e quindi considerando la condensazione “in impianto” (il calore estratto dall’ambiente vine immesso in casa e non viceversa come accade in stagione estiva).

Acqua di impianto e temperature di esercizio

Se le pompe di calore scambiano in acqua, cedono calore ad un impianto di distribuzione del calore. Si deve quindi comprendere bene che è la temperatura di esercizio di questo fluido a determinare in gran parte l’efficienza della macchina termica.
Gli impianti di riscaldamento hanno varie temperature di esercizio ed esemplificando (valori indicativi e di massima):

• Radiatori ad alta T: da 60 ai 70°C di mandata
• Radiatori a bassa T: circa 55°C di mandata
• Ventilconvettori: da 45° a 53°C di mandata
• Impianti radianti tradizionali: dai 35° ai 40°C di mandata
• Impianti radianti ad alta efficienza: sotto i 30° C di mandata.

Se ricordate il paragone dello scalino è ovvio che, minore la T di esercizio, migliori le performance.

Visto e considerato che le pompe di calore elettriche sono le regine del mercato, una riflessione sulla necessità di mantenere alti i COP deve essere fatta. L’energia elettrica che alimenta la pompa di calore ha un “bagaglio energetico” già importante (è stata prodotta da fonte fossile, spesso, è stata distribuita, convertita, ecc. insomma: tutte perdite di efficienza energetica).
Crediamo fortemente che maggiore il COP, minore sia il costo di gestione e migliori siano le performance di impianto, ma anche quelle energetiche ed ambientali globali. Questa è la priorità da considerare in un intervento progettuale.

L’importanza della sorgente nell’efficienza

Analogo discorso fatto per le tipologie di impianto, va fatto anche per le sorgenti termiche da cui attingere. Di norma si hanno:

• Aria: temperature in asincronia con la necessità. Più è fredda maggiore sarà il fabbisogno e anche lo “scalino da colmare”. In stagione invernale tipica (Zona Climatica E Pianura Padana): -5°C +3°C oppure -1/0°C + 6°C durante le 24 ore.
• Terra: temperature stabili, specie per scambiatori profondi (perforazione verticale), di norma intorno ai 12-13-14°C a seconda delle zone a meno di anomalie dello spessore della crosta terrestre.
• Acqua: temperature stabili, miglior scambio grazie al flusso naturale, temperature di circa 12°C stabili.

Rimando sempre al discorso sulle differenze di temperatura per comprendere come sia importante, per il discorso sull’efficienza, avere una riduzione del salto termico condensatore/evaporatore.

Non approfondiamo le qualità, i pregi ed in vincoli di ciascuna, ci interessa sottolineare come, ad oggi, la scelta di una delle sorgenti energetiche fosse vincolante. Scelta la sorgente; definita la tipologia di pompa di calore.

 Le pompe di calore ibride

Da qualche anno a questa parte, si sono affacciate sul mercato pompe di calore ibride, cioè macchine termiche il cui evaporatore è direttamente o indirettamente in contatto con aria e, al contempo riceve energia anche dalla radiazione solare che, se presente, ne innalza le prestazioni:

• Solare termodinamico: pompe di calore aria/acqua con evaporatore statico, a forma di pannello solare (articolo – prodotto)
• Sistemi ibridi fototermici:  sistemi solari fotovoltaici con scambiatore termico il cui liquido termovettore che gira sul retro dei pannelli FV diventa la sorgente con cui lavora l’evaporatore di una pompa di calore acqua/acqua (prodotto).

In sostanza si tratta di due sistemi molto diversi nella realizzazione tecnica e, ai fini del nostro discorso, ci interessano i sistemi del secondo tipo.

Per i dettagli sul sistema solare termodinamico rimando al seguente articolo.

Concentriamoci invece sulle caratteristiche delle pompe di calore ibride.

Dal punto di vista della macchina termica sono pompe di calore acqua acqua come le classiche geotermiche, solo che il liquido con cui lavorano non scambia con terreno ed acqua nel sottosuolo bensì con l’aria e, per dirla bene, con l’aria dietro ai pannelli fotovoltaici.

Pregi delle pompe di calore ibride

Questo tipo di pompe di calore ha una serie di pregi che le rendono molto interessanti in alcune applicazioni:

• Lo scambio termico avviene su una superficie enorme rispetto ai mq dello scambiatore compatto di una PdC ad aria tradizionale motocondensata.
• Il fatto di avere uno scambiatore esposto al sole rende questo tipo di scambio molto interessante non appena il sistema FV è lambito dal sole. In primo luogo perché raccoglie, pur indirettamente, l’energia del sole, in secondo luogo perché assorbe il calore che viene generato dal pannello FV stesso (lo scarto energetico della produzione di energia elettrica del modulo).
• Questo fatto innalza sia le prestazioni dello scambio utile alla pompa di calore (maggiore la T di ingresso allo scambio evaporativo), che quelle del Fotovoltaico, che è sempre costantemente raffreddato.

 

Le rese, da prove effettuate dai produttori nostri partner, indicano che i COP sono simili a quelli di una pompa di calore geotermica con scambiatore orizzontale.

Già questo fatto rende questo tipo di pompe appetibili per chi non ha un impianto fotovoltaico e vuole da subito massimizzare le efficienze e minimizzare consumi e dipendenza da rete.

Dalle pompe di calore ibride a quelle multisorgente

L’evoluzione tecnologica non si è fermata qui e, oggi la vera novità è che con un sistema basato sul concetto della pompa di calore ibrida possiamo scegliere, anche in un secondo momento, integrando o sostituendo, molte altre sorgenti per l’evaporazione.

Con le pompe di calore acqua acqua multisorgente si può:

• Gestire uno scambiatore geotermico (orizzontale o verticale), o uno scambiatore ad aria, o uno scambiatore ibrido fotovoltaico o semplicemente uno scambiatore statico posato a tetto.
• Ma si possono anche gestire, con la stessa macchina, tutte e tre le sorgenti di cui al punto precedente facendo scegliere alla macchina quella che presenta le condizioni di scambio termico più favorevole.
• Si possono produrre ACS, riscaldamento e raffrescamento utilizzando una combinazione utile delle sorgenti a disposizione per cui, si presentano come macchine termiche sostitutive alle tradizionali.

Insomma, le pompe di calore multisorgente permettono di non scendere a compromessi troppo severi, ma anzi di liberare le scelte impiantistiche per seguire le esigenze del cliente.

Alcuni esempi di utilizzo delle pompe di calore multisorgente

La pompa multisorgente è una scelta valida quando:

• Non posso installare un impianto geotermico per via dei costi o perché, semplicemente, non ho spazio per lo scambiatore orizzontale o verticale o non posso terebrare un pozzo.
• Ho uno scambiatore geotermico un po’ “tirato” (poco esteso se orizzontale, ad esempio o per un aumento della potenza richiesta) e voglio avere la possibilità di scegliere quale sorgente sia la più valevole ed energeticamente efficiente in ogni momento.
• Sto decidendo se installare un impianto fotovoltaico ed una pompa di calore. Installo una pompa multisorgente ibrida e ottengo il massimo dalle due tipologie.
• Ho già un impianto fotovoltaico e vorrei effettuare un revamping energetico. Ci sono vari modi per effettuarlo e uno scambiatore a tetto appositamente studiato farà al caso nostro.
• Ho scelto una pompa di calore ibrida fotovoltaica, ma ho bisogno anche di fare freddo (climatizzazione estiva). Con la soluzione multisorgente, risolvo qualsiasi esigenza.
• Soprattutto la macchina permette di “lasciare aperte” le soluzioni e, se un domani cambiassero le mie esigenze ed i vincoli, posso decidere di mantenere la macchina cambiando/integrando la sorgente di scambio. Questo particolare è molto interessante in tutte le proposte di riqualificazione energetica di un edificio, in quanto permette di vedere l’intervento in una ottica temporale dilatata.

Vi ringraziamo per l’attenzione e speriamo che le suggestioni che vi abbiamo dato siano state di vostro interesse.