Come funziona una pompa di calore aria-acqua?

Da alcuni anni è sempre più frequente l’installazione nelle abitazioni domestiche di una pompa di calore aria-acqua. Cerchiamo quindi di capire di cosa si tratta e come funziona.

In linea del tutto generale, una pompa di calore è un apparecchio che opera prelevando energia termica da un ambiente a bassa temperatura (sorgente) e cedendola, a una temperatura più elevata, a un altro ambiente (utilizzatore). Le pompe di calore possono essere usate per riscaldare e climatizzare gli edifici. 

Il loro crescente impiego è legato principalmente a due motivazioni: sono apparecchi particolarmente efficienti sotto l’aspetto termodinamico e rappresentano altresì una soluzione che risponde agli attuali standard di sostenibilità ambientale (sono in altri termini apparecchiature efficienti energeticamente e allo stesso tempo ecosostenibili). 

Si possono distinguere quattro tipologie di pompe di calore: aria-aria, aria-acqua, acqua-aria e acqua-acqua; fra queste la soluzione più comunemente adottata è la pompa di calore aria acqua, un sistema che come dice la terminologia preleva dall’aria esterna l’energia termica che viene utilizzata per riscaldare l’acqua. 

La pompa di calore è una valida alternativa a una tradizionale caldaia a condensazione; in alcuni casi però la si affianca a quest’ultima soluzione dando vita a un sistema cosiddetto “ibrido”, una soluzione che può essere presa in considerazione in particolari circostanze climatiche. 

Pompe di calore aria-acqua: come funzionano?

Le pompe di calore aria-acqua prelevano il calore presente nell’aria e lo trasferiscono in un edificio. Per far comprendere facilmente il funzionamento di questo apparecchio si fa solitamente un paragone con il funzionamento del frigorifero che estrae il calore presente all’interno dell’impianto e poi lo immette all’esterno. Una pompa di calore funziona essenzialmente con lo stesso principio: estrae il calore dall’aria e poi effettua un trasferimento di questo ai vari impianti presenti in una casa. 

Più tecnicamente, l’apparecchio convoglia l’aria dell’ambiente esterno in uno scambiatore in cui è presente un liquido refrigerante. Non appena il liquido entra a contatto con l’aria si ha un trasferimento di energia termica da quest’ultima al liquido refrigerante. 

A questo punto il liquido raggiunge il suo punto di ebollizione e genera vapore. Questo, a sua volta viene compresso tramite un compressore; ciò determina un innalzamento di temperatura di questo vapore e si ha finalmente il trasferimento del calore al circuito di riscaldamento. 

Il trasferimento di calore permette sia il riscaldamento dell’acqua sanitaria sia il riscaldamento dei vari ambienti della casa. 

Quando il calore viene trasferito si verifica una riduzione della sostanza refrigerante che torna così al suo stato liquido. Ciò consente di far ripartire il ciclo. Va precisato che le pompe di calore possono essere utilizzate anche con una modalità “inversa”; ciò consente di sfruttarla per la climatizzazione estiva. 

Pompa di calore: un apparecchio dalla notevole resa termodinamica ed ecosostenibile

Fra i vari apparecchi che consentono il funzionamento dei sistemi di riscaldamento, la pompa di calore si distingue per avere una resa termodinamica superiore. Questa resa viene misurata tramite un coefficiente di prestazione classicamente indicato con la sigla COP. Questo coefficiente è il rapporto tra l’energia resa e quella consumata. 

Le pompe di calore di ultima generazione hanno un COP di circa 4, che può essere definito come molto elevato. In sostanza significa che per ogni kWh di energia elettrica consumata la resa di energia sotto forma di calore corrisponde a 4 kWh. 

Un fattore che incide in modo rilevante sul COP è il clima; quando le condizioni climatiche non sono ottimali, il COP può essere inferiore a 4, mentre in condizioni climatiche favorevoli questo può arrivare anche a 5. 

La notevole resa termodinamica qualifica la pompa di calore come sistema particolarmente efficiente in termini energetici e può consentire considerevoli risparmi in bolletta; peraltro se una pompa di calore viene installata dove è presente un impianto fotovoltaico si stima che il risparmio annuale per la produzione di acqua calda in una famiglia standard (3-4 persone) sia di circa il 50%.  

Va anche considerato che l’efficienza termodinamica rende questo sistema più sostenibile perché permette una netta riduzione delle emissioni inquinanti.