Quali energie sfruttano e producono le pompe di calore?

Con il 75% di calore ambientale e il 25% di energia di apporto (soprattutto elettricità, ma anche gas con alti gradi di efficienza), le pompe di calore producono il 100% di calore utile, che può essere utilizzato per riscaldare i locali e l’acqua sanitaria. Il calore ambientale è disponibile ovunque. Nell’aria, nel suolo e nell’acqua sono racchiuse enormi quantità di energia continuamente alimentate in modo naturale dall’irraggiamento solare, dalle precipitazioni e dal flusso di calore proveniente dall’interno del pianeta.

Fonte di calore: Aria

L'aria dell'ambiente è disponibile ovunque in quantità illimitate e può essere utilizzata gratuitamente, senza problemi e senza bisogno di autorizzazioni particolari (ev. permesso di costruzione). Le pompe di calore aria/acqua cedono il calore a un sistema di riscaldamento tradizionale (serpentine, radiatori) o a un impianto di riscaldamento dell’acqua; le pompe di calore aria/aria lo cedono a un sistema di aerazione.

L’aria esterna raggiunge la pompa di calore attraverso un apposito canale. L’aria usata, di alcuni gradi più fredda, viene convogliata, attraverso un altro canale, all’esterno. Il rinnovo del calore utilizzato avviene a livello pratico tramite lo scambio di aria che contiene energia termica grazie ai naturali processi di riscaldamento ambientale giornalieri e stagionali.

Fonte di calore: Terreno

Attualmente esistono tecnologie semplici che permettono di sfruttare l'energia naturale immagazzinata nel sottosuolo. Per fare ciò vengono utilizzate una o più sonde geotermiche verticali posate in profondità e che possono raggiungere i 300 metri. L’installazione delle sonde geotermiche soggiace sempre all’obbligo di autorizzazione (Cantoni, Comuni). In alternativa, è possibile installare delle sonde geotermiche, dei canestri geotermici oppure delle sonde orizzontali. L’installazione di simili sistemi può essere soggetta ad autorizzazione. Tutti questi sistemi hanno una caratteristica comune: sono costituiti da circuiti chiusi, nel sottosuolo non avviene dunque alcuno scambio di materiale, soltanto di calore. Nei tubi interrati circola soprattutto un fluido composto di acqua e antigelo (salamoia), motivo per cui la pompa di calore viene chiamata salamoia/acqua. Usando il terreno come fonte di calore non si può solo scaldare, ma anche raffreddare.

Più del 99% del globo terrestre ha una temperatura superiore ai 1000 gradi. L’energia geotermica fluisce dalla parte interna del pianeta verso l’esterno. Dalla superficie fino a 300 metri di profondità, la temperatura aumenta in modo lineare fino a circa 20 °C (12° C a 100 metri di profondità, poi di +3 °C ogni 100 metri). Il sottosuolo raffreddato dalla sonda geotermica viene costantemente riscaldato da questo flusso di calore naturale che giunge da tutte le direzioni, un processo che può essere più o meno rapido secondo le peculiarità del sottosuolo. Il calore giunge sempre dalle aree che in quel momento sono più calde rispetto alla zona circostante la sonda geotermica. Le sonde geotermiche sono dimensionate in modo che possa affluire sempre una quantità di calore sufficiente rispetto a quella che viene estratta.

Fonte di calore: Acqua

La falda freatica ha una temperatura pressoché costante su tutto l’arco dell’anno ed è per questo una fonte di calore ottimale per un riscaldamento a pompa di calore. Anche le acque superficiali (laghi, fiumi, torrenti) possono però essere utilizzate come fonte di calore. L’installazione di una pompa di calore acqua/acqua soggiace sempre all’obbligo di autorizzazione e concessione (Cantoni, Comuni).

Per raggiungere l’acqua si procede a una trivellazione previo accertamento idrogeologico (geologo) e, in caso di dubbio, ad un’analisi dell’acqua. Un sistema di tubi capta l’acqua e la convoglia verso la pompa di calore. L’acqua raffreddata viene di regola restituita alla fonte per mezzo di una conduttura separata. Non si tratta quindi di un sistema chiuso, bensì di un sistema aperto. Usando l’acqua come la fonte di calore non si può solo scaldare, ma anche raffreddare.

La quantità di calore prelevata dalla falda freatica o dalle acque superficiali è subito compensata dal naturale afflusso di acqua.