Come funziona una pompa di calore

Una pompa di calore funziona essenzialmente come un frigorifero. La differenza è che quest’ultimo sottrae il calore dall’interno e lo convoglia all’esterno, mentre la pompa di calore preleva il calore esterno e lo cede all’abitazione sotto forma di energia termica. Il funzionamento è dunque identico, ma opposto.

Il calore ambientale è trasformato in energia termica

Nell’aria, nel suolo e nell’acqua sono racchiuse enormi quantità di energia continuamente alimentate dall’irraggiamento solare e dalle precipitazioni. Con il riscaldamento a pompa di calore è possibile sfruttare questa fonte gratuita di energia.

Ecco come funziona una pompa di calore

Schema: raschle & kranz, Bern

Il calore ambientale proveniente da aria, suolo o acqua viene convogliato all'evaporatore che lo trasferisce al fluido frigorigeno (liquido refrigerante o fluido termovettore con punto di ebollizione basso) della pompa di calore. Questo fluido cambia di stato e si trasforma in vapore. Il compressore comprime questo vapore, aumentandone così la temperatura. Nel condensatore, il vapore surriscaldato trasmette il suo calore al circuito ad acqua del sistema di riscaldamento. Il fluido frigorigeno, sempre compresso, ritorna allo stato liquido. Nella valvola di espansione viene ridotta la pressione del fluido, riducendone di conseguenza la temperatura. Il fluido può così ritornare allo stato iniziale, pronto per un nuovo ciclo. In Svizzera, la prima pompa di calore di grandi dimensioni è stata installata nel 1931 nel municipio di Zurigo, tuttora riscaldato con questo sistema ecologico ed efficiente.

Un miracolo di efficienza

La pompa di calore trasforma il calore ambientale con una temperatura più bassa in energia termica a temperatura più alta. Questa trasformazione avviene nel compressore, alimentato a elettricità. L’efficienza di una pompa di calore è misurata con il coefficiente di prestazione (COP, dall’inglese coefficient of performance), un valore continuamente migliorato negli ultimi anni. Tale coefficiente risulta dal rapporto tra la potenza termica resa in kWh e l’energia elettrica apportata in kWh. Il valore è tanto migliore quanto minore è la differenza tra la temperatura del calore ambientale immesso e quella di consegna del riscaldamento.

L’efficienza dell’intero sistema dipende anche dalla capacità di dimensionare al minimo gli ausiliari, ad esempio le pompe di circolazione.

Sistema monovalente

Si parla di sistema monovalente quando il riscaldamento di un edificio è assicurato esclusivamente da una pompa di calore. Questo è il caso nella grande maggioranza degli impianti installati. La pompa di calore è per lo più utilizzata anche per il riscaldamento dell’acqua sanitaria.

Sistema bivalente

Si parla di sistema bivalente quando la pompa di calore è integrata da un produttore di calore supplementare, ad esempio a legna (anche caminetto ad aria calda) o solare.