La pompa di calore e l'accumulo ACS

La pompa di calore e l’accumulo ACS

La pompa di calore è un sistema di riscaldamento e raffrescamento che sfrutta l’energia termica presente nell’ambiente (aria, acqua o terra) per ottenere l’acqua calda sanitaria (ACS), riscaldare e raffreddare gli edifici. È un apparecchio efficiente e anche sostenibile, poiché utilizza fonti di energia rinnovabile. Gli impianti in pompa di calore lavorano benissimo con gli accumuli termici e hanno sempre bisogno almeno di un accumulo sanitario, per raccogliere grandi quantità di acqua calda utilizzando potenze inferiori a quelle delle caldaie tradizionali.

Come funziona una pompa di calore con accumulo ACS?

La pompa di calore trasmette calore da una fonte esterna a bassa temperatura a una a temperatura più alta. Durante l’inverno il trasferimento avviene dall’ambiente esterno a quello interno, in modo da permettere un efficace riscaldamento dell’abitazione.D’estate il processo può essere anche invertito, trasferendo il caldo dall’interno all’esterno e raffreddando così l’ambiente.

L’accumulo termico è un componente aggiuntivo dell’impianto e solitamente si utilizzano serbatoi di acqua che vengono riscaldati nei momenti di maggiore convenienza, come le ore diurne (es. attraverso gli impianti fotovoltaici), garantendo una fornitura costante di energia termica, migliorando il comfort abitativo.

Permette così di immagazzinare l’energia termica prodotta dalla pompa di calore per impiegarla in un secondo momento, riducendo così l’utilizzo nelle ore di punta quando i costi sono più elevati.

Le pompe di calore con accumulo ACS rappresentano una soluzione ecologica ed efficiente per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici, contribuendo a ridurre le emissioni di gas serra e i costi energetici. Questi impianti sfruttano l’energia termica presente nell’ambiente.

Possono essere facilmente integrati con altri impianti a energia rinnovabile (come gli impianti fotovoltaici) e sono progettati per durare molti anni con una manutenzione ridotta. Offrono anche un controllo preciso della temperatura, contribuendo a un ambiente domestico più accogliente.

I tipi di pompe di calore

Esistono principalmente quattro tipologie differenti di pompe di calore:

aria-aria: trasferiscono calore dall’aria esterna a quella interna, come i più comuni climatizzatori in pompa di calore, sono le meno costose e le più facili da installare rispetto alle altre;
aria-acqua: trasferiscono calore dall’aria esterna all’acqua di riscaldamento/raffrescamento o all’acqua calda sanitaria;
acqua-acqua: utilizzano il calore di una fonte d’acqua esterna, come ad esempio una falda, per trasferirlo internamente agli impianti;
terra-acqua o geotermiche: utilizzano il calore del terreno con sonde orizzontali o verticali. Sono molto efficienti e adatte per i climi più freddi, ma richiedono un’installazione più complessa e onerosa.

Quando si sceglie un impianto in pompa di calore bisogna valutare i terminali di riscaldamento presenti in casa (come ad esempio se ci sono dei termosifoni), l’efficienza del sistema, la capacità di accumulo (dimensioni e volume, isolamento e accessori) e l’eventuale integrazione con altri sistemi, come impianti fotovoltaici o domotica.

Le componenti di una pompa di calore

Gli elementi principali che compongono un sistema in pompa di calore con accumulo, ipotizzando le più comuni aria-acqua, sono:

Unità esterna, che sia monoblocco o splittata:

Comprende il circuito frigorifero, il cuore della pompa di calore, fatto da:

Compressore: aumenta la pressione e la temperatura del gas refrigerante (oggi R32 e il più ecologico R290, che permette temperature maggiori) e lo invia al condensatore.
Condensatore: fa raffreddare il refrigerante che, rilasciando calore (ad esempio all’acqua di riscaldamento), torna liquido.
Valvola di espansione: riduce la pressione del refrigerante, permettendogli di evaporare a una temperatura più bassa.
Evaporatore: permette al refrigerante di evaporare assorbendo calore (ad esempio in riscaldamento, assorbirà calore dall’aria esterna).
Ventilatore: favorisce lo scambio termico tra aria esterna e il gas refrigerante.
Altri eventuali accessori, come vasi di espansione, valvole di sicurezza e circolatori.

Unità interna (se prevista):

Sarà un’unità interna con il gas refrigerante se la pompa di calore è ad esempio una splittata in R32, altrimenti potrebbe essere un’unità interna idronica, se la pompa di calore è monoblocco. Ma in alcuni casi potrebbe anche non esserci.

Per completezza, la pompa di calore splittata è una pompa di calore che ha il circuito frigorifero suddiviso tra Unità Esterna e Unità Interna e queste unità sono collegate da dei tubi dove passa il gas. La pompa di calore monoblocco invece è un unico pezzo esterno, che comunica con l’eventuale Unità Interna (o con il resto dell’impianto) tramite delle tubazioni dove passa acqua.

Serbatoio di accumulo acqua calda sanitaria (ACS), qualche volta chiamato erroneamente bollitore:

Serbatoio: immagazzina l’acqua calda sanitaria (ci sono anche alcuni serbatoi per l’acqua tecnica, che sarebbe quella di riscaldamento/raffrescamento degli impianti).
Scambiatori di calore: la pompa di calore trasferisce calore al serbatoio tramite uno scambiatore, di solito un serpentino maggiorato, inserito nell’accumulo.
Anodi sacrificali al magnesio: componenti necessari e da sostituire di tanto in tanto, prevengono il deposito di sali come il calcare all’interno del serbatoio. In rari casi sono elettronici e non hanno bisogno di sostituzione, ma nella maggior parte dei casi sono “sacrificabili”, perché il calcare si attacca all’anodo fino ad esaurimento o saturazione: a quel punto l’anodo va sostituito, perché non funge più da protezione. Vengono spesso dimenticati, fino all’arrivo di qualche problema.
Resistenza elettrica opzionale: viene installata talvolta come backup o nelle pompe di calore è necessaria per svolgere dei cicli antilegionella, portando tutto il bollitore ad alte temperature per alcune ore tutte le settimane, cicli dispendiosi ma necessari negli accumuli ad acqua.

La batteria termica Thermino sostituisce questo ingombrante, inefficiente ma necessario componente, con tantissimi vantaggi, è super compatta, super isolata, non necessita di manutenzione ed è praticamente immune da legionella.

Sistema di controllo:

Centralina di controllo: gestisce il funzionamento della pompa di calore, coordinando le varie componenti. Può contenere funzioni avanzate di controllo di temperatura, di impostazione di curve climatiche e talvolta offre App o gestione e servizi in Cloud.
Termostati: regolano la temperatura desiderata negli ambienti interni. Vengono spesso installati cronotermostati coi quali si possono settare temperature e fasce orarie personalizzate per ogni giorno della settimana. Ci sono sia da collegare alla corrente, che a batteria e possono gestire l’apertura di una valvola o di un attuatore (come una testina di un collettore)

Ciascuna di queste componenti lavora insieme a tutte le altre per far si che il calore estratto dall’ambiente esterno dalla pompa di calore (che sia aria, acqua o suolo) sia efficientemente trasferito all’interno dell’edificio o all’acqua calda sanitaria nell’accumulo.

Quanto costa una pompa di calore con accumulo ACS?

Partiamo dal presupposto che il costo di un sistema in pompa di calore può variare significativamente, a seconda del tipo di pompa di calore scelta, della potenza, della complessità dell’intervento e del luogo di installazione.

Ma cerchiamo di dare qualche ordine di grandezza.

Le pompe di calore aria-aria (come i più moderni climatizzatori) hanno un costo medio più contenuto, generalmente si arriva a qualche migliaio di €, dipende dal sistema e da quante unità interne ci sono.
Le pompe di calore aria-acqua hanno una variabilità maggiore, per interventi semplici dove basta installare la pompa di calore si può spendere sui 6.000/8.000€, ma se bisogna fare qualche intervento in centrale, aggiungere gli accumuli e magari un’unità interna e raccordarsi con qualche gruppo di distribuzione e miscelatrice, non è così difficile arrivare a 15.000/20.000€.
Le pompe di calore geotermiche, infine, sono generalmente le più costose, perché è necessario installare le sonde geotermiche nel terreno adiacente a casa e alla pompa di calore (che fungono da scambiatori di calore col terreno): molto difficile spendere meno di 15.000€, anche con sonde orizzontali, più economiche, ed è possibile superare i 40.000€ con le sonde verticali, più care, ma anche più efficienti.

Se vogliamo analizzare il solo accumulo ACS, anche qui abbiamo una variabilità importante, in base alla capacità (banalmente quanti litri d’acqua contiene), all’isolamento termico e alla sua classe energetica (classico cappottino con Classe C o isolamento a vuoto fino a classe A+, come la batteria termica Thermino), la presenza di accessori come anodi, vasi di espansione, valvole di intercettazione, miscelatrici, di non ritorno, resistenze elettriche di backup o antilegionella, etc.

Ma possiamo azzardare delle stime, dentro un range tra i 1.200 e i 3.600€. I costi operativi si suddividono tra i costi energetici delle bollette (di gas o elettriche) e di manutenzione.

Purtroppo i costi del kilowattora elettrico è generalmente più caro del kilowattora prodotto da combustione del metano e questo lima l’enorme convenienza che avrebbe una pompa di calore, riducendo la sua efficienza, i vantaggi del suo COP.

Ma le cose stanno cambiando, sia a livello Europeo che Italiano. C’è una corsa alla riduzione dei consumi di gas metano, sia per cause di inquinamento che per cause politiche che qui non affronteremo, mentre c’è una corsa all’elettrificazione, che si sposa a meraviglia con tutta la produzione rinnovabile che l’Europa può mettere in piedi, partendo da fotovoltaico, eolico, ma non solo, abbattendo i costi, consumi di combustibili fossili, le polveri sottili, l’inquinamento e le emissioni di CO2.

Sebbene la pompa di calore risulti comunque conveniente, questa convenienza diventa enorme in abbinamento ad un proprio impianto fotovoltaico in autoconsumo, e la batteria termica si affianca benissimo alla batteria elettrica, per ottimizzare i consumi.

In alcuni casi è davvero possibile azzerare completamente le bollette.

E’ difficile poi fare previsioni, ci possono essere dei semplici casi di sostituzione di caldaia con pompa di calore dove i costi delle bollette di gas (magari conveniente) ed elettricità (magari cara) erano sbilanciati, dove avremo delle differenze di poche decine o centinaia di € all’anno, perché i vantaggi energetici della pompa di calore vengono assorbiti dal basso costo del metano. Ma ci possono essere anche casi dove una bolletta elettrica conveniente (anche senza fotovoltaico) può portare a vantaggi di molte centinaia di € all’anno.

Se poi è presente il fotovoltaico, la pompa di calore vince sempre.

Inoltre in molti paesi, inclusa l’Italia, sono disponibili incentivi e agevolazioni fiscali per l’installazione di pompe di calore, permettendo di ridurre significativamente il costo iniziale.

Le principali agevolazioni che vengono utilizzate per questa tipologia di impianto sono:

il vecchio Bonus Casa 50% per le ristrutturazioni edilizie: la detrazione più semplice per chi ristruttura casa, si parla di una detrazione Irpef in 10 rate annuali. In questa detrazione può ricadere anche l’impianto fotovoltaico con la batteria elettrica;
Ecobonus 65%: detrazioni fiscali per interventi di miglioramento dell’efficienza energetica degli edifici, anche questo in detrazione Irpef in 10 rate annuali;
Superbonus (ex 110%, 70% per il 2024 e poi 65% come l’Ecobonus): agevolazioni fiscali per interventi di riqualificazione energetica (attenzione ai requisiti specifici, fatevi sempre seguire da un consulente). Si tratta di una detrazione Irpef in 4 rate annuali, che possono essere portate a 10 rate annuali (ad esempio se non si ha abbastanza IRPEF) su scelta del beneficiario.
Conto termico: si tratta di un incentivo per la produzione di energia termica da fonti rinnovabili. E’ l’unico incentivo che non va in detrazione IRPEF, ma si tratta di un rimborso da parte del GSE, che può valere dal 40% al 65% del valore dell’impianto, in base alla tipologia dell’intervento. Generalmente questo rimborso è effettuato in 2 o in 5 rate annuali, in base alla potenza dell’impianto, ma se l’incentivo è inferiore a 5.000€ viene erogato in un unica rata.