Scaldacqua in Pompa di Calore per produrre acqua calda sanitaria

L'acqua calda sanitaria (ACS) è un elemento fondamentale nelle nostre case, negli edifici commerciali. Il suo utilizzo è indispensabile per una vasta gamma di attività quotidiane, come lavarsi, lavare i piatti, fare la doccia e altro ancora. Con l'avanzamento della tecnologia e la crescente consapevolezza sull'efficienza energetica, i sistemi di produzione di ACS stanno subendo significative trasformazioni.

Allo stato attuale, i boiler a gas o elettrici sono la soluzione più diffusa per la produzione di ACS. La produzione di acqua calda può avvenire in istantaneo come nel caso delle caldaie murali a gas o elettriche, oppure mediante boiler di accumulo, generalmente alimentati con una resistenza elettrica nel caso siano a servizio di singoli alloggi oppure a gas se a servizio di più unità abitative.

Questi sistemi, presentano limitazioni in termini di efficienza energetica e sostenibilità. Ad esempio, i boiler tradizionali possono incorrere in dispersioni di calore e richiedere un consumo eccessivo di energia per mantenere l'acqua alla temperatura desiderata all’interno dell’accumulo, nonché un uso non ottimizzato della fonte primaria. Oltre a quanto detto altra questione, non meno importante sono l’evacuazione dei fumi di combustione e la relativa adduzione del gas dalla rete cittadina (non sempre disponibile).

In questo contesto si inseriscono le tecnologie emergenti, quali:

1. Scaldacqua a pompa di calore: Gli Scaldacqua a pompa di calore utilizzano il calore presente nell'aria circostante o nell'ambiente per riscaldare l'acqua. Questa tecnologia è notevolmente più efficiente dei sistemi tradizionali, poiché non generano calore direttamente, ma lo trasferiscono dall'ambiente circostante. Inoltre, possono ridurre significativamente i costi energetici e le emissioni di carbonio.
2. Sistemi solari termici: I pannelli solari termici catturano l'energia solare per riscaldare l'acqua. Questa soluzione è particolarmente adatta per climi con una buona esposizione solare. Gli impianti solari termici possono essere integrati con altri sistemi di riscaldamento per garantire un'offerta costante di ACS.

L’una tecnologia non esclude l’altra e anzi nei casi più virtuosi ovvero sistemi ibridi, si combinano diverse tecnologie per massimizzare l'efficienza. Ad esempio, è possibile integrare uno scaldacqua a pompa di calore con un sistema solare termico per garantire una produzione continua di ACS in modo sostenibile.

Come funziona uno Scaldacqua in Pompa di Calore

Per meglio capire il perché uno scalda acqua in pompa di calore è più efficiente di un suo duale a resistenza elettrica bisogna capirne il suo funzionamento.

Lo scalda acqua in pompa di calore è composto di due macro-componenti, la prima, comune al suo equivalente a resistenza è l’accumulo, la seconda parte è la pompa di calore.

La pompa di calore è un dispositivo termico che sfrutta il principio della termodinamica per trasferire il calore da una sorgente a bassa temperatura a una sorgente a temperatura più elevata. Il funzionamento di una pompa di calore può essere descritto in diverse fasi:

1.  Evaporazione: La pompa di calore utilizza un refrigerante, che ha un basso punto di ebollizione, all'interno di un circuito chiuso. Inizialmente, il refrigerante è in fase liquida e viene pompato attraverso un evaporatore. In questa fase, il refrigerante assorbe il calore dall'aria esterna, causando l'evaporazione e trasformandosi in vapore a bassa pressione;
   
2. Compressione: Il vapore a bassa pressione viene quindi compresso da un compressore all'interno della pompa di calore. Durante la compressione, il vapore aumenta la sua temperatura e pressione, diventando un vapore ad alta pressione e alta temperatura.
   
3. Condensazione: Il vapore ad alta pressione e alta temperatura viene quindi inviato attraverso un condensatore, dove cede il calore accumulato all'acqua presente nell’accumulo. Il refrigerante rilascia il calore e passa dalla fase gassosa a quella liquida.
   
4. Espansione: Il refrigerante liquefatto, ad alta pressione ma a bassa temperatura, attraversa un dispositivo di espansione (solitamente una valvola di espansione) che riduce improvvisamente la pressione del refrigerante, causando un abbassamento della temperatura.
   
5. Ripetizione del ciclo: Il refrigerante a bassa pressione e bassa temperatura ritorna quindi all'evaporatore per ricominciare il ciclo.

In sintesi, una pompa di calore sfrutta la capacità di un fluido refrigerante di cambiare fase da liquido a vapore e viceversa a diverse temperature e pressioni. Questo ciclo termodinamico consente di trasferire il calore da una sorgente a bassa temperatura a una sorgente a temperatura più elevata, utilizzando una quantità minima di energia elettrica per il funzionamento del compressore. La pompa di calore è quindi in grado di produrre acqua calda sfruttando il calore disponibile nell'ambiente esterno.

Efficienza e costi

Ora che abbiamo capito il funzionamento della pompa di calore è facile intuire il perché lo scalda acqua in pompa di calore è più efficiente di un sistema tradizionale. Infatti, il tradizionale boiler elettrico utilizza tutta l’energia elettrica ceduta dalla resistenza all’acqua, in un rapporto di circa a uno a uno, mentre, con un sistema in pompa di calore l’energia elettrica è utilizzata al solo scopo di far funzionare il compressore.

Il fattore con il quale si misura il rendimento della pompa di calore è il COP questo definisce qual è la resa termica per ogni kW elettrico impiegato.

Il COP di una pompa di calore è in funzione della temperatura dell’aria esterna, mediamente, a meno di condizioni particolarmente gravose potremmo dire che per ogni kW elettrico siamo in grado di produrre tre kW termici, in pratica, a parità di potenza elettrica impiegata ottengo tre volte la potenza termica di uno scaldabagno tradizionale a resistenza elettrica.

Questo si traduce in un cospicuo risparmio per l’utente che adotta una soluzione in pompa di calore ma anche in una riduzione delle emissioni in ambiente. Dopo aver chiarito l’efficienza dei sistemi per la produzione di ACS, è doveroso fare un confronto economico della spesa iniziale che si deve affrontare. Dal punto di vista dell’acquisto si nota subito la differenza di prezzo, dove per economicità è sicuramente al primo posto il boiler elettrico tradizionale seguito dalla caldaia murale a gas ed infine lo scalda acqua in pompa di calore. È però necessario evidenziare che ultimamente gli incentivi in alcuni casi oltre il 60% hanno ridotto di molto questo divario, rendendo l’acquisto di uno scaldaacqua in pompa di calore una soluzione economicamente appetibile.

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