Nel campo delle tecnologie di riscaldamento e raffreddamento, le pompe di calore si sono affermate come una soluzione altamente efficiente ed ecologica. Sono ampiamente utilizzate in contesti residenziali, commerciali e industriali per fornire sia funzioni di riscaldamento che di raffreddamento. Per comprendere appieno il valore e il funzionamento delle pompe di calore, è essenziale approfondire i loro principi di funzionamento e il concetto di Coefficiente di Prestazione (COP).
I principi di funzionamento delle pompe di calore
Concetto di base
Una pompa di calore è essenzialmente un dispositivo che trasferisce calore da un luogo a un altro. A differenza dei sistemi di riscaldamento tradizionali che generano calore tramite combustione o resistenza elettrica, le pompe di calore spostano il calore esistente da una zona più fredda a una più calda. Questo processo è simile al funzionamento di un frigorifero, ma al contrario. Un frigorifero estrae calore dal suo interno e lo rilascia nell'ambiente circostante, mentre una pompa di calore estrae calore dall'ambiente esterno e lo rilascia all'interno.
Il ciclo di refrigerazione
Il funzionamento di una pompa di calore si basa sul ciclo frigorifero, che coinvolge quattro componenti principali: l'evaporatore, il compressore, il condensatore e la valvola di espansione. Ecco una spiegazione dettagliata del funzionamento di questi componenti:
- Evaporatore: Il processo inizia con l'evaporatore, che si trova nell'ambiente più freddo (ad esempio, all'esterno dell'abitazione). Il refrigerante, una sostanza con un basso punto di ebollizione, assorbe calore dall'aria circostante o dal terreno. Assorbendo calore, il refrigerante passa dallo stato liquido a quello gassoso. Questo cambiamento di fase è fondamentale perché consente al refrigerante di trasportare una quantità significativa di calore.
- Compressore: Il refrigerante gassoso si sposta quindi al compressore. Il compressore aumenta la pressione e la temperatura del refrigerante comprimendolo. Questo passaggio è essenziale perché aumenta la temperatura del refrigerante a un livello superiore alla temperatura interna desiderata. Il refrigerante ad alta pressione e alta temperatura è ora pronto a rilasciare il suo calore.
- Condensatore: Il passaggio successivo riguarda il condensatore, che si trova nell'ambiente più caldo (ad esempio, all'interno della casa). Qui, il refrigerante caldo e ad alta pressione cede il suo calore all'aria o all'acqua circostante. Man mano che rilascia calore, il refrigerante si raffredda e torna allo stato gassoso trasformandosi in liquido. Questo cambiamento di fase rilascia una grande quantità di calore, che viene utilizzata per riscaldare l'ambiente interno.
- Valvola di espansione: Infine, il refrigerante liquido passa attraverso la valvola di espansione, che ne riduce pressione e temperatura. Questa fase prepara il refrigerante ad assorbire nuovamente calore nell'evaporatore, e il ciclo si ripete.
Il coefficiente di prestazione (COP)
Definizione
Il coefficiente di prestazione (COP) è una misura dell'efficienza di una pompa di calore. È definito come il rapporto tra la quantità di calore fornita (o rimossa) e la quantità di energia elettrica consumata. In termini più semplici, ci dice quanto calore una pompa di calore può produrre per ogni unità di elettricità utilizzata.
Matematicamente, il COP è espresso come:
COP=Energia elettrica consumata (W) Calore erogato (Q)
Quando una pompa di calore ha un COP (Coefficiente di Prestazione) di 5,0, può ridurre significativamente le bollette elettriche rispetto al riscaldamento elettrico tradizionale. Ecco un'analisi e un calcolo dettagliati:
Confronto dell'efficienza energetica
Il riscaldamento elettrico tradizionale ha un COP di 1,0, il che significa che produce 1 unità di calore per ogni kWh di elettricità consumata. Al contrario, una pompa di calore con un COP di 5,0 produce 5 unità di calore per ogni kWh di elettricità consumata, rendendola molto più efficiente del riscaldamento elettrico tradizionale.
Calcolo del risparmio sui costi dell'elettricità
Supponendo la necessità di produrre 100 unità di calore:
- Riscaldamento elettrico tradizionale: Richiede 100 kWh di elettricità.
- Pompa di calore con COP di 5.0: Richiede solo 20 kWh di elettricità (100 unità di calore ÷ 5,0).
Se il prezzo dell'elettricità è di 0,5€ per kWh:
- Riscaldamento elettrico tradizionale: Il costo dell'elettricità è di 50€ (100 kWh × 0,5€/kWh).
- Pompa di calore con COP di 5.0: Il costo dell'elettricità è di 10€ (20 kWh × 0,5€/kWh).
Rapporto di risparmio
La pompa di calore consente di risparmiare l'80% sulla bolletta elettrica rispetto al riscaldamento elettrico tradizionale ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Esempio pratico
Nelle applicazioni pratiche, come la fornitura di acqua calda sanitaria, si supponga che 200 litri di acqua debbano essere riscaldati da 15°C a 55°C al giorno:
- Riscaldamento elettrico tradizionale: Consuma circa 38,77 kWh di elettricità (ipotizzando un'efficienza termica del 90%).
- Pompa di calore con COP di 5.0: Consuma circa 7,75 kWh di elettricità (38,77 kWh ÷ 5,0).
Al prezzo dell'elettricità di 0,5€ al kWh:
- Riscaldamento elettrico tradizionale: Il costo giornaliero dell'elettricità è di circa 19,39€ (38,77 kWh × 0,5€/kWh).
- Pompa di calore con COP di 5.0: Il costo giornaliero dell'elettricità è di circa 3,88€ (7,75 kWh × 0,5€/kWh).
Risparmi stimati per le famiglie medie: pompe di calore vs. riscaldamento a gas naturale
Sulla base di stime a livello di settore e delle tendenze dei prezzi dell'energia in Europa:
| Articolo | Riscaldamento a gas naturale | Riscaldamento con pompa di calore | Differenza annuale stimata |
| Costo energetico medio annuo | € 1.200–€ 1.500 | €600–€900 | Risparmio di circa € 300–€ 900 |
| Emissioni di CO₂ (tonnellate/anno) | 3–5 tonnellate | 1–2 tonnellate | Riduzione di circa 2–3 tonnellate |
Nota:I risparmi effettivi variano a seconda dei prezzi nazionali di elettricità e gas, della qualità dell'isolamento degli edifici e dell'efficienza della pompa di calore. Paesi come Germania, Francia e Italia tendono a registrare risparmi maggiori, soprattutto quando sono disponibili sussidi governativi.
Pompa di calore Hien R290 EocForce Serie 6-16kW: pompa di calore aria-acqua monoblocco
Caratteristiche principali:
Funzionalità all-in-one: funzioni di riscaldamento, raffreddamento e acqua calda sanitaria
Opzioni di tensione flessibili: 220–240 V o 380–420 V
Design compatto: unità compatte da 6–16 kW
Refrigerante ecologico: refrigerante verde R290
Funzionamento silenzioso: 40,5 dB(A) a 1 m
Efficienza energetica: SCOP fino a 5,19
Prestazioni a temperature estreme: funzionamento stabile a -20 °C
Efficienza energetica superiore: A+++
Controllo intelligente e pronto per il fotovoltaico
Funzione antilegionella: Temperatura massima dell'acqua in uscita 75ºC
Data di pubblicazione: 10-09-2025