Quando si valuta l’installazione di un nuovo sistema di riscaldamento, la pompa di calore viene ormai proposta quasi sempre come alternativa naturale alla caldaia tradizionale. In Svizzera non è più una tecnologia di nicchia: negli ultimi anni ha rappresentato circa un terzo di tutti i nuovi impianti di riscaldamento installati nel Paese, un dato che dice molto su quanto sia ormai considerata una soluzione consolidata, non sperimentale.
Capire come funziona davvero, però, resta utile prima di installarla: a differenza di una caldaia, la pompa di calore non brucia nulla per produrre calore. Lo preleva da dove già si trova, aria, acqua o terreno, e lo trasporta all’interno di casa attraverso un processo fisico ben preciso. È proprio questo meccanismo a spiegare perché consuma così poca elettricità rispetto al calore che restituisce, e perché il suo funzionamento reale dipende da fattori che vale la pena conoscere prima di scegliere il modello giusto.
Vediamo il principio fisico alla base del suo funzionamento, le quattro fasi del ciclo che si ripete continuamente, da dove viene prelevato il calore e cosa considerare prima di installarne una.
Il principio di base: spostare il calore, non generarlo
Una caldaia tradizionale produce calore bruciando un combustibile: gas, gasolio o pellet. Una pompa di calore, invece, non genera energia termica dal nulla: la sposta da un ambiente a temperatura più bassa (l’aria esterna, ad esempio, anche quando è fredda) verso un ambiente a temperatura più alta, cioè l’impianto di riscaldamento della casa. È lo stesso principio fisico di un frigorifero, applicato al contrario: il frigo sottrae calore dal suo interno e lo cede all’ambiente della cucina, la pompa di calore preleva calore dall’ambiente esterno e lo cede all’interno della casa.
Questo trasferimento è reso possibile da un fluido refrigerante che circola in un circuito chiuso, cambiando continuamente stato fisico da liquido a gassoso e viceversa. È proprio questo cambiamento di stato, unito alla compressione meccanica del fluido, a rendere possibile il trasferimento di calore da una temperatura più bassa a una più alta, un’operazione che richiede energia elettrica per il compressore ma nessuna combustione.
Le quattro fasi del ciclo che si ripete in continuazione
Il trasferimento di calore avviene attraverso un ciclo termodinamico chiuso, che si ripete continuamente finché la pompa è in funzione. Il processo si articola in quattro fasi principali:
- Evaporazione: nell’evaporatore, il fluido refrigerante allo stato liquido assorbe il calore presente nella fonte esterna (aria, acqua o terreno) ed evapora, passando allo stato gassoso, anche quando la temperatura esterna è piuttosto bassa.
- Compressione: il compressore, alimentato elettricamente, aspira il refrigerante gassoso e ne aumenta pressione e temperatura: è questa la fase in cui la pompa di calore consuma l’elettricità necessaria a far funzionare l’intero ciclo.
- Condensazione: il refrigerante, ora caldo e ad alta pressione, cede il calore accumulato all’acqua dell’impianto di riscaldamento (o all’aria, nei sistemi aria-aria) attraverso il condensatore, tornando allo stato liquido.
- Espansione: passando attraverso la valvola di espansione, il refrigerante liquido riduce bruscamente pressione e temperatura, tornando alle condizioni di partenza e pronto per assorbire nuovamente calore nell’evaporatore, dando inizio a un nuovo ciclo.
Questo ciclo si ripete decine di volte all’ora, regolandosi automaticamente in base alla richiesta di calore della casa e alla temperatura della fonte esterna: non è un processo che si accende e si spegne bruscamente, ma un funzionamento continuo e modulante, soprattutto nei modelli inverter più diffusi oggi sul mercato.
Da dove viene prelevato il calore: aria, acqua o terreno
La fonte da cui la pompa di calore preleva energia determina la tecnologia dell’impianto e, come conseguenza diretta, la sua efficienza e stabilità durante l’anno. Le tre fonti principali sono aria, acqua di falda e terreno, e ciascuna comporta un compromesso diverso tra costi di installazione e prestazioni.
Le pompe di calore aerotermiche (aria-acqua o aria-aria) sono le più diffuse nel residenziale perché non richiedono scavi né sonde, ma la loro efficienza varia con la temperatura esterna: rendono meglio in autunno che nei giorni più freddi dell’inverno. Le pompe idrotermiche (acqua-acqua) sfruttano la temperatura più stabile dell’acqua di falda, mentre quelle geotermiche prelevano calore dal terreno tramite sonde verticali o orizzontali: entrambe sono efficienti durante tutto l’anno perché la fonte da cui prelevano il calore non risente delle stagioni, seppur con un costo iniziale più elevato, motivo per cui spesso sono scelte soprattutto per immobili di nuova costruzione.
Quanto consuma davvero rispetto al calore che restituisce
Il vantaggio principale della pompa di calore rispetto a una caldaia si misura proprio nel rapporto tra energia elettrica consumata e calore restituito. Una caldaia a gas, nella migliore delle ipotesi, converte in calore poco più del 90-95% del combustibile che brucia: non può superare il 100%, perché produce calore per combustione. Una pompa di calore, invece, non produce l’energia che sposta: la preleva gratuitamente dall’ambiente, e per questo può restituire più energia termica di quanta ne consumi elettricamente, tipicamente tra 3 e 5 volte tanto a seconda della tecnologia e delle condizioni di funzionamento.
Questo rapporto tra energia resa ed energia elettrica consumata è misurato dal COP (coefficiente di prestazione), che varia con la temperatura della fonte e con quella richiesta dall’impianto: è il valore da guardare quando confronti modelli diversi, ma va sempre letto a parità di condizioni di misura, non come un numero assoluto e universale.
Cosa valutare prima di installare una pompa di calore
Il funzionamento teorico appena descritto rende bene solo se l’impianto è pensato per lavorare insieme alla pompa di calore, non semplicemente sostituito al posto della vecchia caldaia. Alcuni aspetti incidono direttamente sulla resa reale dell’impianto:
- la temperatura di mandata richiesta dai radiatori o dal pavimento radiante esistenti, perché la pompa di calore rende molto meglio con impianti a bassa temperatura
- il livello di isolamento termico dell’edificio, che riduce il fabbisogno di calore e permette alla pompa di lavorare con meno sforzo
- il corretto dimensionamento della pompa rispetto al fabbisogno reale della casa, calcolato considerando anche i giorni più freddi dell’anno, non solo la media stagionale
Sono valutazioni tecniche che richiedono un sopralluogo e un progetto su misura: due case identiche per metratura possono avere esigenze molto diverse a seconda dell’isolamento e dell’impianto di distribuzione già presente.
Una tecnologia che rende al meglio se ben progettata
Capire il principio fisico dietro al funzionamento di una pompa di calore aiuta a valutare con più consapevolezza un preventivo: non è una tecnologia sperimentale, ma il suo rendimento reale dipende da scelte progettuali precise, non solo dal modello scelto.
Se vuoi capire quale pompa di calore si adatta meglio alla tua casa e al tuo impianto esistente, gli esperti di SB Energetica possono valutare la soluzione più efficiente per te.