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8 Gennaio 2019
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Pompe di calore ad assorbimento a gas metano: una soluzione da non sottovalutare.

In questi ultimi anni la tecnologia, nell’ambito del comfort ambientale ovvero del riscaldamento e raffrescamento degli ambienti soprattutto delle nostre case e dei luoghi di lavoro come scuole uffici negozi, ha fatto passi da gigante sempre nell’ottica di proporre nel mercato e per tutte le tasche soluzioni innovative sia dal punto di vista tecnologico che ambientale in termini di risparmio energetico ma anche di minime emissione di sostanze climalteranti. Una delle soluzioni più innovative, sempre per la climatizzazione degli ambienti, ritengo sia quelle delle pompe di calore.

Delle pompe di calore se ne sta parlando molto in questi ultimi anni in quanto sfruttano anche, l’energia “nascosta” negli elementi essenziali della natura come aria, acqua e terreno per poter riscaldare, raffrescare e produrre acqua calda sanitaria. Insomma le pompe di calore sono una sorta di generatori “ecosostenibili” che utilizzano al meglio le energie rinnovabili cercando dall’altra di sfruttare meno quelle fossili o non rinnovabili. Già è proprio così le pompe di calore sono macchine che utilizzano in diverse percentuali combustibili rinnovabili e non rinnovabili ed è ovvio che la ricerca tecnologica porterà in futuro ad avere generatori con altissime percentuali di utilizzo di combustibili rinnovabili e basse percentuali di combustibile non rinnovabile. Un salto molto importante per allontanarsi da generatori che utilizzano solo ed esclusivamente fonti fossili come le classiche caldaie a gas o a gasolio.

Le attuali pompe di calore infatti utilizzano come combustibili non rinnovabili l’elettricità (quando questa non è prodotta ovviamente da impianti fotovoltaici o eolici), e il gas metano o GPL i combustibili fossili (quindi non rinnovabili per eccellenza). Tra le due tecnologie è però interessante e doveroso operare un confronto tecnologico e soprattutto di efficienza energetica per comprendere quando queste due tecnologie possono essere utilizzate, a mio parere, al fine di ottenere il massimo risparmio energetico e soprattutto economico.

In breve le pompe di calore elettriche che noi identifichiamo nella maggior parte dei casi anche come i classici condizionatori utilizzano l’energia elettrica e quella rinnovabile dell’aria o acqua o terreno per poter trasferire l’energia termica verso gli ambienti da riscaldare o condizionare. Per fare un esempio la gran parte di questi generatori consumano 1 kw elettrico per produrre dai 3 ai 4,5 kW termici. La resa viene identificata con il termine COP (Coefficient of Performance), più è alto e più il generatore sfrutta meno le fonti fossili ovvero l’elettricità per produrre una determinata potenza termica.  

Tuttavia queste macchine soprattutto quelle che sfruttano l’aria come fonte rinnovabile, perdono la loro resa o hanno COP variabili che tendono ad abbassarsi mano mano che la temperatura esterna scende con ovvio aumento di consumo dell’elettricità. Inoltre queste tipologie di macchine hanno periodi in cui si debbono “fermare” fisiologicamente per poter riscaldare i proprio circuiti interni (fase di sbrinamento) togliendo ulteriori energia e potenza alla climatizzazione degli ambienti.

Questo implica che soprattutto nelle zone fredde è doveroso considerare anche l’installazione di un impianto fotovoltaico o un generatore a gas a condensazione di supporto (“sistemi ibridi”) laddove si pensi di utilizzare le pompe di calore elettriche per climatizzare, con un obbligata e conseguente analisi in termini di costi e benefici anche alla luce degli attuali meccanismi incentivanti nazionali comunque in vigore. La pompa di calore elettrica a mio personale parere trova un impiego tecnicamente migliore nelle zone con climi miti (zone di mare ad esempio) o laddove è difficile trovare temperature esterne inferiori agli zero gradi e soprattutto per ambienti ben isolati termicamente che non necessitano di essere riscaldati per molto tempo durante l’arco della giornata ovvero durante il periodo invernale. Ad ogni modo le pompe di calore elettriche (o i classici condizionatori nella maggior parte dei casi) in questi ultimi decenni sono entrate nelle nostre case in modo molto invasivo grazie a loro è stato possibile anche raffrescarsi oltre che riscaldarsi con costi molto accessibili e per tutte le tasche.

Esempio di pompa di calore elettrica

 

Una soluzione personalmente innovativa e tecnologicamente molto valida è interessante è quella delle pompe di calore ad assorbimento a metano o GPL, di fatto non molto presenti nell’ambito residenziale. Queste, a differenza delle pompe di calore elettriche, pur sfruttandone le potenzialità nel raffrescamento, non sono dotate di compressore elettrico ma sfruttano la generazione del calore mediante bruciatore a gas e del suo assorbimento, in termini molto semplici, sempre per produrre e trasferire il calore alle utenze. Anche queste pompe di calore possono condizionare o refrigerare e ovviamente hanno una buona componente di utilizzo delle fonti rinnovabili come l’aria ma anche acqua e terreno. In queste macchine la resa viene identificata con il termine GUE (Gas Utilization Efficiency) e non COP. Ad oggi si sono raggiunti valori molto interessanti come 1,6-1,7 cioè per produrre 160 sfrutto 100 di gas e 60-70 di energia rinnovabile come l’aria ad esempio. In termini più semplici con una pompa di calore a gas è possibile ottenere circa un unità di energia termica bruciando il 60% gas e utilizzando 40% di energia rinnovabile contenuta nell’aria. Mentre le caldaie a gas tradizionali bruciano il 100% di gas per avere la stessa unità termica. E’ ovvio e immediato comprendere come tali macchine conseguano un risparmio di gas metano o GPL molto importante. Inoltre queste macchine non effettuato fasi di sbrinamento e non soffrono della perdita di resa in base alla temperatura esterna. Anche con -20 °C le pompe di calore a gas metano garantiscono l’efficienza necessaria per climatizzare gli ambienti. Pertanto anche per queste macchine personalmente le ritengo molto adatte per la sostituzione dei vecchi generatori di calore in unità immobiliari scarsamente isolate e con ampie superfici e in zone con temperature esterne rigide come le zone di collina montagna, ovvero laddove si riscontrano elevati consumi di combustibile dalle caldaie tradizionali o obsolete. Nella maggior parte dei casi la pompa di calore ad assorbimento a metano consente un significativo risparmio di gas anche rispetto alle innovative caldaie a condensazione e questo divario è tanto più ampio quanto più quell’abitazione o quell’unità immobiliare anche per l’impossibilità economica di effettuare un isolamento è disperdente ovvero ha potenze di fabbisogno termico per la climatizzazione invernale alte. Tuttavia anche queste macchine come per le pompe di calore elettriche, necessitano di un analisi tecnica di fattibilità soprattutto per contesti in cui vi sono terminali ad alta temperatura come i classici radiatori o termosifoni. Infatti tali macchine lavorano con temperature inferiori alle classiche caldaie a gas (tipicamente 60 °C contro i 75 °C delle caldaie tradizionali) e pertanto uno studio di emissività dei terminali esistenti rapportata con il fabbisogno termico dell’immobile è doverosa per non incorrere in errori progettuali devastanti. Nella maggior parte dei casi la soluzione è quella di aumentare laddove possibile il numero degli elementi e/o sostituire i radiatori esistenti in ghisa o alluminio con quelli in acciaio che hanno rese maggiori alle basse temperature per una buona percentuale di emissione del calore mediante irraggiamento oltre che di tipo convettivo. Ovviamente la problematica dei terminali non sussiste nel caso di utilizzo di ventilconvettori o meglio di impianti radianti a pavimento.

Le pompe di calore a gas metano hanno tuttavia costi più elevati rispetto a quelle elettriche ma il fatto che accedono ai recenti incentivi in Conto Termico, il notevole risparmio in bolletta anche rispetta alle caldaie a condensazione (che invece non accedono a tale incentivo per interventi effettuati su immobili privati) nella maggior parte dei casi conseguono un ritorno dell’investimento inferiore ai 4 anni.

Esempio di pompa di calore a gas metano

Le pompe di calore elettriche e a gas sono di fatto i generatori che hanno dato il via alla possibilità di poter ottenere i comfort climatici soprattutto nelle nostre case ma anche nei nostri luoghi di lavoro utilizzando anche le fonti rinnovabili cercando il più possibile di rendere quelle fossili come fonti secondarie o il più possibile utilizzabili in situazioni estreme e per il minor tempo possibile.

 Le pompe di calore:

Conseguono un aumento del valore dell’immobile e della sua classe energetica rispetto all’uso di generatori a fonti fossili,

Hanno bassi costi di esercizio,

Sono combinabili con fonti solari per la produzione di acqua calda sanitaria

Hanno bassa invasività negli interventi di ristrutturazione

Hanno temperature di mandata di 60 °C (studio fattibilità radiatori necessaria),

Sono ideali per sistemi a bassa temperatura ventilconvettori e/o impianti radianti a soffitto o pavimento e sono infine sistemi efficienti ed ecologici.

A titolo strettamente personale ho ritenuto riassumere le caratteristiche principali delle due tipologie di pompe di calore anche in termini di ottimizzazione del loro utilizzo, di risparmio energetico ed economico, ovvero in base ai vari contesti in cui si possono installare.

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POMPE DI CALORE A GAS

  • Utilizza il gas metano come fonte fossile. Bassissimi consumi elettrici.
  • Adeguata per immobili scarsamente isolati e per luoghi con zone climatiche rigide (zone collinari, montagna)
  • Efficienza pressochè costante anche a temperature molto rigide (-20°C)
  • Assenza di organi meccanici importanti per la produzione di calore. Maggiore affidabilità
  • Assenza di fasi di sbrinamento – funzionamento Continuo
  • Costi iniziali alti – Incentivi alti
  • Risparmio medio -50% rispetto a caldaia a gas tradizionale -30% rispetto a caldaia a condensazione
  • Nessuna canna fumaria rispetto alle caldaie a gas
Pompa_di_calore_motore_esterno

POMPA DI CALORE ELETTRICA

  • Utilizza l’elettricità come fonte fossile (se non prodotta da fonti rinnovabili)
  • Adeguata per immobili mediamente o ben isolati o per luoghi con zone climatiche miti (es. località di mare)
  • Resa fortemente dipendente dalla temperatura esterna (valutazione di installazione impianto fotovoltaico o caldaia a gas a supporto)
  • Presenza di compressore elettrico (organo meccanico).
  • Presenza delle fasi di sbrinamento in riscaldamento (funzionamento a “singhiozzo”)
  • Costi iniziali bassi – Incentivi medio bassi
  • Risparmio medio -50% rispetto al gas metano (da valutare costo a kWh meglio se con tariffe agevolate)

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