Impianti
POMPE DI CALORE:
La tecnologia della pompa di calore utilizza l’energia fornita da aria‚ acqua e suolo per fornire il riscaldamento e la produzione di acqua calda‚ trasforma in energia utile una energia a bassa entalpia presente nell’ambiente‚ che resterebbe inutilizzata.
L’impiego di pompe di calore che utilizzano energie rinnovabili a bassa temperatura aumentano l'efficienza energetica‚ e contribuiscono in modo sostanziale alla riduzioni delle emissioni di gas a effetto serra.
Le pompe di calore sono efficaci da un punto di vista dei costi e rappresentano l'unica tecnologia che è in grado di fornire il riscaldamento e il raffreddamento da un solo dispositivo.
Le pompe di calore possono essere utilizzate nel residenziale e nel terziario‚ in edifici nuovi e ristrutturati. La tecnologia delle pompe di calore in questi ultimi anni è migliorata in modo rilevante e allo stato dell’arte attuale è in grado di esprimere altissima efficienza e grande affidabilità.
L’utilizzo delle pompe di calore‚ sia elettriche che a gas‚ consente inoltre di godere di indiscutibili vantaggi per quanto riguarda l’impatto ambientale totale del sistema. Le emissioni di CO2 vengono infatti ridotte fortemente (anche fino al 75%*)rispetto alle emissioni prodotte dagli impianti di riscaldamento utilizzanti caldaie tradizionali.
(* riferito a un SPF 4‚ fattore di prestazione stagionale)
- La tecnologia delle pompe di calore
La pompa di calore trasforma in calore utile il “calore presente dovunque nell’ambiente" (una forma di energia rinnovabile‚ nell’aria‚ nel suolo e nell’acqua).
La tecnologia “pompa di calore”‚ comprende una sorgente di calore esterna (ambiente) ‚ una unità pompa di calore e il sistema di distribuzione di caldo / freddo alle varie zone (sorgenti interne) dell’edificio.
Essa utilizza la stessa tecnologia del frigorifero (es‚ ciclo di Carnot inverso: compressione di vapori‚ condensazione‚ laminazione ed evaporazione di un fluido frigorigeno): un certo “fluido (refrigerante)” trasporta il calore da una sorgente a basso livello di temperatura ad un area di più elevato livello di temperatura.

È possibile invertire la direzione di questo ciclo e utilizzare la stessa macchina per il riscaldamento e raffreddamento.
In modalità "riscaldamento"‚ la fonte di calore è al di fuori dell’edificio (calore ambientale da aria‚ acqua‚ suolo); in modalità raffreddamento‚ il ciclo è invertito: l'edificio stesso è la fonte di calore‚ mentre l'esterno è utilizzata come dissipatore di calore.
Per questo trasferimento di calore (“innalzamento di livello”) viene utilizzata normalmente energia elettrica per alimentare i motori di compressore e di Pompe/ventilatori per il movimento dei fluidi secondari di trasporto calore o termica per attivare il ciclo ad assorbimento.
- I modelli disponibili e i sistemi realizzabili
Esistono quattro tipi fondamentali di Pompe di Calore‚ aria-aria‚ aria-acqua‚ acqua- aria‚ acqua-acqua‚ che derivano dalla combinazione dei due fluidi che scambiano Calore con il refrigerante‚ aria o acqua come sorgente esterna (primo termine)‚ aria o acqua verso l’interno dell’edificio (secondo termine).
Esiste un ulteriore tipo di Pompa di Calore che sfrutta il calore a bassa entalpia del suolo; questo tipo è definito Pompa Geotermica o Pompa a Sorgente Suolo (GSHP).

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POMPE DI CALORE ARIA-ARIA ARIA-ACQUA:
Queste Pompe di Calore sono quelle maggiormente utilizzate ed usano come sorgente di calore aria esterna‚ o ancor meglio (dove è disponibile) aria aspirata dai locali per essere evacuata.
Pompe di Calore AriaAria sono i sistemi monoblocco o split‚ formati da una unità esterna che scambia calore con l’aria esterna e lo trasporta attraverso le tubazioni del refrigerante nei vari ambienti interni per mezzo di uno o più diffusori.
L’unità interna può essere anche del tipo canalizzabile‚ ed in questo caso la diffusione avviene per mezzo di canali.
Anche l’unità esterna può essere canalizzata con il vantaggio di poterla collocare all’interno dell’edificio‚ es. nello scantinato.
Sono Pompe di Calore Aria-Aria anche i Roof-Top‚ apparecchiature da esterno‚ con canali di mandata e ripresa dell’aria interna trattata‚ poste sui tetti a terrazza‚ adatte a climatizzare grandi spazi commerciali‚ fiere‚ ecc.
Al tipo Aria-Acqua appartengono i sistemi idronici con sorgente esterna aria. Sono i Refrigeratori d’Acqua a pompa di calore reversibile‚ e si differenziano dai primi perché riscaldano‚ o raffreddano‚ acqua contenuta in un circuito idrico che trasporta il calore nei terminali posti nelle varie zone da climatizzare.
Un altro tipo particolare di diffusore aria è l’Unità di Trattamento Aria‚ posta in un locale tecnico od anche all’esterno come i Roof-Top‚ e come questi dotata di canali che trasportano l’aria trattata nelle zone da climatizzare.
Queste unità hanno la possibilità oltre che di riscaldare o raffreddare l’aria‚ anche di depurarla‚ deumidificarla o umidificarla fino al valore desiderato.
Grande vantaggio di questa tipologia è che‚ a differenza di quelle con sorgente geotermica‚ non richiede costi di investimento per raggiungere la sorgente stessa‚ visto che l’aria si trova dappertutto e soprattutto si possono installare ovunque‚ anche se in zona non esistono falde acquifere o giardini/terreni dove posare le serpentine di scambio termico interrate orizzontali od anche in pozzi verticali.
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POMPE DI CALORE ACQUA-ACQUA ACQUA-ARIA:
Fermo restando che il sistema di trasporto di calore all’interno dell’edificio può essere realizzato come nei casi visti precedentemente‚ le Pompe di Calore Acqua-Acqua e Acqua-Aria sfruttano l’acqua come sorgente rinnovabile a bassa entalpia.
L’acqua può essere superficiale (fiumi‚ laghi‚ mare‚ acque reflue) o di falda.
Uno svantaggio dei sistemi che usano l’acqua come fonte di calore‚ nei confronti di quelli che usano l’aria è il loro maggior costo dell’impianto iniziale per la parte estrazione di calore dalla sorgete.
- Acque superficiali‚ fiumi‚ laghi‚ mare
Le PdC che sfruttano acque superficiali sono più semplici da realizzare‚ ma richiedono un sistema di decontaminazione e filtraggio delle acque. In più‚ le acque superficiali risentono in maniera più o meno sensibile del clima esterno e quindi la loro temperatura è variabile nel corso della stagione invernale‚ ma nei periodi più freddi è sempre superiore a quella dell’aria: nei grandi laghi lombardi‚ ad esempio‚ si va da un minimo di 7 °C di media a febbraio‚ agli 11 °C di aprile‚ ai 12‚5 di novembre e 16 °C di ottobre. La loro efficienza stagionale è pertanto superiore a quella delle PdC ad aria. Nel caso di acqua di mare siamo in presenza di temperature medie più elevate‚ e di conseguenza anche di efficienze superiori‚ ma di contro lo scambiatore di calore e la circuitazione idrica devono essere realizzati con materiali resistenti all’acqua salata e alla salsedine e quindi ben più costosi.
- Acque di falda
Hanno il vantaggio di avere temperatura costante e sufficientemente elevata (a Milano‚ ad es.‚ l’impianto del Palazzo della Regione è alimentato con acqua a 16 °C‚ pressoché costante tutto l’anno). La loro efficienza‚ nel caso acqua-acqua (dove non esistono le perdite di carico dovute alle valvole di inversione) è quindi elevata‚ raggiungendo COP oltre 4‚5. I problemi per questa soluzione consistono nel fatto che non dappertutto sono disponibili falde acquifere e‚ dove lo sono‚ non dappertutto c’è il permesso di emungerle (in molte regioni l’acqua è un bene prezioso). Inoltre è necessario rispettare i regolamenti locali o regionali per disporre delle acque di falda anche se la reimmissione a valle in falda ha un trascurabile impatto ambientale perché il terreno è in grado di disperdere facilmente il calore.
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POMPE DI CALORE SULO-ARIA E SUOLO-ACQUA :
Questo tipo di Pompa di Calore sta oggi avendo notevole sviluppo. Esso sfrutta il calore del suolo o delle rocce (calore geotermico a bassa entalpia) utilizzando collettori di scambio termico orizzontali o verticali‚ immersi nel terreno‚ nei circuiti dei quali circola acqua addizionata di glicole etilenico per evitare eventuale rottura per gelo delle tubazioni dei circuiti. La circolazione dell’acqua avviene in circuito chiuso con lo scambiatore “esterno” della Pompa di Calore. Il grande vantaggio di queste PdC è la temperatura del suolo che è molto più costante di quella dell’aria; bisogna fare solo attenzione al bilanciamento dell’utilizzo invernale ed estivo per evitare degradazioni del suolo.
- Collettori orizzontali (sub-superficiali)
Sono serpentine con circolazione forzata di acqua glicolata‚ interrate orizzontalmente a profondità non eccessiva‚ che scambiano col terreno circostante il calore da portare alla PdC. Più lo scavo è profondo‚ più la temperatura migliora e meno risente della variazione di temperatura dell’aria esterna‚ ma per contro è più costoso. In totale i costi non sono indifferenti se oltre allo scavo si considera il costo del terreno utilizzato‚ ammesso che sia disponibile nella misura necessaria. Inoltre nel corso della stagione di funzionamento ci può essere una certa diminuzione (d’inverno; aumento d’estate) della temperatura del terreno circostante.
- Collettori verticali (in pozzo)
In questo caso sono necessari uno o più pozzi per poter scambiare calore con gli strati profondi del terreno/roccia sottostante. I costi non sono indifferenti‚ i vantaggi consistono nel fatto che più si va in profondità‚ più la temperatura sale e diventa indifferente alle variazioni climatiche. Anche in questo caso nel corso della stagione di funzionamento ci può esser una certa diminuzione (d’inverno; aumento d’estate) della temperatura del terreno circostante. Da notare che con particolari terminali‚ queste soluzioni possono raffrescare gratuitamente nella stagione estiva‚ queste soluzioni possono raffrescare gratuitamente nella stagione estiva.