Viessmann
7 aprile 2023  |  a cura di Simone Ronca  |  condividi con

Pompe di calore ad alta temperatura

7 aprile 2023
Efficientamento Energetico, Pompe di Calore

Le pompe di calore ad alta temperatura, anche in configurazione ibrida, risolvono importanti criticità in edifici condominiali e commerciali, anche mantenendo i tradizionali termosifoni.

Indice:

  1. Pompe di calore ad alta temperatura: ideali per ogni ambito
  2. Cos'è una pompa di calore ad alta temperatura
  3. Pompa di calore e temperatura di mandata
  4. Quali criticità si risolvono
  5. La pompa di calore ad alta temperatura nei condomìni
  6. Le tecnologie per le pompe di calore ad alta temperatura
  7. La svolta ambientale del gas propano
  8. Le nuove pompe di calore Viessmann a gas propano

Pompe di calore ad alta temperatura: ideali per ogni ambito

L’utilizzo di pompe di calore ad alta temperatura per il riscaldamento degli edifici consente di superare importanti criticità in molte situazioni nelle quali una pompa di calore “tradizionale”, a bassa temperatura, non troverebbe la sua collocazione ideale. Lo sviluppo tecnologico e l’utilizzo di nuovi gas refrigeranti sostenibili e con alte proprietà termodinamiche permettono di ampliare il campo di applicazione di questi sistemi, con potenzialità particolarmente interessanti per il settore civile dei condomini e per quello commerciale. Grazie ai sistemi ad alta temperatura, in configurazione “pura” o ibrida, le pompe di calore possono infatti sostituire le caldaie a fonti fossili anche in edifici poco isolati ed equipaggiati con vecchi radiatori mantenendo un'alta efficienza energetica.

 

Cos'è una pompa di calore ad alta temperatura

In genere si pensa alla pompa di calore come ad un'apparecchiatura in grado di riscaldare gli ambienti in modo efficiente e sostenibile fornendo calore a bassa temperatura, con un consumo elettrico ridotto. Quando, invece, una pompa di calore è ad alta temperatura? Una precisa definizione dal punto di vista normativo non esiste. La norma tecnica Uni En 14511-2: 2018 considera “ad alta temperatura” i sistemi aria-acqua e acqua-acqua con una temperatura di mandata in uscita a 65 °C. Generalmente, si può considerare ad alta temperatura un sistema in grado di operare oltre i 55 °C.

Sul mercato esistono da tempo prodotti ad alta temperatura per singole unità immobiliari ed oggi sono disponibili anche pompe di calore aria-acqua di medio-grande potenza, integrabili in sistemi ibridi, destinati ad applicazioni condominiali e commerciali.

 

Pompa di calore e temperatura di mandata

Il rendimento di una pompa di calore (COP, Coefficient of Performance), che equivale al rapporto tra l’energia termica ottenuta e l’energia elettrica spesa, diminuisce al crescere della temperatura dell’acqua di mandata dell’impianto, ma non significa che questa tecnologia possa funzionare bene solo come impianto di riscaldamento delle nuove costruzioni coibentate e con terminali di emissione come i sistemi radianti a pavimento o i ventilconvettori.

Di fatto, dal punto di vista termodinamico, la pompa di calore può funzionare in maniera efficiente con qualsiasi condizione climatica “standard” e anche quando sono richieste alte temperature di mandata. Il rendimento sarà inferiore, ma sarà comunque buono dal punto di vista energetico, tenuto conto che, a parità di richiesta termica, rispetto a una caldaia a gas una pompa di calore consuma sempre molta meno energia primaria (dal 30% in meno se ipotizziamo un SCOP=3 al 45% in meno con SCOP=4).

In sintesi, possiamo affermare che, in termini energetici e di sostenibilità ambientale:

  • una pompa di calore lavora alla sua massima efficienza energetica in riscaldamento quando è abbinata a terminali a bassa temperatura;
  • una pompa di calore è comunque vantaggiosa anche con terminali come i termosifoni;
  • se abbinata ad un impianto fotovoltaico la pompa di calore raggiunge il massimo delle proprie prestazioni.

impianto fotovoltaico

 

Quali criticità si risolvono

Le pompe di calore tradizionali, specialmente quelle di ultima generazione con i nuovi gas refrigeranti, consentono normalmente di produrre acqua fino a 55-60 °C°. Si tratta di temperature più che sufficienti a raggiungere il comfort di riscaldamento nella maggioranza del territorio italiano, specialmente nei casi in cui l’edificio è ben isolato. In alcune situazioni, tuttavia, avere a disposizione acqua calda di impianto a 65°C  (10 °C in più) permette di risolvere alcune importanti criticità, soprattutto negli edifici più grandi e se l’involucro non è coibentato e sono presenti terminali di riscaldamento tradizionali.

In contesti complessi, come appunto i condomini o gli edifici commerciali e pubblici di ampia metratura (hotel, RSA), poter contare su acqua a 65-70 °C fornita da una pompa di calore di media e grande potenza permette di:

·          evitare onerose verifiche su tutte le unità abitative e avere meno “grattacapi” sulla possibilità di utilizzare i terminali esistenti;

·          risolvere i problemi legati alle perdite di distribuzione: nei condomini, ad esempio, si perdono anche 5-10 °C tra la centrale termica e il calorifero più lontano, se le tubature sono poco isolate; producendo acqua 65 °C si riesce a garantire 60 o 55 °C al terminale ottenendo il comfort ambientale necessario;

·          ottenere più facilmente disponibilità di acqua calda sanitaria: una sorgente a una temperatura alta permette di ridurre il tempo necessario a riscaldare l’acqua oppure di ridurre il tempo per eseguire il ciclo anti legionella.

 

La pompa di calore ad alta temperatura nei condomìni

Il Superbonus ha evidenziato il potenziale ruolo della pompa di calore per effettuare il doppio salto di classe energetica anche nei condomìni con impianti di riscaldamento centralizzati.

L’impiantistica condominiale tradizionale è caratterizzata da sottosistemi di generazione costituiti da caldaie, anche non a condensazione, e da radiatori di vecchia generazione. Spesso la regolazione del riscaldamento è basata su una temperatura di mandata fissa, o nella migliore delle ipotesi, su curve climatiche con valori di temperatura massima comunque molto elevati (anche sopra il 70 °C) che devono tenere conto delle perdite di distribuzione.

Condominio con pompe di calore

Quando si decide di utilizzare una pompa di calore tradizionale, l’obiettivo è invece quello di abbassare la temperatura di mandata per massimizzare il COP (per ogni grado di temperatura in meno, incrementa il COP di circa il 2,5-3%). Anche ipotizzando una riqualificazione dell’involucro edilizio, non sempre è possibile diminuire in modo significativo la temperatura di mandata proprio a causa delle perdite termiche nella rete di distribuzione.

Nelle riqualificazioni condominiali, quindi, specialmente in zona Climatica E (ma anche in quella più rigida F), l’impiego di una pompa di calore ad alta temperatura nei sistemi ibridi consente di estendere in modo significativo il periodo di funzionamento della pompa di calore e di ridurre al minimo l’apporto della caldaia, con i conseguenti vantaggi connessi all'utilizzo di fonti rinnovabili e del vettore elettrico, soprattutto se si valuta l’ accoppiamento con impianti fotovoltaici da utilizzare in autoconsumo.

 

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Le tecnologie per le pompe di calore ad alta temperatura

La normativa sugli F-Gas, che ha imposto la progressiva riduzione dei gas refrigeranti ad alto effetto serra negli apparecchi, ha promosso una svolta nel tipo di fluidi impiegati nelle pompe di calore. Da tempo si assiste alla graduale sostituzione dei tradizionali refrigeranti con prodotti più sostenibili con un basso GWP (Global Warming Potential).

I gas refrigeranti come l’R290 e R454C consentono di produrre acqua a temperatura più alta (fino a 70°C) facilitando perciò l’impiego delle pompe di calore negli interventi di riqualificazione che non permettono  interventi sui terminali.

Una seconda soluzione per produrre acqua calda ad alta temperatura, impiegata però solo in particolari contesti, è quella di utilizzare un circuito a doppio stadio in serie. Il primo ciclo termodinamico innalza la temperatura ad un livello intermedio stadio e il secondo porta la temperatura fino a 80°C.

Le pompe di calore ad alta temperatura Viessmann Vitocal serie PRO rispondono alle esigenze dei condomìni, del settore commerciale e industriale, anche in configurazione ibrida con caldaia a condensazione.

 

La svolta ambientale del gas propano

Il mercato delle pompe di calore per il settore residenziale si è orientato recentemente sulla tecnologia a ciclo monoblocco a gas propano (R290). Il vantaggio principale del propano è la maggiore compatibilità ambientale grazie al bassissimo GWP, pari solamente a 3, che determina un impatto serra ridottissimo. Inoltre, le caratteristiche fisiche del propano consentono di ottenere temperature più elevate rispetto ad altri gas alle pressioni tipiche di utilizzo in questi sistemi (25/30 bar), riuscendo a produrre acqua a 70 °C.

 

Le nuove pompe di calore Viessmann a gas propano

La gamma di pompe di calore monoblocco a gas propano di Viessmann, inaugurata con i modelli per il settore residenziale (Vitocal 150-A e Vitocal 151-A, Vitocal 250-A e Vitocal 252-A) si è di recentemente arricchita con la nuovissima pompa di calore Vitocal 250 A-PRO (disponibile commercialmente dal 2024), che deriva proprio dalle precedenti ma che è progettata specificamente per l’ambito civile dei condomini e commerciale. Cosa cambia rispetto ai modelli per il residenziale? La potenza. In questo caso, infatti, la macchina arriva fino a 40 kW, con la possibilità di installare fino a quattro apparecchi in cascata, per un totale di 160 kW: una dimensione sufficiente per soddisfare il fabbisogno di condomini di medie dimensioni (due macchine, per 80 kW di potenza, possono bastare per un condominio da 8-12 appartamenti anche in edifici non isolati in zone climatiche fredde).

Condominio con pompe di calore

Restano invariate le caratteristiche di ecosostenibilità del gas e l’estrema silenziosità dei sistemi, ottenuta grazie a superfici di scambio termico di dimensioni appositamente dimensionate. Una caratteristica, quella dell’assenza di rumore, da non sottovalutare in fase di progetto quando si tratta di applicazioni nel settore civile, dove è sempre bene ottenere il parere preventivo di un tecnico competente in acustica ambientale.


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