Mi rivolgo a tutti coloro che, acquistando un condizionatore,apprendendo che stavano comprando una pompa di calore, hanno pensato, o stanno pensando di utilizzarlo per riscaldare la propria casa con gli split il prossimo inverno. Non è proibito e non c’è nulla di male nel fare questo esperimento, ma è importante considerare alcune premesse e tener conto di alcune controindicazioni. È giusto parlarne per approfondire e fornire informazioni utili.
IL CONTESTO STORICO
Qualche anno fa, dopo l’avvento dei condizionatori, si è verificato un perodo di saturazione delle vendite: molti li avevano già acquistati e non sentivano il bisogno di comprarne altri. Questo periodo di stallo, avvenuto tra il 2010 e il 2012, ha spinto i produttori a chiedersi come rendere i loro prodotti più accattivanti e aumentare le vendite. La risposta è stata: “Facciamo diventare tutti i condizionatori delle pompe di calore!”
Daikin e Mitsubishi hanno guidato questa trasformazione, dotando i condizionatori di una valvola a quattro vie, dal costo di circa 30-50€, necessaria per l’inversione del ciclo. Altri produttori hanno seguito l’esempio. Questo cambiamento ha interessato soprattutto l’Italia e altri paesi con climi simili, come Spagna e Grecia, mentre in Africa si continuano a vendere condizionatori tradizionali e nei paesi più freddi come Germania e Scandinavia, le pompe di calore non reversibili rimangono rimangono le più utilizzate.
In Italia, ci siamo riempiti le case di split insieme ai nostri amati radiatori. Poi, qualcuno ha giustamente fatto notare che l’utilizzo di pompe di calore potrebbe essere vantaggioso per l’ambiente, poiché riduce l’uso di combustibili fossili e le emissioni di anidride carbonica, contribuendo così a combattere l’effetto serra.E alcuni hanno pensato di eliminare la caldaia per usare esclusivamente il condizionatore per riscaldarsi, soprattutto quelli che avevano acquistato condizionatori reversibili tra il 2000 e il 2015. Vediamo perché questo per loro potrebbe non essere la scelta migliore.
LE PREMESSE TECNICHE
- Performance Limitata in Climi Freddi: Le pompe di calore economiche e quelle più vecchie non sono progettate per affrontare l’inverno. Le specifiche tecniche mostrano che fino al 2015 era raro trovare pompe di calore aria-aria testate sotto i -5°C nel mercato italiano. Prima del 2010, non esistevano pompe di calore aria-aria testate sotto lo 0°C. Questo significa che in condizioni di freddo estremo, queste unità potevano bloccarsi potendo lasciare gli utenti al fredddo.
- Problemi di Sbrinamento: Le pompe di calore quando si trovano ad operare con temperature prossime allo 0° e umidità relativa possono accumulare brina sull’evaporatore, Il fenomeno porta alla formazione di ghiaccio sullo scambiatore e a lungo andare porta al blocco degli scambi termici e di fatto al blocco della macchina. Per ovviare a questo, produttori hanno aggiunto dei sistemi di sbrinamento, come resistenze elettriche, che aumentano i consumi energetici. Questo metodo, sebbene risolva il problema della brina, contraddice l’idea di risparmio energetico alla base dell’uso delle pompe di calore. Un metodo più efficiente è l’inversione del ciclo per riscaldare l’evaporatore, ma questo comunque diminuisce il rendimento complessivo. La ricerca per migliorare questi sistemi è ancora in corso, come dimostrano dagli studi condotti da un gruppo di ricercatori ENEA nel 2019.
- Il COP (Coefficient of Performance): Il rendimento delle pompe di calore dipende dalla differenza di temperatura tra la sorgente fredda e il pozzo caldo. Maggiore è questa differenza, minore sarà l’efficienza della pompa di calore. Inoltre, l’aria ha una capacità di assorbimento del calore inferiore rispetto all’acqua (1 kJ/kgK contro 4,186 kJ/kgK), peggiorando le prestazioni delle pompe di calore aria-aria in climi freddi. Questo significa che, quando la temperatura esterna scende, la pompa di calore aria-aria deve lavorare di più per mantenere la temperatura interna, risultando in un aumento dei consumi energetici.
DIFFERENZE TRA GENERATORI DI CALORE
• Pompa di Calore Aria-Aria contro Pompa di Calore Aria-Acqua: La pompa di calore aria-aria, pur essendo più economica, è meno efficiente rispetto alla pompa di calore aria-acqua. La pompa di calore aria-acqua utilizza l’acqua come mezzo di scambio termico, che ha una capacità di assorbimento del calore quattro volte superiore rispetto all’aria. Questo permette cicli di sbrinamento più brevi e un COP più stabile, anche in condizioni di freddo intenso.
CONFRONTO DI PRESTAZIONI (1 RAGIONE PER NON SCALDARSI CON GLI SPLIT)
Proviamo a confrontare un multisplit da 10 kW costituito da un’unità esterna e quattro split da 2,5 kW con una corrispondente pompa di calore aria-acqua utilizzata per alimentare un sistema radiante.
• Pompa di Calore Aria-Aria: per mantenere un ambiente a 20°C, la temperatura dell’aria emessa dagli split , per non essere percepita come fredda , deve essere mantenuta intorno ai 30-35°C.A causa del fattore di bypass (quota di aria che non entra in contatto con lo scambiatore), la temperatura del condensatore deve essere aumentata a 60° per fornire i 35° dell’aria in uscita. A causa della scarsa capacità dell’aria di accumulare calore i cicli di sbrinamento devono essere più frequenti e più lunghi. In queste condizioni, il COP può scendere a valori tra 2 e 2,5, rendendo i consumi energetici simili a quelli di una caldaia tradizionale.
• Pompa di Calore Aria-Acqua: Invece, una pompa di calore aria-acqua mantiene un delta di temperatura interno-esterno di circa 35°C, riducendo la frequenza e la durata dei cicli di sbrinamento grazie alla maggiore capacità di scambio termico dell’acqua. In queste condizioni, il COP può rimanere costante intorno a 3,5-4,0 , garantendo un’efficienza superiore e un risparmio energetico che può aggirarsi tra il 35% e il 40%.
COSTI DI CONDUZIONE
Considerando i costi del metano (1,00€/m³) e dell’elettricità (0,25€/kWh), si può stimare , nelle condizioni appena viste:
- Con una caldaia o una pompa di calore aria-aria, il costo sia di circa 1,00€/ora.
- Con una pompa di calore aria-acqua, il costo operativo si aggira intorno a 0,62-0,65€/ora.
PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA (2° RAGIONE PER NON SCALDARSI CON GLI SPLIT)
Le pompe di calore aria-acqua possono produrre anche acqua calda sanitaria, eliminando la necessità di sistemi separati, a differenza delle pompe di calore aria-aria. Con queste ultime, l’acqua sanitaria dovrebbe essere prodotta tramite scaldacqua a gas o elettrico, oppure con un’ulteriore pompa di calore dedicata. Fa eccezione il sistema Ecodan di Mitsubishi, che integra un’unità interna per produrre acqua calda sanitaria e alimentare terminali idronici.
DIFFERENZE TRA I TERMINALI (TERZA RAGIONE PER NON RISCALDALSI CON GLI SPLIT)
• Disagio Termico con gli Split: Gli split, sia idronici che a espansione diretta, tendono a riscaldare l’aria in modo meno uniforme. L’aria calda tende a risalire, lasciando le parti basse della stanza più fredde. Per compensare, gli split devono lavorare con portate d’aria elevate, generando correnti d’aria sgradevoli e un aumento della secchezza della pelle e delle mucose. Inoltre, la velocità dell’aria immessa supera spesso i valori consigliati di 0,1-0,2 m/s, creando disagi agli occupanti.Va infine valutato l’impatto del rumore dei ventilatori non essendo terminali statici.
• Comfort del Riscaldamento Radiante: con il radiante la situazione è completamente diversa. Prima di tutto non ci sono terminali a vista, non ci sono correnti d’aria molesta, il calore generato dal sistema radiante (a pavimento o parete) genera una sensazione di comfort diffuso dato sia dallo scambio termico per irraggiamento (che è piu simile a quello naturale del sole) sia dall’aumento della temperatura operativa (vedi articolo) .
CONCLUSIONI
Mentre può sembrare una buona idea utilizzare gli split come principale fonte di riscaldamento, ci sono diverse ragioni per cui questa scelta potrebbe non essere ottimale. Le pompe di calore aria-acqua offrono una maggiore efficienza, costi operativi inferiori e un comfort superiore, specialmente in climi freddi. Inoltre, la possibilità di produrre acqua calda sanitaria con lo stesso sistema rappresenta un ulteriore vantaggio.
