Lo scorso anno le pompe di calore hanno venduto più delle caldaie a gas negli Stati Uniti. Questa crescita è stata stimolata, in parte, dai crediti d’imposta federali – fino a 2.000 dollari di sconto sull’installazione di questi sistemi, che servono come alternative alle fornaci e ai condizionatori d’aria in tutti i climi. Sebbene la prima adozione riguardi soprattutto il mercato residenziale, la tecnologia è ampiamente applicabile anche agli edifici commerciali e industriali.
Il condizionamento dell’aria interna è il principale consumatore di energia negli edifici residenziali e commerciali. Quasi il 25% dell’energia prodotta nel mondo viene utilizzata per scopi di riscaldamento e raffreddamento. Le pompe di calore possono offrire una soluzione elegante a questo enorme problema.
I vantaggi ambientali delle pompe di calore sono duplici. Innanzitutto sono elettrici, il che significa che possono essere alimentati da fonti di generazione rinnovabile. In secondo luogo, sono altamente efficienti dal punto di vista energetico, il che riduce la dipendenza energetica complessiva e la domanda sulla rete. Una recente ricerca condotta da RMI ha dimostrato che la sostituzione di un forno a gas con una pompa di calore riduce le emissioni di carbonio nel primo anno di installazione in tutti i 48 stati continentali.
Un altro dato impressionante è che le pompe di calore possono creare da tre a quattro volte più energia sotto forma di calore rispetto all’elettricità che le alimenta. Questa efficienza energetica è possibile perché l’elettricità che consumano non viene utilizzata per creare direttamente calore. Invece l’elettricità alimenta pompe, condensatori e ventilatori nel sistema che muovono un refrigerante le cui proprietà chimiche assorbono e rilasciano calore. Quel calore può essere spostato in entrambe le direzioni, pompando calore fuori da un edificio per renderlo più fresco o pompando calore nell’edificio per renderlo più caldo.
Pertanto, le pompe di calore stanno ottenendo il loro meritato tempo sotto i riflettori come soluzione chiave per la decarbonizzazione degli edifici. Tuttavia, se le pompe di calore non vengono utilizzate correttamente, la loro efficienza può essere drasticamente compromessa. I professionisti del settore edile devono concentrarsi su come viene implementata questa fondamentale tecnologia di decarbonizzazione. Il seguente compendio copre le considerazioni chiave per la progettazione e l’installazione delle pompe di calore negli edifici.
Prendi nota della busta
Le superfici esterne di un edificio costituiscono il suo involucro, una barriera necessaria tra gli elementi esterni e gli interni climatizzati. Un involucro edilizio ideale è come le pareti di una ghiacciaia: riducono al minimo il movimento di calore, umidità e aria in entrata o in uscita, mantenendo costante la temperatura all’interno della cassa il più a lungo possibile.
Per vedere questo principio in azione, dai un’occhiata alla sfida della ghiacciaia, che mostra quanto incredibile possa fare la differenza tra un involucro scadente e uno altamente efficace. Installare una pompa di calore senza intervenire sull’involucro dell’edificio è come mettere la birra fresca in un sacchetto di carta invece che in una ghiacciaia.
La taglia giusta conta
Le pompe di calore sono disponibili in diverse dimensioni a seconda della quantità di riscaldamento e raffreddamento che devono fornire (denominato “carico”). Una tipica casa unifamiliare può utilizzare un sistema da 3 a 5 tonnellate, mentre gli edifici adibiti ad uffici hanno una capacità di riscaldamento e raffreddamento da 30 a 50 tonnellate.
È importante dimensionare correttamente le pompe di calore. Scegline uno troppo piccolo e l’apparecchiatura non sarà in grado di tenere il passo con la domanda di riscaldamento e raffreddamento: funzionerà continuamente senza raggiungere la temperatura desiderata. Optatene per uno troppo grande e l’apparecchiatura effettuerà un ciclo breve, il che significa che funzionerà per un breve periodo di tempo e si spegnerà continuamente in loop.
Il ciclo breve è ad alta intensità energetica, perché una pompa di calore utilizza la maggior parte dell’energia proprio quando si avvia. Le apparecchiature di dimensioni adeguate funzionano continuamente a bassa velocità, mantenendo la temperatura e il comfort desiderati nel modo più efficiente possibile dal punto di vista energetico.
Controlla la valutazione
Le pompe di calore sono disponibili in diverse efficienze. Per le apparecchiature residenziali, l’efficienza di raffreddamento è misurata dall’indice di efficienza energetica stagionale (SEER) e l’efficienza di riscaldamento è il fattore di prestazione stagionale del riscaldamento (HSPF). In entrambi i casi, un numero più alto è migliore. A titolo di riferimento, in California il nuovo codice minimo è SEER 15 e 8.8 HSPF. Le apparecchiature ad alta efficienza comportano un sovrapprezzo iniziale ma riducono i costi correnti delle utenze.
Un modello energetico è lo strumento migliore per valutare il compromesso tra l’aumento del costo iniziale e la riduzione dei costi operativi derivanti da modelli a maggiore efficienza. Un modello energetico simula il consumo energetico di un edificio in modo che gli acquirenti possano prendere decisioni informate sulle prestazioni delle apparecchiature. Oltre a calcolare i risparmi ottenuti dai sistemi a maggiore efficienza, è possibile utilizzare successivamente un modello per confrontare le prestazioni effettive dei sistemi implementati con le prestazioni modellate.
Prestare attenzione ai controlli di velocità
Le pompe di calore sono dotate di diverse impostazioni di velocità, ma le migliori sono dotate di motori a velocità variabile. Ciò consente all’apparecchiatura di regolare l’esatta velocità dell’aria necessaria per fornire la temperatura desiderata.
La velocità di una pompa di calore è legata alla logica del corretto dimensionamento. Le pompe di calore sono più efficienti quando funzionano costantemente a bassa velocità: maggiori sono le opzioni di velocità offerte da un sistema, più agile può essere nel raggiungere quel punto ottimale.
Nella mia esperienza personale, adoro la mia pompa di calore a velocità variabile perché non riesco a sentirla! A una velocità così bassa, c’è solo una brezza fresca che proviene dall’attrezzatura, senza la grande esplosione iniziale che proviene dai sistemi che hanno solo un’impostazione di accensione e spegnimento.
Fai attenzione ai tuoi condotti
All’interno di un sistema di riscaldamento e raffreddamento completo, i condotti distribuiscono l’aria condizionata in ogni stanza. Secondo l’American Society of Heating, Refrigeration and Air-condition Engineers, il 75% degli edifici presenta condotti che perdono, il che significa che l’aria condizionata può penetrare in spazi non climatizzati.
I condotti posizionati all’esterno dello spazio interno condizionato corrono il rischio di sudorazione, la condensa che si forma all’esterno di un condotto metallico freddo quando entra in contatto con aria calda e umida. Ho riscontrato questo problema troppe volte nei miei giorni di consulenza edilizia; lo scopri solo quando il muro a secco presenta umidità o muffa. La bonifica è una riparazione invasiva e costosa. Quindi mantenere i condotti ermetici e all’interno dello spazio condizionato; in caso contrario accertarsi che siano adeguatamente isolati.
Conosci il tuo clima
Alcuni professionisti del riscaldamento e del raffreddamento inizialmente erano preoccupati per la capacità delle pompe di calore di estrarre calore dall’aria esterna nei climi freddi quando era sotto lo zero. Grazie ai progressi tecnologici, questo non è più un problema. Ma è comunque importante disporre della pompa di calore adatta al clima dell’edificio.
Per i luoghi freddi, assicurarsi che l’apparecchiatura disponga di un compressore a velocità variabile, alimentato da un inverter che consente alla pompa di calore di funzionare anche quando fuori la temperatura è sotto lo zero. Senza il giusto condensatore per un clima freddo, le pompe di calore si affidano alla resistenza elettrica come fonte di riscaldamento di riserva: una soluzione ad alta intensità energetica.
Non perdere gas serra
Come trattato in questo articolo, i refrigeranti nella maggior parte delle pompe di calore sono gas serra altamente potenti. Per evitare perdite di refrigerante è necessario un’installazione di qualità e un monitoraggio regolare.
Approfitta dei contratti di manutenzione annuali. Manterrà l’apparecchiatura in funzione più a lungo e in modo più efficiente e ridurrà il rischio di perdite nel tempo. Al termine della vita utile della pompa di calore, assicurarsi che i refrigeranti vengano smaltiti.
Concentrati sul come
Questo elenco è stato probabilmente un promemoria amichevole per alcuni lettori e forse un’introduzione per altri. Spero che la conclusione più ampia sia che le tecnologie climatiche debbano essere implementate correttamente per ottenere l’impatto previsto di mitigazione del cambiamento climatico. A mio avviso, una brutta esperienza con una nuova tecnologia è più dannosa per l’adozione di quella tecnologia rispetto a nessuna esperienza.
Mentre alcuni professionisti su Internet cercano un nuovo nome per le pompe di calore, io propongo di concentrarci invece sul rendere questa categoria di tecnologia di riscaldamento e raffreddamento sinonimo di comfort moderno negli edifici. Se l’industria del riscaldamento e del raffreddamento riesce a lanciare le pompe di calore con la professionalità e il clamore che meritano, le pompe di calore non avranno bisogno di un nuovo nome.