Quali sono le differenze: pompe di calore ad aria, ad acqua e a fonte geotermica

Introduzione

Le pompe di calore sono diventate uno dei modi più efficienti ed ecologici per riscaldare e raffreddare gli edifici, fornendo anche acqua calda. Tra i vari tipi disponibili,pompe di calore ad aria (ASHP), pompe di calore ad acqua (WSHP) e pompe di calore geotermiche (GSHP)sono le tre opzioni principali. Ognuno di questi sistemi utilizza un diverso mezzo di scambio termico (aria, acqua o terreno) per trasferire calore, rendendoli adatti a diversi climi, luoghi e applicazioni.

Questo articolo esplora la chiavedifferenze, vantaggi e migliori casi d'usodi questi tre tipi di pompe di calore.

1. Pompe di calore ad aria (ASHP): la scelta più comune e versatile

Come funzionano le ASHP

Le pompe di calore ad aria estraggono calore dall'aria ambiente e lo trasferiscono all'interno per riscaldare o invertono il processo per raffreddare. Utilizzano un ciclo refrigerante per assorbire calore dall'aria esterna, comprimerlo per aumentare la temperatura e quindi rilasciarlo nello spazio interno o nel sistema idrico.

Vantaggi delle ASHP

✔Più facile ed economico da installare– Non richiede tubazioni sotterranee né accesso a una fonte d’acqua.
✔Applicazioni versatili– Può fornire riscaldamento, raffreddamento e acqua calda per gli ambienti.
✔Adatto alla maggior parte dei climi– Funziona efficacemente in climi moderati e caldi.
✔Costi iniziali più bassi– Più conveniente rispetto alle pompe di calore ad acqua e geotermiche.

Limitazioni delle ASHP

• Meno efficiente in caso di freddo estremo– Le loro prestazioni diminuiscono a temperature inferiori-20°C (-4°F)poiché nell'aria c'è meno calore da estrarre.

• Maggiore consumo energetico in inverno– Potrebbe richiedere un riscaldamento di riserva nelle regioni estremamente fredde.

• Esposizione dell'unità esterna– Richiede spazio esterno per l’unità compressore, che potrebbe risultare rumorosa.

Casi d'uso migliori

🏡 Riscaldamento e raffreddamento residenziale inclimi moderati.
🏢 Edifici commerciali in cui non è possibile installare un sistema idrico o di drenaggio.
🌍 Paesi con inverni miti, come ilRegno Unito, Stati Uniti (stati del sud) e Giappone.

2. Pompe di calore ad acqua (WSHP): efficienti ma richiedono un corpo idrico

Come funzionano i WSHP

Le pompe di calore ad acqua funzionano in modo simile alle pompe di calore aria-acqua, ma invece di estrarre calore dall'aria, utilizzanofiumi, laghi, pozzi o altri specchi d'acquacome fonte di scambio termico. Poiché l'acqua mantiene unatemperatura più stabile dell'ariaLe WSHP possono funzionare in modo più efficiente durante tutto l'anno.

Vantaggi dei WSHP

✔Maggiore efficienza rispetto alle pompe di calore aria-acqua– La temperatura dell’acqua rimane più stabile, migliorando le prestazioni.
✔Funziona bene sia nei climi freddi che in quelli caldi– Più costanti delle pompe di calore aria-acqua, anche in inverno.
✔Minore spazio esterno richiesto– Non necessita di una grande unità esterna, il che lo rende adatto alle aree urbane.
✔Costi operativi inferiori– Utilizza meno elettricità rispetto alle pompe di calore aria-acqua grazie atemperature dell'acqua stabili.

Limitazioni dei WSHP

• Richiede l'accesso a una fonte d'acqua– Non pratico per proprietà senza un fiume, un lago o un pozzo nelle vicinanze.

• Installazione più complessa– RichiedepermessiElavoro di ingegneriaper garantire un corretto utilizzo dell'acqua.

• Potenziali normative ambientali– Alcune regioni hanno delle restrizioni sull’uso delle fonti d’acqua naturali.

Casi d'uso migliori

🏡 Case e aziendevicino a laghi, fiumi o grandi pozzi.
🏭 Strutture industriali che necessitanoriscaldamento e raffreddamento costanti.
🏙 Aree urbane in cui lo spazio disponibile è limitato, ma è disponibile una fonte d'acqua.

3. Pompe di calore geotermiche (GSHP): le più efficienti, ma costose da installare

Come funzionano le pompe di calore geotermiche

Pompe di calore geotermiche, note anche comepompe di calore geotermiche, estrarre calore dalterraattraverso una rete di tubi interrati riempiti con una miscela di refrigerante o acqua. Il terrenomantiene una temperatura stabiletutto l'anno, solitamente tra10–16°C (50–60°F), rendendo le pompe di calore geotermiche estremamente efficienti.

Tipi di sistemi GSHP

Ci sonodue tipi principalidi configurazioni di pompe di calore geotermiche:

1. Sistemi ad anello orizzontale– I tubi vengono posati in trincee poco profonde(1–2 metri di profondità)su una vasta area. Ideale per case congrandi cortili.

2. Sistemi ad anello verticale– I tubi vengono perforati in profondità nel terreno(50–150 metri di profondità). Il migliore perproprietà più piccoledove lo spazio è limitato.

Vantaggi delle pompe di calore geotermiche

✔Tipo di pompa di calore più efficiente dal punto di vista energetico– Può raggiungere unEfficienza nominale del 400-500% (COP 4-5).
✔Funziona in climi estremi– Fornisce un riscaldamento affidabile anche ininverni freddi.
✔Costi inferiori a lungo termine– Costi di installazione più elevati ma bollette energetiche più basse nel tempo.
✔Lunga durata– Le tubazioni interrate durano50+ anni, e le pompe di calore durano20–25 anni.
✔Eco-compatibile– Riduce significativamente l’impronta di carbonio rispetto al riscaldamento a combustibili fossili.

Limitazioni delle pompe di calore geotermiche

• Elevato costo di installazione iniziale– Richiedeperforazione o scavo, il che è costoso.

• Più spazio necessario per i loop orizzontali– Non adatto a proprietà con terreno limitato.

• Periodo di ammortamento più lungo– L’investimento iniziale richiede dai 5 ai 10 anni per essere recuperato attraverso il risparmio energetico.

Casi d'uso migliori

🏡 Grandi proprietà residenzialicon spazio per anelli orizzontali.
🏢 Edifici commerciali che richiedonoriscaldamento e raffreddamento costanti.
❄ Climi freddi doveLe pompe di calore aria-acqua diventano meno efficaci in inverno.

4. Scegliere la pompa di calore giusta per le tue esigenze

Conclusione: quale pompa di calore scegliere?

• Scegli una pompa di calore ad aria (ASHP)se vuoi unconveniente, facile da installareopzione per climi temperati.

• Scegli una pompa di calore ad acqua (WSHP)se hai accesso a unfiume, lago o pozzoe vogliomaggiore efficienzarispetto alle ASHP.

• Scegli una pompa di calore geotermica (GSHP)se vuoiil più efficientesistema e sono disposti a investire incosti iniziali più elevatiper risparmi a lungo termine.

Indipendentemente dal tipo scelto, le pompe di calore sono unconveniente e sostenibilesoluzione alle esigenze di riscaldamento, raffreddamento e acqua calda, il che li rende un investimento eccellente per proprietari di case e aziende attenti al risparmio energetico.