Sì. Un campo PVT non vetrato e alettato sul retro, dimensionato in circa 2,5 m² per ogni kW di potenza della pompa di calore, può essere l'unica sorgente di una pompa di calore salamoia-acqua, senza sonda geotermica e senza unità esterna con ventilatore. I sistemi monitorati mantengono un fattore di prestazione stagionale (SPF) di 3,3–3,8. La pompa di calore deve essere omologata per una temperatura della salamoia in ingresso pari o inferiore a −15 °C.
Come può un pannello solare sostituire una sonda geotermica?
Perché la sorgente di una pompa di calore non deve essere calda: deve essere affidabile e superiore alla temperatura di evaporazione. Un circuito geotermico fornisce 0–12 °C. Un campo PVT non vetrato fornisce all'incirca da −10 a +25 °C, e lo fa grazie a tre apporti contemporanei: la radiazione solare diretta, l'aria ambiente che scorre sull'assorbitore e il calore latente di condensazione e pioggia. È questa combinazione che sfrutta una sorgente PVT monovalente: il campo sostituisce del tutto il collettore geotermico, e il collettore ibrido PVT nel frattempo produce elettricità.
L'architettura è quella di una normale pompa di calore salamoia-acqua in cui la sonda geotermica è sostituita da un campo sul tetto. Il glicole circola dai pannelli all'evaporatore, ritorna più freddo e torna sul tetto per essere riscaldato di nuovo da qualunque energia ambientale disponibile. Pompe di calore con sorgente PVT sono già installate in interventi di edilizia residenziale in serie nei Paesi Bassi e altrove, il che ne fa un'architettura in esercizio e non un concetto da laboratorio.
Quali prestazioni raggiunge davvero una pompa di calore con sorgente PVT?
I risultati in campo e in simulazione convergono su un fattore di prestazione stagionale compreso all'incirca tra 3,3 e 3,8. Gli studi pubblicati sul PVT alettato non vetrato come unica sorgente riportano un SPF di 3,49 con 20 m² di collettori e di 3,80 con 30 m², e gli impianti monitorati hanno mantenuto circa 3,3 con l'aria ambiente ripetutamente a 0 °C o meno. Questo colloca i sistemi con sorgente PVT tra una buona unità ad aria e un circuito geotermico superficiale, con in più la resa elettrica di un campo fotovoltaico.
| Tipo di sorgente | Temperatura tipica della sorgente in inverno | SPF tipico | Requisito del sito |
|---|---|---|---|
| Aria esterna (pompa di calore ad aria) | da −7 a +7 °C, con ventilatore | 2,8 – 3,5 | Unità esterna, rumore e autorizzazioni |
| PVT non vetrato, alettato | da −10 a +10 °C | 3,3 – 3,8 | Superficie di tetto, nessuna unità esterna |
| Collettore geotermico orizzontale | da 0 a +8 °C | 3,8 – 4,5 | Ampio giardino da scavare |
| Sonda geotermica verticale | da +6 a +12 °C | 4,0 – 5,0 | Autorizzazione alla perforazione e accesso per la trivella |
Ciò che fa vendere il PVT non è la colonna dell'SPF, ma quella dei requisiti del sito. Nessun giardino, nessuna autorizzazione alla perforazione e nessuna unità esterna con ventilatore: tutta la proposta sta qui.
Quanta superficie PVT serve a un sistema monovalente?
Circa 2,5 m² di pannello per ogni kW di potenza termica per un campo alettato non vetrato, che diventano circa 4 m²/kW una volta considerati la geometria reale del tetto, gli ombreggiamenti e i percorsi delle tubazioni. Una pompa di calore salamoia-acqua da 8 kW richiede quindi una superficie dell'ordine di 20–32 m², cioè da dieci a sedici pannelli.
Il dimensionamento parte dal lato sorgente, non dal tetto. La verifica che conta è la temperatura minima della salamoia in ingresso nel giorno di progetto più freddo: se il campo è troppo piccolo il circuito viene trascinato verso il basso, la temperatura di evaporazione crolla e il compressore passa l'inverno vicino al proprio limite di bassa temperatura. Il numero di pannelli in dettaglio, compresi i casi bivalenti, è illustrato in quanti pannelli PVT servono per una pompa di calore?
Da qui discendono direttamente due requisiti hardware:
- Una pompa di calore omologata per una salamoia in ingresso pari o inferiore a −15 °C: molte macchine per circuiti geotermici sono certificate solo fino a −5 °C e andranno in blocco.
- Pannelli non vetrati, alettati sul retro. Le alette trasformano il collettore in un efficace scambiatore di calore con l'aria dopo il tramonto; un pannello con retro liscio perde gran parte del contributo notturno descritto in i pannelli PVT funzionano d'inverno e di notte?
Che altro serve a un sistema PVT monovalente?
Un accumulo sul lato sorgente, un vaso di espansione correttamente dimensionato e una logica di regolazione corretta. Il volume della sorgente smorza le transizioni dell'alba e del tramonto e dà inerzia al campo quando passa una nuvola; i manuali delle pompe di calore indicano un volume minimo della sorgente in litri e questo va rispettato, non stimato. Poiché il PVT non vetrato va in stagnazione sotto i 75 °C circa, contro i 150–200 °C di un collettore piano vetrato, il vaso può essere dimensionato senza considerare il vapore e il glicole invecchia molto più lentamente.
Lato emissione non c'è nulla di insolito. La pompa di calore carica comunque un accumulo e ha comunque bisogno di basse temperature di mandata per rendere bene. Abbinare il campo PVT a un accumulo inerziale come il Solibuffer di Solimpeks funziona proprio per questo: il campo alza la temperatura della sorgente, l'accumulo separa la produzione dalla richiesta e il compressore vede una stagione più regolare e più calda di quella di qualsiasi unità ad aria nello stesso luogo.
Quando il PVT non dovrebbe essere l'unica sorgente?
Quando il tetto non può sostenere la superficie necessaria, quando il carico termico è dominato da radiatori ad alta temperatura, o quando l'edificio si trova in un inverno continentale davvero rigido, con lunghi periodi di gelo senza vento e poco irraggiamento. In questi casi usi il PVT in modo bivalente, come integrazione della sorgente accanto a un'unità ad aria o a un campo di sonde ridotto, dove serve anche a rigenerare il terreno durante l'estate. Un campo PVT bivalente può ripagarsi con la sola rigenerazione delle sonde in schemi densi in cui la profondità di perforazione è limitata.
Domande frequenti
Con una pompa di calore a sorgente PVT serve ancora un'unità esterna?
No. La pompa di calore è una macchina salamoia-acqua per interni e il campo sul tetto sostituisce del tutto l'evaporatore esterno. Questo elimina il rumore del ventilatore, il rumore dello sbrinamento e i problemi di autorizzazione e di rapporti con i vicini che comporta un'unità esterna.
I pannelli PVT possono rigenerare una sonda geotermica esistente?
Sì, ed è uno degli usi più validi di questa tecnologia. Far circolare nel circuito geotermico il surplus estivo del campo ripristina la temperatura del terreno che il prelievo di calore per il riscaldamento riduce, il che protegge l'efficienza a lungo termine nei campi sonde fitti.
Che cosa succede in una notte di gelo senza sole?
Il campo fornisce comunque calore, perché il fluido circola più freddo dell'aria e il calore fluisce verso di esso. La resa diminuisce, quindi l'accumulo sul lato sorgente e l'omologazione a bassa temperatura della pompa di calore sostengono il sistema finché le condizioni non migliorano.
Un sistema PVT monovalente costa meno di una sonda geotermica?
Di solito sì su una singola abitazione, perché la perforazione è un costo fisso senza alcun sottoprodotto, mentre il campo produce anche elettricità. Il confronto si ribalta negli schemi di grandi dimensioni, dove un campo sonde condiviso distribuisce il costo di perforazione su molte unità.