Una pompa di calore ad alta temperatura fornisce acqua di mandata a 65–80 °C anziché ai 35–55 °C per cui è costruita un'unità standard, quindi può sostituire una caldaia senza cambiare i radiatori. Fatta funzionare in permanenza a una temperatura di progetto di 65 °C, il suo COP stagionale sarebbe intorno a 2,5–2,9, ma con la regolazione climatica richiede 65–70 °C solo nei giorni più freddi e passa gran parte della stagione a 40–45 °C: è per questo che il monitoraggio sul campo nel Regno Unito ha rilevato un'efficienza reale paragonabile a quella delle unità a bassa temperatura. La maggior parte raggiunge queste temperature con propano R290 o con un compressore EVI.
Che cosa si intende per pompa di calore ad alta temperatura?
Una pompa di calore ad alta temperatura è progettata per fornire in continuo acqua di mandata a 65–80 °C, anziché ai 35–55 °C per cui è ottimizzata una normale unità aria-acqua. Quest'unico numero è l'intera definizione: lo stesso ciclo a compressione di vapore, ma con un refrigerante, un compressore e un campo di pressioni scelti in modo che la temperatura di condensazione possa salire senza che la macchina riduca la potenza o vada in blocco.
Tre strade portano a questo risultato. Il propano R290 ha una temperatura critica di 96,7 °C e si comporta bene alle alte pressioni di condensazione, ed è per questo che domina le nuove unità domestiche a 70–75 °C. Un compressore EVI inietta vapore a metà compressione, aumentando sia la temperatura di uscita sia la potenza con il freddo: è il meccanismo dei modelli EVI della Serie Varm Up di Solimpeks, omologati fino a −30 °C di temperatura ambiente. Le macchine in cascata sovrappongono due circuiti frigoriferi e raggiungono 80 °C e oltre, al prezzo di due compressori da mantenere.
Quanto costa in efficienza la temperatura in più?
A temperatura di progetto fissa, circa un terzo di elettricità in più rispetto a un impianto a 45 °C nella stessa casa, perché l'efficienza è governata dal salto tra sorgente e resa. Nella pratica la regolazione climatica elimina gran parte di questo divario, come spiega la nota sotto la tabella.
| Temperatura di mandata di progetto | COP stagionale realistico (ad aria) | Elettricità per 12.000 kWh di calore |
|---|---|---|
| 35 °C | 4,0 – 4,5 | 2.700 – 3.000 kWh |
| 45 °C | 3,5 – 4,0 | 3.000 – 3.400 kWh |
| 55 °C | 2,9 – 3,3 | 3.600 – 4.100 kWh |
| 65 °C | 2,5 – 2,9 | 4.100 – 4.800 kWh |
| 75 °C | 2,1 – 2,5 | 4.800 – 5.700 kWh |
La precisazione importante è che la tabella descrive la temperatura di mandata di progetto. Un'unità ad alta temperatura che funziona con una corretta regolazione climatica produce 70 °C solo nei due o tre giorni più freddi dell'anno e sta a 40–45 °C per gran parte della stagione. È per questo che il monitoraggio britannico Electrification of Heat ha trovato che le unità ad aria ad alta temperatura restituivano efficienze paragonabili a quelle a bassa temperatura nelle case reali: raramente veniva loro richiesto il massimo.
Quando una pompa di calore ad alta temperatura è la risposta giusta?
- Edifici vincolati e storici in cui radiatori, tubazioni e finiture dei pavimenti non possono davvero essere modificati.
- Sostituzioni dirette della caldaia con tempi stretti, dove il valore di non rifare l'impianto idraulico della casa supera la differenza nei costi di esercizio.
- Tubazioni sottodimensionate o di tipo microbore che non possono trasportare la portata richiesta da un progetto a bassa temperatura; una differenza di temperatura più alta sposta meno acqua a parità di kilowatt.
- Acqua calda commerciale in hotel, case di cura e condomini dove lunghi rami morti e volumi accumulati impongono 60 °C e oltre senza una resistenza a immersione.
- Terminali di emissione esistenti ad alta temperatura, come ventilconvettori o aerotermi che non sono mai stati dimensionati per 45 °C.
Dove ingrandire tre o quattro radiatori è semplice, un progetto standard a bassa temperatura sarà di solito ancora più economico da far funzionare. Si veda servono radiatori più grandi per una pompa di calore?: un potenziamento dei terminali è un costo una tantum che abbassa la temperatura di mandata ogni inverno successivo, e anche un'unità ad alta temperatura con regolazione climatica ne trae beneficio.
Un impianto bivalente è un compromesso migliore?
A volte. Un impianto bivalente mantiene la caldaia esistente per la piccola percentuale di ore più fredde e lascia che una pompa di calore standard copra tutto il resto a bassa temperatura di mandata. Evita sia la penalità dell'alta temperatura sia il potenziamento dei terminali, al costo di mantenere due generatori di calore e, in misura crescente, di programmi di incentivazione che non finanziano un impianto in cui sia ancora presente una caldaia fossile. Dove una pompa di calore deve sostenere l'intero carico in un edificio non migliorabile, la macchina ad alta temperatura è la scelta corretta.
Che cosa devo verificare in un preventivo per l'alta temperatura?
Chieda la prestazione dichiarata nel Suo punto di progetto, non a A7/W35. Un'unità che mostra un COP di 4,8 a A7/W35 può mostrarne a malapena la metà a A−7/W65, ed entrambi i valori sono veri. Poi verifichi quattro cose: il refrigerante e il suo GWP, perché il Regolamento UE sui gas fluorurati sta progressivamente chiudendo la porta alle alternative ad alto GWP; la carica di propano e la zona di rispetto che impone attorno all'unità; se i 70 °C sono disponibili a −7 °C o solo con clima mite; e se il serpentino del bollitore è dimensionato per la portata che l'unità produce effettivamente.
Domande frequenti
Qual è la temperatura massima che una pompa di calore può produrre?
Le unità domestiche R290 raggiungono 70–75 °C di mandata, le macchine in cascata e a CO2 raggiungono 80 °C e oltre, e le pompe di calore industriali ad alta temperatura superano i 100 °C. Ogni grado in più costa efficienza, quindi il massimo è una capacità da usare con parsimonia, non un'impostazione da tenere per tutto l'inverno.
Le pompe di calore ad alta temperatura funzionano con i vecchi radiatori?
Sì, è il loro scopo. A 65–70 °C un radiatore esistente dell'epoca della caldaia eroga una potenza vicina a quella originale di catalogo, quindi è possibile una sostituzione alla pari senza cambiare i terminali di emissione. Con la regolazione climatica l'unità funziona a quella temperatura solo nei giorni più freddi, quindi la differenza nei costi di esercizio resta modesta.
Le pompe di calore ad alta temperatura sono meno efficienti?
Alla loro temperatura massima di uscita sì: ci si aspetti un COP stagionale di 2,5–2,9 a 65 °C contro 3,5–4,0 a 45 °C. Con la regolazione climatica passano gran parte dell'anno a temperature moderate, e il monitoraggio sul campo nel Regno Unito ha rilevato un'efficienza reale paragonabile a quella delle unità a bassa temperatura.
Il propano R290 è sicuro in una pompa di calore domestica?
Sì, quando è installato secondo le regole di distanza e ventilazione del produttore. L'R290 è infiammabile, quindi le dimensioni della carica sono limitate e una zona definita attorno all'unità esterna deve restare libera da scarichi, aperture e fonti di accensione. Viene usato all'esterno nelle unità monoblocco proprio per tenere il refrigerante fuori dall'edificio.