Pompa di calore per climi freddi: funzionamento ed efficienza

Quando si comprende il principio di base della pompa di calore, e in particolare quello della pompa di calore aria-acqua (la più diffusa), ci si rende conto che più fa freddo, meno calorie si recuperano dall'aria esterna e quindi meno la pompa di calore è in grado di fornire la giusta potenza di riscaldamento senza l'aiuto di un backup elettrico.

Che cos'è il freddo estremo alle nostre latitudini?

Innanzitutto, è necessario mettersi d'accordo su quello che è il grande freddo in Francia, Svizzera, Belgio, insomma nell'Europa occidentale, più o meno continentale, e per certe regioni più oceaniche. Ma dove è più importante è nei climi continentali.

In queste regioni, infatti, il clima è noto per i suoi estremi (anche se sempre meno con il passare degli anni di questo secolo). In inverno fa molto freddo, con temperature che possono raggiungere i -5°C e i -15°C o -20°C, a volte anche più basse, ma raramente. Pensiamo in particolare alla Svizzera, all'Alsazia, all'Alta Savoia, a tutte le regioni delle Alpi, al Nord Pas de Calais, ecc.

Il freddo estremo è quindi un fenomeno di temperature sotto lo zero, ma è anche un fenomeno che si stabilizza in un certo periodo di tempo. Una settimana o diverse settimane, in alcune regioni anche diversi mesi.

Il freddo estremo sarebbe -10°C ininterrottamente per un mese, ad esempio, o -15°C per due settimane. È una definizione soggettiva, ma è ciò che generalmente immaginiamo quando ci pensiamo. E poi pensiamo che la nostra pompa di calore avrà difficoltà e che la nostra bolletta elettrica esploderà perché l'elemento riscaldante ausiliario entrerà in funzione per garantire la temperatura impostata.

In realtà, si inizia a parlare di freddo estremo (che si verifica ogni 30 anni) quando la temperatura rimane a -10°C per quindici giorni (Guarda questo esempio dalla Svizzera nel 2011/2012)

Tuttavia, questo è il tipo di fenomeno su cui i nostri cervelli fantasticano. Infatti, se a volte possono esserci dei picchi di temperatura, il dato da osservare è la temperatura media dei mesi invernali. Se la temperatura è di -20°C per due giorni, l'elemento di riscaldamento ausiliario si attiverà per due giorni, ma molto spesso la temperatura tornerà a salire molto rapidamente.

In realtà, l'attuale record di freddo in Francia, secondo i dati disponibili, è l'inverno 1962-1963. E ciò che colpisce è che la temperatura non è nemmeno scesa sotto gli 0°C in media. La media è stata di 0,7°C nei mesi di dicembre + gennaio + febbraio. Mentre normalmente siamo intorno ai 5°C. Fonte

Ma state tranquilli, stiamo andando verso l'alto, visto che nel 2015 2016 abbiamo avuto una media di 8°C durante l'inverno.

Come funziona la pompa di calore con il freddo?

Le pompe di calore aria-acqua sono progettate per catturare l'energia dalle calorie presenti nell'aria esterna. Più è freddo, meno energia c'è e meno energia possono rilasciare nel sistema idrico della casa o nell'acqua calda sanitaria.

Le pompe di calore sono dotate di moderni sistemi di controllo che si basano sulla temperatura impostata. Se la temperatura impostata non può essere raggiunta quando le unità sono alla massima potenza, esistono diverse soluzioni:

In caso di freddo estremo viene programmato uno spostamento del setpoint. Ad esempio, il proprietario accetta che la temperatura ambiente sia fino a 3°C al di sotto del set point richiesto se è molto fredda. Si tratta di un gesto ecologico (eliminiamo i ponticelli) ed economico (evitiamo il consumo di energia elettrica tramite il riscaldamento ausiliario).

Se questo calo di temperatura viene superato, viene attivato un riscaldatore ausiliario per fornire l'energia di riscaldamento necessaria all'abitazione. Quindi sì, la pompa di calore si trasforma momentaneamente in un sistema di riscaldamento puramente elettrico.

Non è questo il motivo per farsi prendere dal panico. In effetti, come già detto, bisogna considerare la temperatura media dei mesi invernali. E capire quante volte il riscaldatore si accenderà nel corso dei mesi.

Supponiamo di trovarci nel caso estremo di un freddo incredibile per 1 mese al giorno e che il vostro riscaldatore da 3kW debba essere acceso ogni giorno 24 ore su 24. Consumeremo 31*24*3 = 2232kWh nell'arco del mese, cioè, a 21cts per kWh, una spesa totale di 468CHF, cioè, distribuita sui 12 mesi dell'anno, circa 40CHF al mese. E questo più o meno ogni 30 anni, sapendo che il clima si sta riscaldando. Negli altri anni, la resistenza non sarà mai utilizzata in modo globale o aneddotico.

A meno che non si commetta un errore, se il resistore è attivo per impostazione predefinita... si dovrà pagare il conto più salato della propria vita prima di capire cosa è successo.

Tutto questo discorso sulla resistenza vale solo nel caso di un sistema cosiddetto monovalente, cioè se la pompa di calore serve solo a fornire tutto il riscaldamento della casa. A volte ci sono sistemi bivalenti, cioè una caldaia o una stufa viene utilizzata come riserva per compensare la mancanza di potenza della pompa di calore quando fa molto freddo.

In genere, le pompe di calore funzionano con coefficienti di prestazione corretti fino a -7°C (per acqua riscaldata a 35°C, nel caso del riscaldamento a pavimento), al di sotto dei quali si deteriorano.

Per saperne di più sulle pompe di calore, consultate questi articoli:

Il consumo di una pompa di calore

Perché evitare la pompa di calore?

Come funziona una pompa di calore?

Julien G.

Julienlaureata in ingegneria meccanica e specializzata in ingegneria climatica dal 2009, è diventato uno scrittore specializzato in energie rinnovabili, con esperienza in pompe di calore e pannelli solari fotovoltaici per gli alloggi individuali.
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