Cos'è una pompa di calore solare termica: funzionamento, criteri di scelta e prezzo

La pompa di calore solare termica è la combinazione di due tecnologie che rispettano l'ambiente senza compromettere l'efficienza e il comfort termico degli occupanti: la pompa di calore e l'energia solare.

In questa guida pratica, diamo uno sguardo dettagliato alla pompa di calore solare termica: come funziona, i tipi di pannelli solari, i vantaggi e gli svantaggi, i criteri di scelta, come installarla, le sovvenzioni e i feedback degli utenti.

Che cos'è una pompa di calore solare termica?

La pompa di calore solare termica, talvolta chiamata anche pompa di calore solare o PAC solaire, è un sistema di riscaldamento e raffreddamento che combina l'azione dei pannelli solari termici (PST) e una pompa di calore aria-acqua (o acqua-acqua).

Obiettivo Garantire il comfort termico degli occupanti, ottimizzando il consumo energetico e riducendo le emissioni di gas serra (GHG) grazie all'utilizzo di una fonte di energia gratuita e rinnovabile.

Pompa di calore solare termica: come funziona?

La pompa di calore solare termica combina il meccanismo di una pompa di calore convenzionale con l'energia solare. Funziona in 7 fasi: 

1. Il ciclo inizia con la cattura dell'energia solare. I pannelli solari termici vengono installati sul tetto o in uno spazio aperto esposto al sole. Realizzati con materiali assorbenti, questi pannelli convertono l'energia solare in calore, che viene poi trasferito a un fluido di trasferimento del calore (solitamente acqua o una miscela di acqua e antigelo) all'interno dei tubi del pannello;
2. Riscaldato, Il fluido di trasferimento del calore scorre attraverso uno scambiatore. Il calore viene quindi trasferito a un altro fluido che riscalda l'aria o l'acqua nell'edificio; 
3. L'acqua riscaldata dallo scambiatore viene distribuita all'interno attraverso un circuito di riscaldamento o di condizionamento, di solito un radiatore, un riscaldamento a pavimento, ventilconvettori, ecc; 
4. L'energia solare termica in eccesso può essere immagazzinata in un serbatoio termico per essere utilizzata in seguito quando l'irraggiamento solare è insufficiente; 
5. In questo sistema, il ruolo della pompa di calore è quello di subentrare quando l'energia solare termica non è sufficiente a soddisfare le esigenze degli occupanti. La pompa di calore estrae calore dall'aria esterna, dal terreno o dall'acqua, a seconda del tipo, e lo trasferisce all'interno (riscaldamento), oppure estrae calore dall'interno e lo respinge all'esterno (raffreddamento).

Per garantire il corretto funzionamento dell'impianto, viene predisposto un sistema di controllo e regolazione per monitorare la temperatura ambiente e il fabbisogno energetico dell'edificio.

Pompa di calore solare termica: quali pannelli solari utilizzare?

La pompa di calore solare termica utilizza pannelli solari termici che assorbono il calore dai raggi solari e lo trasferiscono a un fluido termovettore che circola nel sistema. La pompa di calore solare termica non deve essere confusa con i sistemi del tipo "pompa di calore - pannelli fotovoltaici". In questo caso, i pannelli fotovoltaici alimentano la pompa di calore e gli altri elettrodomestici dell'abitazione tramite un inverter che trasforma la corrente continua in corrente alternata.

Infine, una pompa di calore solare termica può utilizzare pannelli ibridi, che combinano l'azione dei pannelli solari termici (pannello posteriore) e dei pannelli solari fotovoltaici (pannello anteriore).

Tipo di pannello solare	Come funziona	Vantaggi	Svantaggi
Pannelli solari termici	I pannelli solari termici assorbono il calore dai raggi solari e lo trasferiscono a un fluido termovettore che circola nel sistema.	Alta efficienza energetica per la produzione di calore. Meno costosi dei pannelli fotovoltaici e ibridi. L'energia termica può essere immagazzinata per essere utilizzata in seguito.	Non generare direttamente elettricità. Le prestazioni dipendono fortemente dalle condizioni atmosferiche e dall'irraggiamento solare.
Pannelli solari ibridi (PVT)	I pannelli solari ibridi combinano le tecnologie fotovoltaiche e termiche in un unico pannello.  Producono contemporaneamente elettricità e calore, consentendo di alimentare una pompa di calore e di generare elettricità per altri usi.	Produzione combinata di elettricità e calore. Maggiore efficienza energetica rispetto ai soli pannelli fotovoltaici o termici. Utilizzo ottimale dello spazio sul tetto.	Costi di installazione più elevati rispetto ai soli pannelli solari termici e fotovoltaici. Aumento della complessità del sistema che richiede una manutenzione più rigorosa.

Pompe di calore solari termiche: vantaggi e svantaggi

I vantaggi sono molteplici: risparmio energetico e basse emissioni di gas serra, soprattutto se la pompa di calore è abbinata a pannelli solari ibridi. Questa combinazione utilizza una fonte di energia gratuita e rinnovabile per riscaldare o raffreddare.

La pompa di calore solare termica è inoltre estremamente versatile, in quanto può essere utilizzata per il riscaldamento, il raffreddamento e la produzione di acqua calda sanitaria (ACS). Infine, ma non meno importante, la pompa di calore solare termica è un'apparecchiatura affidabile e collaudata, con una lunga durata di vita.

L'aspetto negativo è che la produzione oscilla a seconda della stagione, ma l'autonomia rimane molto interessante, con circa 80 %... a condizione che l'installazione sia eseguita secondo i più alti standard e che l'abitazione sia isolata in modo impeccabile (RE 2020).

Anche il costo iniziale dell'installazione è elevato, con una media di 13.000 euro esclusa l'installazione. Tuttavia, questo investimento è ridotto da sovvenzioni e programmi di finanziamento, oltre che dal risparmio energetico ottenuto nel lungo periodo.

Quali criteri devo utilizzare per scegliere la mia pompa di calore solare termica?

La scelta di ogni componente dell'impianto solare termico (pompa di calore - pannelli solari - sistema di controllo) richiede alcune conoscenze preliminari.

A meno che non siate molto esperti in materia, vi consigliamo vivamente di rivolgervi a un professionista che possa analizzare le vostre esigenze e consigliarvi l'attrezzatura più adatta. Tuttavia, ecco 6 criteri essenziali, forniti a titolo indicativo, per aiutarvi a fare una scelta consapevole: 

1. Tipo di pannello solare Per decidere il tipo di pannello solare da utilizzare con il proprio impianto solare termico, consultare la tabella precedente;
2. Tipo di fluido di trasferimento del calore Alcuni sistemi utilizzano acqua, altri una miscela di acqua e glicole (antigelo). Se vivete in una regione in cui le temperature scendono regolarmente sotto lo zero, vi consigliamo di utilizzare un fluido di trasferimento del calore antigelo per evitare che i tubi si congelino;
3. Tipo di pompa di calore Scegliete tra le pompe di calore aria-acqua, aria-aria, acqua-acqua e terra-acqua, a seconda della fonte di calore disponibile (aria, acqua, terra) e dell'uso previsto (riscaldamento, raffreddamento, produzione di acqua calda sanitaria). Nota: la pompa di calore aria-acqua è adatta alle regioni calde o temperate, mentre la pompa di calore geotermica offre prestazioni migliori nelle regioni fredde;
4. Coefficiente di prestazione COP: il COP è un indicatore dell'efficienza energetica di una pompa di calore. Più alto è il COP, più efficiente è la pompa di calore nel convertire l'energia elettrica in energia termica. Cercate una pompa di calore con un COP elevato per massimizzare il risparmio energetico (e approfittare delle sovvenzioni statali);
5. Sistema di regolazione e controllo Deve essere in grado di monitorare e regolare la temperatura in base alle condizioni atmosferiche e alle esigenze di riscaldamento o raffreddamento;
6. Compatibilità con altri sistemi di riscaldamento Se disponete già di un impianto di riscaldamento (caldaia, radiatori, riscaldamento a pavimento), verificate che la pompa di calore solare termica che state considerando sia compatibile con questo impianto;
7. La garanzia In genere si tratta di un periodo molto lungo per i pannelli solari (fino a 25 anni) e di 5-10 anni per le pompe di calore.

Come si dimensiona la pompa di calore solare termica?

Solo un professionista qualificato potrà darvi una risposta precisa... ma questo non significa che non possiate avere un'idea dell'ordine di grandezza. Ricordate il seguente principio: molto approssimativamente, un metro quadrato di pannelli solari termici riscalda una superficie di 10 m². Supponiamo che il pannello solare termico medio sia di 2 m² (in realtà può variare da 1,5 a 4 o addirittura 5 m², con una media di 2 m²): 

Superficie abitabile (m²)	Area del pannello solare termico (m²)	Numero di pannelli solari termici (2 m²/pannello)
50	5	2,5 (arrotondato a 3)
75	7,5	3,75 (arrotondato a 4)
100	10	5
125	12,5	6,25 (arrotondato a 6)
150	15	7,5 (arrotondato a 8)
200	20	10

Cosa c'è da sapere sull'installazione di una pompa di calore solare termica

I collettori solari termici devono essere installati da un professionista qualificato con la necessaria certificazione e competenza. In Francia, è necessario rivolgersi a un professionista riconosciuto come garante ambientale (RGE).

Installazione della pompa di calore solare termica

Inizierà valutando il sito per determinare la posizione ottimale per i pannelli solari e la pompa di calore. I pannelli solari devono essere rivolti a sud e angolati per massimizzare l'esposizione al sole. La pompa di calore, invece, deve essere installata in una posizione accessibile per facilitare la manutenzione e le riparazioni.

La pompa di calore solare termica può essere utilizzata per integrare un sistema di riscaldamento esistente, come una caldaia a gas o a gasolio. L'installatore deve assicurarsi che i due sistemi siano correttamente integrati e funzionino in modo ottimale. Nel dimensionamento dell'impianto, l'installatore dovrà tenere conto dello spazio abitativo, dell'isolamento dell'edificio, del clima della regione e delle esigenze di riscaldamento.

Quindi installerà i pannelli solari, la pompa di calore, il serbatoio dell'acqua calda e gli altri componenti in conformità alle specifiche del produttore e alle normative locali. Una volta completata l'installazione, metterà in funzione il sistema ed effettuerà i consueti controlli. L'installazione dura di solito una settimana (il lavoro da fare è molto!).

In generale, i collettori solari termici richiedono una manutenzione minima. Tuttavia, è necessario pianificare controlli regolari per garantire le prestazioni e la longevità del sistema ed evitare guasti importanti che minacciano la redditività dell'investimento. L'installatore fornirà le istruzioni per la cura e la manutenzione e indicherà la frequenza dei controlli del sistema.

Pompe di calore solari termiche: costi di installazione e durata di vita 

Come spiegato in precedenza, il costo di una pompa di calore solare termica si aggira intorno ai 13.000 euro, a cui si aggiungono costi di installazione tra i 4.000 e i 6.000 euro. La manutenzione annuale (obbligatoria in alcuni Paesi, come la Francia) costa tra i 150 e i 300 euro all'anno.

In termini di durata, i pannelli solari termici possono durare più di 30 anni, rispetto ai 15-20 anni di una pompa di calore.

Pompe di calore solari termiche: avete diritto a un aiuto per finanziare il vostro progetto

Diversi Paesi dell'UE offrono programmi di sostegno e finanziamento per incoraggiare le famiglie a passare all'energia pulita, in linea con l'obiettivo della neutralità delle emissioni di carbonio entro il 2050. Prendiamo ad esempio la Francia: 

• Il bonus energia, del valore compreso tra 5.000 e 10.000 euro, destinato alle famiglie a basso reddito per finanziare lavori di ristrutturazione o la sostituzione di un impianto di riscaldamento nell'ambito della transizione energetica;
• MaPrimeRénov" è un programma destinato ai proprietari-occupanti e ai locatori (e ai comproprietari a determinate condizioni) per finanziare i miglioramenti energetici delle loro abitazioni: isolamento, sostituzione del sistema di riscaldamento, installazione di una pompa di calore o di un sistema di ventilazione meccanica, ecc. L'importo varia in base al livello di reddito della famiglia, al tipo di lavoro eseguito e alla prestazione energetica successiva al progetto. Per le pompe di calore solari termiche, l'importo del sussidio può arrivare a 10.000 euro;
• Prestito Eco-rate 0: si tratta di un prestito senza interessi fino a 30.000 euro;
• Aiuti da parte delle autorità regionali e locali.

Infine, il governo francese applica un'aliquota IVA ridotta (10 %) alle apparecchiature a pompa di calore solare termica.

Opinioni e testimonianze: cosa pensano gli utenti della pompa di calore solare termica?

Non è facile fornire una panoramica esaustiva delle opinioni e delle testimonianze degli utenti di pompe di calore solari termiche, poiché le esperienze possono variare a seconda del modello, del produttore, della qualità dell'installazione e delle condizioni climatiche della regione. 

Tuttavia, ecco alcuni punti comuni che si ritrovano nei feedback degli utenti di collettori solari termici:

Il lato positivo è che:

1. Risparmio energetico utilizzando l'energia solare per riscaldare la casa e produrre acqua calda sanitaria, con bollette più basse e una maggiore indipendenza dai fornitori di energia;
2. Ecologia Molti utenti sono soddisfatti dell'impatto ambientale positivo delle loro pompe di calore solari termiche. Utilizzando l'energia solare, riducono il consumo di combustibili fossili e contribuiscono a combattere il cambiamento climatico... anche se il processo di produzione dei pannelli solari è criticato da alcuni utenti perché non molto rispettoso dell'ambiente;
3. Affidabilità Pompe di calore solari: gli utenti riferiscono in generale che le loro pompe di calore solari sono affidabili e richiedono poca manutenzione. Se ben progettati e correttamente installati, i sistemi durano per diversi decenni.

L'aspetto negativo è che:

1. Costo iniziale elevatoTuttavia, le sovvenzioni e i risparmi energetici ottenuti nel tempo accelereranno il periodo di ammortamento;
2. Dipendenza dalla luce solare Alcuni utenti segnalano prestazioni inadeguate durante gli inverni rigidi. In genere devono ricorrere a un sistema di riscaldamento supplementare per soddisfare il loro fabbisogno energetico;
3. Complessità dell'installazione.