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.

Questa guida pratica esplora in dettaglio la pompa di calore solare termica: come funziona, i tipi di pannelli solari, i vantaggi e gli svantaggi, i criteri di scelta, il processo di installazione, gli aiuti e il feedback degli utenti.

Che cos'è una pompa di calore solare termica?

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

ObiettivoL'obiettivo è 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 rinnovabile e gratuita.

Pompa di calore solare termica: come funziona?

La pompa di calore solare-termica combina il meccanismo della pompa di calore classica con l'energia solare. Il suo funzionamento può essere riassunto 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 passa 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 raffreddamento, 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 successivamente quando la luce 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, per trasferirlo all'interno (riscaldamento), oppure estrae calore dall'interno per respingerlo all'esterno (raffreddamento).

Per garantire il corretto funzionamento dell'impianto, è stato 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 dei 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, va notato che una pompa di calore solare termica può utilizzare pannelli ibridi, nella misura in cui combinano l'azione dei pannelli solari termici (facciata posteriore) e dei pannelli solari fotovoltaici (facciata 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. Possibilità di immagazzinare energia termica per un uso successivo.	Non generare direttamente elettricità. Le prestazioni dipendono fortemente dalle condizioni atmosferiche e dalla luce solare.
Pannelli solari ibridi (PVT)	I pannelli solari ibridi combinano le tecnologie fotovoltaiche e termiche in un unico pannello.  Producono elettricità e calore contemporaneamente, consentendo a una pompa di calore di essere alimentata mentre genera 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.

Pompa di calore solare termica: 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 sfrutta una fonte di energia rinnovabile e gratuita per riscaldare o raffreddare.

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

Il rovescio della medaglia è che il rendimento oscilla a seconda della stagione, ma l'autonomia rimane molto interessante, vicina agli 80 %... a patto che l'installazione sia eseguita secondo le regole del mestiere e che la casa sia isolata in modo impeccabile (RE 2020).

Da deplorare è anche l'elevato costo iniziale dell'installazione, che ammonta in media a 13.000 euro, esclusa l'installazione. Tuttavia, questo investimento è alleggerito da sovvenzioni e programmi di finanziamento, oltre che dai risparmi energetici ottenuti nel lungo periodo.

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

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

A meno che non siate esperti in materia, vi consigliamo caldamente 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 effettuare una scelta consapevole:

1. Tipo di pannello solare Per decidere quale tipo di pannello solare utilizzare con il proprio impianto solare termico, consultare la tabella qui sopra;
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 desiderato (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 consentire 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 si dispone già di un impianto di riscaldamento (caldaia, radiatori, riscaldamento a pavimento), verificare che la pompa di calore solare termica prevista sia compatibile con questo impianto;
7. La garanzia In genere è molto lungo per il pannello solare (fino a 25 anni) e da 5 a 10 anni per la pompa di calore.

Come si dimensiona la pompa di calore solare termica?

Solo un professionista qualificato potrà darvi una risposta precisa... il che non vi impedisce di avere un'idea dell'ordine di grandezza. Ricordate il seguente principio: molto approssimativamente, un metro quadrato di pannelli solari termici riscalderà una superficie di 10 m². Supponiamo che un 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

L'installazione della pompa di calore solare termica deve essere effettuata da un professionista qualificato con le necessarie certificazioni e competenze. In Francia, rivolgetevi a un professionista riconosciuto come garante ambientale (RGE).

Installazione della pompa di calore solare termica

Si inizia con una valutazione del sito per determinare la posizione ottimale dei pannelli solari e della pompa di calore. I pannelli solari devono essere rivolti a sud e angolati in modo da massimizzare l'esposizione al sole. La pompa di calore deve essere installata in una posizione accessibile per facilitare la manutenzione e la riparazione.

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. Per il dimensionamento, 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 l'impianto ed effettuerà i consueti controlli. Di solito l'installazione dura poco più di una settimana (è un sacco di lavoro!).

In generale, i collettori solari termici richiedono poca manutenzione. 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 vi fornirà le istruzioni per la cura e la manutenzione e vi informerà sulla frequenza dei controlli.

Pompa di calore solare termica: costo di installazione e durata di vita 

Come spiegato in precedenza, il costo di una pompa di calore solare termica è di circa 13.000 euro, a cui si aggiunge il costo dell'installazione, compreso tra 4.000 e 6.000 euro. La manutenzione annuale (obbligatoria in alcuni Paesi come la Francia) varia da 150 a 300 euro all'anno.

In termini di aspettativa di vita, i pannelli solari termici possono durare più di 30 anni, rispetto ai 15-20 anni della 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 di neutralità del carbonio per il 2050. Prendiamo ad esempio la Francia: 

• Il bonus energia, che ammonta a un importo compreso tra 5.000 e 10.000 euro per le famiglie più modeste, per finanziare lavori di ristrutturazione o la sostituzione di un sistema di riscaldamento nell'ambito della transizione energetica;
• MaPrimeRénov", un programma per proprietari-occupanti e locatori (e comproprietari a determinate condizioni) per finanziare i lavori di miglioramento energetico delle abitazioni: isolamento, modifica del sistema di riscaldamento, installazione di pompe di calore o ventilazione meccanica, ecc. L'importo varia a seconda del livello di reddito delle famiglie, del tipo di lavori eseguiti e della prestazione energetica successiva ai lavori. Per la pompa di calore solare termica, l'importo del premio può arrivare a 10.000 euro;
• Eco-prestito a tasso zero: si tratta di un prestito senza interessi fino a 30.000 euro;
• Aiuti dalle autorità locali, a seconda della regione e del comune.

Infine, si noti che il governo francese applica un'aliquota IVA ridotta (10 %) sulle 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 completa delle opinioni e delle testimonianze degli utenti delle 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 riscontrati 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, con una riduzione delle bollette e una maggiore indipendenza dai fornitori di energia;
2. Ecologia Molti utenti sono soddisfatti dell'impatto ambientale positivo della loro pompa di calore solare termica. Utilizzando l'energia solare, riducono il consumo di combustibili fossili e contribuiscono alla lotta contro il cambiamento climatico... anche se il processo di produzione dei pannelli solari viene criticato da alcuni utenti come non rispettoso dell'ambiente;
3. Affidabilità Pompe di calore solari: gli utenti riferiscono generalmente che le loro pompe di calore solari sono affidabili e richiedono poca manutenzione. Se progettati e installati correttamente, i sistemi durano per diversi decenni.

Il lato negativo è che:

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