Come funziona una pompa di calore?

La pompa di calore è un sistema di riscaldamento e raffrescamento a basse emissioni di anidride carbonica che trasferisce il calore anziché generarlo, utilizzando l'energia presente nell'aria, nel terreno o nell'acqua per mantenere la casa confortevole tutto l'anno. Elementi come il costo dell’energia, la qualità dell’isolamento della casa e gli incentivi disponibili possono incidere in modo decisivo sull’efficacia di una pompa di calore nella tua abitazione. Questo articolo offre una guida completa, passo dopo passo, al funzionamento delle diverse pompe di calore, per conoscerne in modo più approfondito la tecnologia, i componenti, i costi, le modalità di installazione e i vantaggi offerti.

Cos’è una pompa di calore?

La pompa di calore è un innovativo sistema di riscaldamento e raffrescamento a basse emissioni di anidride carbonica che garantisce il comfort abitativo per tutto l'anno. Sta diventando sempre più popolare con il progressivo abbandono dei combustibili fossili e l’adozione di alternative basate sulle energie rinnovabili. L'aumento dei costi dell'energia, le politiche di decarbonizzazione e gli incentivi governativi hanno contribuito a spingere le vendite, che nel 2023 hanno superato i 20 milioni di unità a livello globale.

Le pompe di calore offrono vantaggi ambientali ed economici. Se alimentate da energia rinnovabile, possono ridurre le emissioni di gas serra delle famiglie fino al 75%, con costi di gestione inferiori lungo tutta la vita utile.

A differenza delle caldaie tradizionali, che bruciano combustibili fossili, le pompe di calore estraggono l'energia termica dall'aria, dal terreno o dall'acqua e la trasferiscono all'interno per offrire riscaldamento e acqua calda più sostenibili.

Ma non è tutto. Sono progettate in modo da poter invertire il processo di riscaldamento per fornire raffrescamento in estate, offrendo così riscaldamento, acqua calda sanitaria e climatizzazione in un unico sistema compatto.

La versatilità, l'efficienza e la sostenibilità stanno cambiando il modo in cui i proprietari di casa si approcciano al riscaldamento e al raffrescamento, e la pompa di calore sta emergendo come tecnologia leader nel futuro del comfort domestico.

L’ABC delle pompe di calore: spostare il calore, non produrlo

L’aspetto veramente geniale della pompa di calore è la capacità di spostare il calore, invece di generarlo. Mentre una caldaia a gas deve creare calore bruciando combustibili fossili, una pompa di calore estrae l'energia termica esistente dall'aria, dal terreno o dall'acqua e la trasferisce dall'esterno all'interno, anche quando le temperature esterne sono basse.

Funziona un po’ come un frigorifero al contrario. Mentre un frigorifero estrae il calore dal suo scompartimento e lo espelle in cucina (lasciando l'aria fredda residua al suo interno), la pompa di calore preleva il calore dall'esterno e lo distribuisce all'interno dell'abitazione.

Poiché il processo utilizza calore già esistente, la pompa di calore è fondamentalmente più efficiente dei sistemi che bruciano combustibile. Clicca qui per saperne di più sulle differenze tra pompa di calore e caldaia.

Con la pompa di calore si ottengono da 3 a 5 kW di calore per ogni kW di elettricità consumato, ovvero più di cinque volte l'energia immessa.

Questa efficienza si traduce in un significativo risparmio energetico per i proprietari di casa, in particolare se gli edifici sono ben isolati, e dimostra perché le pompe di calore stanno diventando la tecnologia preferita per il riscaldamento residenziale in tutto il mondo.

I componenti principali della pompa di calore

Ogni pompa di calore residenziale è composta da quattro elementi essenziali che rendono possibile il processo di trasferimento del calore.

• Refrigerante: il fluido di lavoro che alimenta il ciclo
• Scambiatori di calore: l’evaporatore assorbe il calore alla fonte e il condensatore lo rilascia in casa
• Compressore: aumenta la pressione e la temperatura del refrigerante
• Valvola di espansione: riduce la pressione per riavviare il ciclo

Fase per fase: come funziona una pompa di calore

La pompa di calore funziona in un ciclo continuo che si sviluppa in quattro fasi.

• Fase 1: il refrigerante all'interno dell'evaporatore assorbe il calore dall'aria, dal terreno o dall'acqua e passa allo stato gassoso
• Fase 2: il compressore aumenta la pressione e la temperatura del refrigerante, intensificandone il contenuto energetico
• Fase 3: il calore concentrato viene trasferito nel circuito del refrigerante o dell'acqua dell'edificio attraverso il condensatore
• Fase 4: la valvola di espansione abbassa la pressione e la temperatura del refrigerante, che è così pronto a riavviare l'intero processo.

In modalità raffrescamento, il processo è invertito.

Tipologie di pompe di calore: ad aria, geotermiche, ad acqua e ibride

Esistono tre tipi principali di pompe di calore, diversi in base alla fonte di estrazione dell'energia: aria, terra e acqua. Esiste poi un'opzione ibrida, che combina una pompa di calore con una caldaia tradizionale per una soluzione flessibile e transitoria.

Pompe di calore ad aria (ASHP)

Le pompe di calore ad aria estraggono il calore dall'aria esterna, anche a temperature ben al di sotto dello zero, e lo trasformano in un efficiente riscaldamento domestico. Possono essere aria-aria (collegate a climatizzatori per il riscaldamento o il raffrescamento dell'ambiente), o aria-acqua (collegate a emettitori idronici, come i radiatori e il riscaldamento a pavimento), garantendo comfort e risparmi economici tutto l'anno con un consumo minimo di elettricità.

Le ASHP sono il tipo di pompa di calore più comune in ambito residenziale, in quanto sono generalmente molto facili da installare, con due unità (una interna e una esterna) che di solito possono essere installate senza bisogno di importanti lavori strutturali.

Un altro punto di forza è il rendimento energetico. I moderni modelli di pompa di calore ad aria con Inverter possono produrre una quantità di calore fino a cinque volte superiore all'elettricità che consumano.

Pompe di calore geotermiche (GSHP)

Le pompe di calore geotermiche, dette anche a sorgente terrestre, sfruttano le temperature più stabili del terreno (normalmente intorno a 0-10°C) per fornire riscaldamento e raffrescamento residenziale efficienti. Queste pompe di calore sono capaci di prestazioni straordinariamente stabili tutto l'anno, con un'efficienza che in alcuni casi può raggiungere il 400%.

Possono ridurre i costi di riscaldamento del 40-60% e hanno una durata di vita spesso superiore ai 20 anni. Le sfide principali di questa tecnologia sono rappresentate da complessità e costi, poiché l'installazione richiede la posa di circuiti orizzontali a terra o l’inserimento di sonde verticali nel terreno.

Tuttavia, per i proprietari di case che guardano al lungo termine, per i costruttori che progettano abitazioni a basse emissioni o per le zone con inverni molto rigidi, dove le temperature scendono regolarmente fino a -30°C, l'investimento in una pompa di calore geotermica risulta vantaggioso grazie a costi di esercizio inferiori, alla buona affidabilità e a pratiche edilizie più sostenibili.

Pompe di calore ad acqua (WSHP)

Le pompe di calore ad acqua prelevano energia termica da corpi idrici come laghi, stagni o pozzi a circuito chiuso per fornire riscaldamento e raffrescamento degli ambienti interni.

Queste soluzioni di riscaldamento e raffrescamento a basse emissioni di anidride carbonica sono tra le più efficienti disponibili, soprattutto quando sono configurate in unità modulari autonome, che possono servire singole zone.

Questi sistemi offrono un controllo preciso della temperatura e bassi costi di esercizio stagionali, e risultano ideali per complessi residenziali o edifici a uso misto.

Pompe di calore ibride

Le pompe di calore possono inoltre essere collegate alle caldaie a gas esistenti, consentendo di ridurre il consumo di gas senza sostituire l'intero sistema di riscaldamento.

In una configurazione ibrida, la pompa di calore gestisce in modo efficiente la maggior parte del riscaldamento quotidiano, mentre la caldaia interviene durante i picchi di richiesta o in caso di temperature esterne particolarmente rigide. Alcuni sistemi di riscaldamento ibridi utilizzano la caldaia a gas per l'acqua calda sanitaria, eliminando la necessità di un serbatoio separato.

L'approccio a doppia fonte ottimizza automaticamente il funzionamento in base alle condizioni: la pompa di calore viene usata quando le temperature sono più miti o l'elettricità è più economica, mentre la caldaia interviene in modo affidabile quanto il clima è più rigido.

È la soluzione ideale per le zone in cui gli inverni sono miti, o semplicemente per chi desidera ridurre la propria dipendenza dai combustibili fossili.

Pompe di calore aria-acqua e aria-aria a confronto

Aspetto	Pompa di calore aria-acqua	Pompa di calore aria-aria
Funzione primaria	Riscalda l'acqua destinata a radiatori, riscaldamento a pavimento e serbatoi dell'acqua calda sanitaria	Riscalda o raffresca direttamente l'aria degli spazi abitativi
Tipo di riscaldamento	Riscaldamento radiante a bassa temperatura	Riscaldamento e raffrescamento istantanei dell’aria
Capacità di raffrescamento	Di solito richiede un sistema separato	Funzione di raffrescamento integrata
Complessità dell'installazione	Più complessa, per via dell'impianto idraulico	Più facile e compatta
Integrazione in un sistema esistente	Necessita di radiatori o di un impianto di riscaldamento a pavimento esistenti	Può essere installata in configurazioni singole o multizona
Spazio richiesto	Sistema piuttosto ingombrante, necessita di spazio per i serbatoi e le tubature dell'acqua	Sistema compatto, senza serbatoi
Acqua calda sanitaria	Caratteristica standard	Opzionale, se il produttore consente il collegamento al serbatoio dell'acqua calda sanitaria
Ideale per	Case che necessitano di riscaldamento confortevole e a bassa temperatura	Case che necessitano di riscaldamento e raffrescamento rapidi e flessibili

Quanto sono efficienti le pompe di calore? Il concetto di SCOP

L’unità di misura delle prestazioni della pompa di calore è il coefficiente di prestazione stagionale (Seasonal Coefficient of Performance, SCOP). Questo valore esprime l'efficienza di una pompa di calore nell'arco di un'intera stagione di riscaldamento e confronta il calore totale prodotto con l'energia elettrica consumata: ciò che esce rispetto a ciò che bisogna immettere.

Ad esempio, se a fronte di 1kWh di elettricità consumata si generano 4kWh di calore, lo SCOP è pari a 4, con un'efficienza del 400%.

Esistono alcuni semplici accorgimenti da adottare per garantire che il sistema a pompa di calore funzioni nel modo più efficiente possibile. Per saperne di più, puoi leggere questo articolo su cinque modi per sfruttare al meglio una pompa di calore aria-aria.

Efficienza delle pompe di calore rispetto a caldaie a gas e riscaldamento elettrico

Se stai valutando il passaggio a una pompa di calore, può essere utile confrontarla con il tuo attuale impianto (caldaia a gas o sistema elettrico a resistenza) dal punto di vista delle prestazioni energetiche: il valore SCOP può aiutarti in questa analisi.

Una pompa di calore Daikin, ad esempio, è in grado di convertire il 300%-400% dell'energia immessa, producendo in genere 3-4kWh di calore a partire da 1kWh di elettricità.

Le moderne caldaie a gas a condensazione, al contrario, funzionano in genere con rendimenti molto più bassi, compresi tra il 99 e il 109%.

Riscaldamento e raffrescamento in un unico sistema

Come abbiamo già accennato, il vantaggio di una pompa di calore è che il processo può essere invertito per fornire un raffrescamento efficiente in estate, senza bisogno di un climatizzatore separato.

Questo sistema è perfetto per i paesi europei in cui, a seconda delle stagioni, sono necessari sia il riscaldamento che il raffrescamento, in particolare in un contesto in cui le temperature estive continuano a salire. Per ottimizzare il consumo energetico in estate, le pompe di calore possono essere facilmente collegate ai pannelli solari.

Refrigeranti e sicurezza nelle pompe di calore

I refrigeranti sono i fluidi di lavoro che permettono il trasferimento dell’energia termica durante il passaggio tra stato liquido e gassoso. Questi composti specializzati circolano all’interno delle serpentine degli scambiatori di calore, evaporando a bassa pressione per assorbire calore e condensando ad alta pressione per rilasciarlo altrove.

I requisiti di sicurezza variano a seconda del tipo di refrigerante; è pertanto essenziale che i tecnici addetti all’installazione della pompa di calore siano certificati e competenti nelle corrette procedure di manipolazione.

Contributi e incentivi per le pompe di calore

Mentre i governi si adoperano per raggiungere l’obiettivo zero emissioni, in tutta Europa sono stati introdotti numerosi programmi di sovvenzioni e incentivi finanziari per aiutare i proprietari di casa a sostenere i costi iniziali per l'installazione delle pompe di calore.

I criteri di ammissibilità e l'entità delle sovvenzioni disponibili variano da paese a paese. Per saperne di più, consulta la nostra guida ai piani di incentivazione locali per le pompe di calore.

I requisiti di installazione di una pompa di calore

I requisiti di installazione delle pompe di calore variano a seconda della tipologia; in questo articolo ci concentreremo sulle pompe di calore ad aria (ASHP), il sistema più comune per le applicazioni residenziali.

• Rumorosità: l'unità esterna delle moderne pompe di calore ad aria ha una rumorosità, in funzione, di circa 40-60 decibel, paragonabile a quella di una conversazione pacata; è comunque necessario pensare attentamente a dove posizionarla per ridurre al minimo l'impatto visivo e acustico sui vicini.
• Permessi necessari: i regolamenti urbanistici europei generalmente consentono l’installazione delle pompe di calore nell’ambito dei diritti di edilizia libera, ma è necessario verificare le regole specifiche relative alle dimensioni delle unità e alle distanze dai confini presso l’autorità locale preposta. Per gli edifici storici o vincolati potrebbero essere richieste autorizzazioni aggiuntive.
• Spazio interno: le dimensioni delle unità interne sono paragonabili a quelle di una normale caldaia. Potrebbe però essere necessario installare anche un serbatoio di accumulo per l'acqua calda sanitaria.
• Livello di isolamento: con un calcolo professionale delle dispersioni termiche puoi accertarti che il sistema sia dimensionato correttamente per la tua casa, anche in base al livello di isolamento, considerando che un buon isolamento contribuisce a massimizzare l'efficienza della pompa di calore.
• Installatori certificati: nella maggior parte dei paesi l’installazione deve essere affidata per legge a professionisti certificati, a maggior ragione se si usufruisce di programmi di incentivazione. Trova un installatore certificato vicino a te.

Comandi intelligenti e suddivisione in zone

Un altro vantaggio delle pompe di calore è che possono essere integrate con i sistemi di domotica, come Google Home, così puoi gestire il livello di comfort in base al tuo stile di vita.

È possibile creare programmi personalizzati, regolare le impostazioni da remoto, riscaldare diverse aree della casa in modo indipendente e monitorare il consumo energetico in tempo reale.

I sistemi avanzati regolano automaticamente le temperature di mandata in base alle condizioni atmosferiche, massimizzando l'efficienza senza che tu debba pensarci.

Scopri di più sulle opzioni di controllo intelligente di Daikin e come possono semplificare il tuo comfort quotidiano.

Costi della pompa di calore

Il costo di acquisto e installazione di una pompa di calore può variare notevolmente a seconda del tipo. In ogni caso, però, i costi di esercizio sono altamente competitivi, con periodi di ammortamento medi di 5-10 anni, a seconda del clima, dei prezzi dell'energia e degli incentivi disponibili.

Scopri i potenziali risparmi offerti dalla pompa di calore leggendo il nostro confronto tra i costi di gestione di una pompa di calore e di una caldaia.

Manutenzione e vita utile della pompa di calore

Questo ci porta a parlare della manutenzione e della vita utile, due fattori spesso trascurati ma importanti quando si considerano il funzionamento e il costo delle pompe di calore.

Le pompe di calore ad aria di produzione europea durano in genere 15-20 anni, mentre i sistemi geotermici possono arrivare anche a 25 anni, il doppio della durata media delle caldaie a gas.

Sono particolarmente robuste e richiedono quindi interventi di manutenzione e riparazione minimi. Si consiglia una manutenzione annuale a cura di un professionista per le attività essenziali, come il controllo del livello del refrigerante, la pulizia della batteria, la calibrazione del sistema e la pulizia dei filtri, secondo necessità. Questi controlli di routine contribuiscono a garantire che la pompa di calore continui a funzionare alla massima efficienza il più a lungo possibile.

La tua casa è adatta a una pompa di calore?

Le pompe di calore funzionano bene in molte tipologie di immobili, dalle nuove costruzioni agli edifici storici ristrutturati.

Nuove costruzioni: una casa di nuova costruzione offre la flessibilità di progettare il sistema ottimale per il comfort domestico, includendo eventuali integrazioni con energie rinnovabili, come il fotovoltaico, le batterie di accumulo e la ricarica per veicoli elettrici.

Riqualificazioni: le pompe di calore possono essere aggiunte a posteriori in diversi tipi di immobili, tra cui case unifamiliari, bifamiliari, a schiera e appartamenti.

Case di campagna: le pompe di calore rappresentano una soluzione particolarmente valida nelle case di campagna prive di allacciamento al gas, perché eliminano la dipendenza dal gasolio e riducono in modo significativo i costi di riscaldamento.

Per saperne di più, consulta la nostra guida alla compatibilità delle pompe di calore con le abitazioni esistenti.

Pompe di calore e riduzione delle emissioni di anidride carbonica

Naturalmente, uno dei motivi principali per cui l'adozione delle pompe di calore viene caldeggiata è la significativa riduzione delle emissioni di gas serra rispetto ai sistemi di riscaldamento basati sui combustibili fossili.

Il Joint Research Centre dell’UE stima che sostituire un terzo degli 86 milioni di caldaie residenziali a combustibili fossili presenti in Europa con pompe di calore potrebbe ridurre i consumi energetici delle abitazioni del 36% e le emissioni di CO₂ del 28%.

Le pompe di calore già installate in Europa evitano ogni anno il consumo di 5,5 miliardi di metri cubi di gas e 112 megatonnellate di emissioni di CO₂.

L’abbinamento a fonti di energia rinnovabili

Per ridurre davvero i costi energetici e la dipendenza dai combustibili fossili, è possibile abbinare la pompa di calore ad altre fonti energetiche rinnovabili.

L'aggiunta di pannelli fotovoltaici e di batterie di accumulo, ad esempio, consente di ottenere edifici a energia quasi zero, garantendo al contempo un risparmio e un'indipendenza energetica senza precedenti.

Le case europee che abbinano fotovoltaico e pompa di calore hanno risparmiato il 62-84% sulla bolletta energetica nel 2022, con risparmi che hanno raggiunto i 3.700 euro all'anno in Germania, Spagna e Italia.

Case study: una casa di famiglia alimentata da una pompa di calore

La famiglia Schmidt, residente in Baviera, ha sostituito una caldaia a gas vecchia di 15 anni con un sistema a pompa di calore ad aria Daikin nel 2023, ottenendo notevoli miglioramenti in termini di comfort e risparmio economico.

La loro villetta di 150m², costruita nel 1995 con migliorie recenti a livello di isolamento, consumava in precedenza 18.000 kWh all’anno per il riscaldamento, con una spesa di 1.800 euro. Con l’installazione di una pompa di calore da 12.000 euro (spesa ridotta a 4.500 euro grazie agli incentivi statali), i consumi annuali di elettricità sono passati ad appena 6.000 kWh.

Grazie a una tariffa ecologica di 0,28 €/kWh, i costi annuali di riscaldamento sono scesi a 1.680 euro.

Ora possono godere di temperature costanti in tutta la casa, con il vantaggio di un raffrescamento estivo che elimina la necessità di utilizzare unità di climatizzazione portatili. La signora Schmidt apprezza particolarmente il controllo tramite app per smartphone, che le permette di regolare il riscaldamento prima di tornare a casa dal lavoro.

Sono stati necessari solo piccoli aggiornamenti ai termostati per integrare il sistema con i radiatori esistenti e l’intera installazione è stata completata in appena due giorni.

Sfatiamo i miti più comuni sulle pompe di calore

Ci sono alcuni miti sulle pompe di calore che continuano a circolare, nonostante siano infondati oppure obsoleti, visti i progressi notevoli di questa tecnologia. Eccone tre in cui ci imbattiamo regolarmente.

Il mito: le pompe di calore non funzionano nei climi freddi.
La realtà: c'è calore nell'aria fino a 1 Kelvin (-273°C). Le moderne pompe di calore per climi freddi possono funzionare in modo efficiente a temperature fino a -28°C, grazie ai compressori a velocità variabile e alla tecnologia a iniezione di vapore. Sono infatti molto diffuse in paesi come la Svezia, la Finlandia e la Norvegia, dove il 40% delle case ne è dotato.

Il mito: le pompe di calore sono troppo costose.
La realtà: non sempre si considerano i risparmi a lungo termine e i vari programmi di incentivi disponibili per compensare l'investimento iniziale. La gestione e la manutenzione delle pompe di calore, ad esempio, comportano spese annuali inferiori rispetto alle caldaie a gas.

Il mito: le pompe di calore non possono produrre acqua calda.
La realtà: le pompe di calore possono essere integrate con i serbatoi di accumulo dell’acqua calda esistenti per riscaldare l'acqua sanitaria fino a 75°C.

Domande frequenti sulle pompe di calore

In questo articolo abbiamo affrontato molti argomenti, ma ecco alcune domande finali che ci vengono poste di frequente.

Come funziona una pompa di calore in condizioni di gelo?
Le pompe di calore europee moderne utilizzano compressori avanzati a velocità variabile e sistemi a iniezione di vapore per funzionare efficacemente fino a temperature di -28°C.

La pompa di calore può riscaldare sia l'acqua che gli ambienti?
Sì. Le pompe di calore forniscono in modo efficiente sia il riscaldamento degli ambienti sia l'acqua calda sanitaria, che scaldano in genere a 75°C.

Dovrò sostituire tutto l’impianto di riscaldamento?
No, la maggior parte delle soluzioni funziona sfruttando i radiatori e le tubature esistenti, anche se in alcuni casi potrebbe essere utile sostituire i radiatori per ottenere il massimo dell’efficienza.

Che costi comporta la pompa di calore in termini di elettricità?
L'efficienza del 300-400% di una pompa di calore significa che consuma da tre a quattro volte meno energia rispetto ai riscaldatori elettrici. Se abbinata a tariffe elettriche a fasce orarie e pannelli solari, i costi di esercizio risultano generalmente inferiori rispetto al riscaldamento a gas.

Quanto sono rumorose le pompe di calore?
Le unità moderne producono livelli sonori di circa 38 decibel a tre metri di distanza durante il normale funzionamento; sono più silenziose della maggior parte delle caldaie a gas, con un rumore paragonabile a quello di un sussurro.

Punti chiave: come funziona una pompa di calore?

Le pompe di calore stanno definendo il futuro del riscaldamento domestico europeo, offrendo un comfort costante e riducendo significativamente le emissioni di anidride carbonica e i costi energetici. Funzionano trasferendo il calore esistente invece di generarlo, uno dei modi più intelligenti ed efficienti per ottenere una casa sostenibile. Con i progressi della tecnologia e l'adozione sempre più frequente, questa tecnologia è destinata a svolgere un ruolo ancora più centrale nella creazione di case future a basso costo e sostenibili.

• Le pompe di calore forniscono un riscaldamento e un raffrescamento efficienti e a basse emissioni, trasferendo il calore anziché generarlo.
• Le diverse tipologie disponibili (ad aria, geotermiche, ad acqua e ibride) offrono soluzioni flessibili per adattarsi a qualsiasi abitazione.
• Le pompe di calore possono ridurre notevolmente le emissioni di CO₂ delle famiglie, soprattutto se abbinate a energie rinnovabili.
• Le pompe di calore stanno plasmando il futuro del comfort domestico sostenibile.

Hai deciso di fare il grande passo?

Se pensi sia arrivato il momento di unirti alla rivoluzione dell'energia pulita in Europa, ti invitiamo a scoprire la nostra gamma completa di pompe di calore aria‑acqua, aria‑aria e geotermiche. Offriamo soluzioni su misura per ogni tipo di casa.

Contatta il rivenditore Daikin locale per dare inizio a una nuova era, all’insegna di bollette energetiche ridotte, un maggiore comfort e un impatto ambientale ridotto, e metti al riparo la tua casa dalle fluttuazioni dei costi dei combustibili.