La progettazione e la costruzione di un impianto di condizionamento basato su pompa di calore comporta la valutazione di aspetti critici importanti, per minimizzare il consumo di energia e l’impatto ambientale

In preparazione all’evento Heat Pump Technologies, che si terrà nei giorni 2 e 3 aprile all’Allianz MiCo di Milano, il 24 febbraio esperti del settore delle pompe di calore e stampa si sono incontrati per una tavola rotonda a cui hanno partecipato i rappresentanti di quattro studi di progettazione specializzati in grandi impianti basati su pompe di calore.

Durante il dibattito dedicato alle best practice sulle pompe di calore, sono stati sollevati diversi punti di attenzione legati a questa tecnologia, evidenziando aspetti fondamentali come la sicurezza dei nuovi gas refrigeranti, l'inquinamento acustico, l'utilizzo dell'acqua di falda e il conseguente innalzamento della temperatura. Questi temi sono stati approfonditi da esperti del settore: Luca Stefanutti, Direttore tecnico di Tekser, Roberto Zecchin, Advisor & Consultant di Manens, Maurizio Interrante, ingegnere di Lombardini22, e Michelangelo Ciani, Designer Engineer di Tekne. Le loro analisi hanno permesso di mettere in luce le sfide connesse all'adozione delle pompe di calore e le soluzioni possibili per un utilizzo più sostenibile ed efficiente.

Pompe di calore geotermiche: il problema del riscaldamento dell'acqua di falda

Le pompe di calore geotermiche rappresentano una delle soluzioni più efficienti e sostenibili per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici. Tuttavia, negli ultimi anni, il loro impatto ambientale, in particolare il riscaldamento dell'acqua di falda, molto utilizzato per esempio nell’area milanese, ha sollevato interrogativi e preoccupazioni. Questo fenomeno, se non adeguatamente gestito, potrebbe compromettere l'equilibrio termico delle risorse idriche sotterranee e ridurre l'efficienza degli impianti stessi.

Il problema è particolarmente sensibile con i sistemi a circuito aperto, in cui l’acqua di falda è prelevata direttamente, utilizzata per lo scambio termico e poi reimmessa nel sottosuolo. Il riscaldamento della falda altera l’ecosistema sotterraneo, costituito da specie batteriche e microrganismi, e può compromettere la qualità dell’acqua potabile, aumentando la proliferazione di batteri termofili. Inoltre, riduce l’efficienza dell’impianto.

Per mitigare questo problema, bisogna massimizzare la coibentazione degli edifici per ridurre la necessità di scambio di energia termica con l’acqua di falda. Ricorrere a pompe di calore ad aria, soprattutto per soddisfare i picchi termici in estate, e usare l’aria esterna invernale (free cooling). Inoltre, è utile sia distanziare adeguatamente i pozzi di prelievo sia ridurre o azzerare la reimmissione in falda dell’acqua riscaldata.

L’uso di gas non inquinanti ma potenzialmente pericolosi

Le pompe di calore necessitano di un fluido per trasferire il calore. In passato questo fluido era un gas refrigerante efficiente dal punto di vista termodinamico ma molto dannoso per l’ambiente.

“Le organizzazioni internazionali hanno quindi varato normative per vietare questi gas e sostituirli con altri meno dannosi” sottolinea Maurizio Interrante, ingegnere di Lombardini22. “Attualmente ci si orienta verso gas naturali, che però presentano altri problemi, come l’infiammabilità o la tossicità. L’orientamento è usare il propano (R290) nei piccoli sistemi residenziali, così la quantità di gas è ridotta. Questo gas può essere usato anche in condomini, con unità di produzione e di distribuzione ben separate, per evitare che il propano entri nelle abitazioni.”

Per quanto riguarda il teleriscaldamento, si può usare l’anidride carbonica (CO₂) o l’ammoniaca (NH₃), sfruttando impianti di distribuzione che già esistono in numerosi Comuni d’Italia. Per gestire in sicurezza i gas come il propano anche negli impianti più grandi, si possono considerare macchine modulari composte da molte piccole unità.

Il problema del rumore

Le unità esterne delle pompe di calore devono avere un ricambio d’aria molto importante, reso possibile da ventole e motori elettrici. Questi motori e l’aria messa in movimento dalle ventole producono rumore, una forma di inquinamento acustico destinato ad aumentare con la diffusione delle pompe di calore.

“Per risolvere - o almeno alleviare - questo problema, è necessario innanzitutto compiere un’analisi della macchina, poi effettuare misure precise, quindi implementare soluzioni che possano ridurre il rumore. I costruttori devono essere sensibilizzati a proposito di questo problema, così da produrre unità intrinsecamente più silenziose” fa notare Roberto Zecchin, Advisor & Consultant di Manens. “Per esempio, tramite l’adozione di ventole più grandi, che possono girare più lentamente a pari volume di aria messa in movimento. È anche utile modulare la velocità di rotazione, così da tenerla bassa nelle ore notturne.”

I progettisti devono adottare misure per l’abbattimento del rumore, come l’installazione delle unità esterne sui tetti, con le ventole rivolte verso l’alto. Di grande aiuto è l’impiego di materiali e di pareti fonoassorbenti, che possono racchiudere completamente la macchina e lasciare passare l’aria tramite feritoie e griglie che assorbono il rumore.

Queste misure comportano una perdita di efficienza, naturalmente, ma è un prezzo da pagare per non peggiorare il livello di inquinamento sonoro già elevato nelle grandi città e percepito come estremamente fastidioso nelle aree residenziali, soprattutto in quelle più tranquille.

L’importanza della formazione e della manutenzione

Progettare un impianto basato su pompa di calore è un lavoro complesso, che richiede la valutazione di molti aspetti e una simulazione completa di tutte le modalità di funzionamento. Serve quindi un bagaglio tecnico adeguato, che si acquisisce con una buona formazione di partenza e con l’esperienza sul campo.

La formazione deve interessare non solo i progettisti e gli installatori ma anche i manutentori, perché il loro ruolo è fondamentale. Un impianto, per funzionare correttamente anche a distanza di anni, deve essere oggetto di manutenzione da parte di personale qualificato e formato. Già oggi molti impianti non funzionano correttamente perché non viene fatta un’adeguata manutenzione.

“Oggi, grazie ai sistemi di monitoraggio da remoto, è possibile controllare il funzionamento dell’impianto, verificare i parametri e intervenire quando necessario” dice Luca Stefanutti, Direttore tecnico di Tekser. “Questo monitoraggio ha un suo costo, naturalmente, un costo che però è inferiore a quello della sostituzione o di una riparazione importante di un impianto lasciato andare in rovina.”

Best Practice: la transizione energetica è possibile

Durante la tavola rotonda sono stati presentati alcuni casi studio che hanno messo in evidenza come la pompa di calore possa rappresentare una soluzione efficace in diversi ambiti applicativi. I vari esempi illustrati hanno dimostrato le potenzialità di questa tecnologia nell'ottimizzare i consumi energetici e nel contribuire alla sostenibilità, adattandosi a contesti residenziali, industriali e commerciali.

Nel 2004 Manens ha inaugurato la nuova sede di Padova integrando soluzioni avanzate: frangisole, doppia facciata e pannelli radianti che sfruttano la struttura come massa termica. Il sistema centrale, una pompa di calore geotermica che preleva acqua da 16 pozzi da 100 m, ha poi richiesto nel 2018 un aggiornamento per utilizzare anche l’aria esterna e contenere il consumo energetico, a fronte di un non previsto aumento della temperatura dell’acqua sotterranea.

Tekser ha realizzato il progetto per il nuovo campus dell’Università Cattolica a Milano in due fasi. La prima, (20% dell’area totale), adotta una pompa di calore ad aria, poiché la geotermia non è praticabile a causa del terreno; la seconda prevede una pompa geotermica, con l’unità ad aria che sarà usata come supporto nei picchi estivi. Tuttavia, l’uso intensivo della falda milanese, già riscaldata da 15 a 16 - 17°C, evidenzia il rischio ambientale e la necessità di edifici ben isolati, che sfruttino l’aria esterna per il raffrescamento.

Lombardini22 ha riqualificato un ex supermercato, trasformandolo in spazi per uffici, palestra e ristorante. L’intervento ha riguardato il rifacimento dell’involucro e dell’impianto di climatizzazione, con pompe di calore che prelevano acqua da pozzi di 45 m, integrate da pompe ad aria per gestire i picchi. L’acqua usata è scaricata in una roggia in superficie per evitare il surriscaldamento della falda.

Infine, Tekne, operando in contesti storici come Palazzo Venezia a Milano, ha adottato soluzioni creative per superare vincoli architettonici, installando due pompe di calore polivalenti che condividono una rete di pozzi.

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