Coefficienti di prestazioni e rendimenti delle pompe di calore

Il COP rappresenta il coefficiente di prestazione ed indica la quantità di lavoro prodotto rispetto all’energia utilizzata. In una pompa di calore (link all’articolo pompe di calore per piscine) fornisce dunque il rapporto fra il calore somministrato da una sorgente a temperatura più alta e il lavoro speso per fare ciò.

Coefficienti di prestazioni e rendimenti delle pompe di calore

La regola generale è che il rendimento delle pompe di calore è inversamente proporzionale alla differenza di temperatura tra sorgente fredda e pozzo caldo, dunque, maggiore è questa differenza di temperatura minore è il rendimento del sistema. Per questo motivo, le pompe di calore che sfruttano sorgenti fredde a temperature relativamente costanti, come il terreno e l’acqua, risultano di norma più efficienti rispetto a quelle che utilizzano sorgenti fredde estremamente variabili, come l’aria, e per le stesse ragioni, le pompe di calore hanno prestazioni migliori se abbinate a sistemi di riscaldamento funzionanti a basse temperature, come i pannelli radianti.

Esistono due parametri principali per misurare e valutare il rendimento di una pompa di calore: il COP e l’EER.

Il COP è il parametro che rappresenta il rapporto tra il calore utile fornito dalla pompa di calore e l’energia elettrica oppure il gas utilizzati per estrarre questo calore. Ci dà quindi fondamentali indicazioni sull’efficienza della pompa nella fase di riscaldamento.

Esso rappresenta un parametro variabile in base alla tipologia di pompa di calore (che approfondiremo più innanzi) e alla differenza di temperatura tra la fonte di calore e l’ambiente da scaldare. Per questa ragione, il calcolo del COP viene realizzato in condizioni standard di prova, con la pompa funzionante a pieno regime e con livelli di temperature prestabiliti. Si tratta però di risultati teorici: nella pratica è raro che le temperature raggiungano quelle di prova, lavorando più spesso a carichi parziali.

Inoltre il COP non dipende dalla taglia della macchina; quindi anche pompe di calore di piccola taglia assicurano comunque buoni rendimenti.

L’EER è un parametro simile al COP, ma rappresenta il rendimento delle pompe di calore nella fase di raffrescamento anziché in quella di riscaldamento.

Le pompe di calore: caratteristiche, tipologie, funzionamento

Dunque, le pompe di calore sono di macchine capaci di trasferire energia termica da una sorgente a temperatura più bassa ad una a temperatura più alta, utilizzando differenti forme di energia.

Facendo uso di sistemi particolarmente efficienti l’energia consumata è inferiore a quella impiegata da sistemi di riscaldamento tradizionali. Secondo la normativa europea in tema di energia, se il calore (energia termica) catturato da una pompa di calore eccede in maniera significativa la quantità di energia necessaria al suo funzionamento, esso è considerato rinnovabile.

Alcune pompe di calore possono anche funzionare per il raffrescamento estivo degli ambienti e in questo caso vengono dette reversibili.

Lo scaldacqua a pompa di calore è un’ulteriore applicazione della pompa di calore elettrica (link all’articolo omonimo), grazie a cui è possibile produrre ed accumulare l’acqua calda sanitaria in sostituzione dei comuni boiler elettrici.

Esistono pompe di calore di vario tipo, a seconda che prelevino calore dall’aria, dall’acqua o dal terreno.

Paragone tra coefficienti

Per giungere alla debita conclusione di tutto questo discorso, proviamo a fare dei confronti.

Il primo è il paragone tra COP della caldaia a gas e COP della pompa di calore elettrica, precisando che però per le pompe di calore a gas esiste un indicatore di efficienza specifico, il GUE, che la normativa italiana non considera, applicando il parametro del COP indistintamente: chiarimento importante, perché consente di comprendere che i bassi valori medi di COP delle pompe di calore a gas, rispetto a quelle elettriche, non sono indice di minore efficienza. Semplicemente, i due COP non sono parametri direttamente confrontabili: per le pompe elettriche il COP considera l’efficienza rispetto al kWh elettrico, mentre per le pompe a gas il GUE fa riferimento al potere calorifico inferiore del gas metano.

Detto questo, il COP delle pompe di calore elettriche presenta valori che vanno da 3 a 5. Un COP pari a 4 significa che, per ogni kWh elettrico speso, la pompa di calore ne fornisce ben 4 sotto forma di energia termica.

Invece le pompe di calore a gas hanno valori compresi tra 3,3 e 4,2 che sono direttamente confrontabili con l’efficienza (espressa in termini percentuali) delle caldaie a gas, per cui una pompa di calore a gas con COP pari a 3,52 equivale ad una caldaia a gas con efficienza del 352%.

Stesse considerazioni anche per l’EER, che viene utilizzato sia per le pompe di calore elettriche che per quelle a gas (per le quali sarebbe invece più corretto rifarsi al GUE).

Per quanto concerne i valori delle pompe di calore elettriche sono speculari a quelli del COP (il ché equivale a dire che questo tipo di macchine restituisce la stessa quantità di energia di riscaldamento e raffrescamento).

Per quanto concerne le pompe di calore a gas, le più efficienti hanno valori di EER superiori a 0,6 che, rapportato alle caldaie a gas (anche se queste ultime ovviamente non producono energia frigorifera), equivale ad un’efficienza del 60% in fase di raffrescamento.