Differenza tra caldaia e pompa di calore

Quando si tratta di riscaldare edifici e produrre acqua calda, sono due le opzioni principali che emergono: le caldaie e le pompe di calore. Ma qual è la differenza tra la caldaia e la pompa di calore?

Sebbene entrambe abbiano lo stesso obiettivo, cioè fornire calore (la pompa di calore si occupa anche di raffrescare l’ambiente), il loro funzionamento e le caratteristiche sono notevolmente diverse.

In questo articolo esploreremo le principali differenze tra la caldaia e la pompa di calore e le loro implicazioni, dalla fonte di energia, ai consumi e alla sostenibilità ambientale.

Caldaia e pompa di calore: la differenza e a cosa servono

Le caldaie e le pompe di calore sono entrambi dispositivi utilizzati per riscaldare gli edifici e per produrre acqua calda. Tuttavia, funzionano in modi molto diversi e hanno diverse caratteristiche. 

In breve, la differenza tra caldaia e pompa di calore è evidente in termini di fonte di energia, efficienza energetica, uso delle risorse, possibilità di raffreddamento in estate e costi a lungo termine. La pompa di calore emerge come una scelta più sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico.

Vediamo nel dettaglio le principali differenze tra la caldaia e la pompa di calore:

Fonte di energia: la prima differenza tra caldaia e pompa di calore

• Caldaia a gas: Utilizza il gas naturale, il GPL o il gasolio come combustibile per generare calore bruciandolo ed emettendo fumi di scarico. Questo calore viene poi trasferito all’acqua o all’aria per il riscaldamento dell’edificio.
• Pompa di calore: Utilizza l’energia elettrica per trasferire il calore da una sorgente a bassa temperatura (come l’aria, il suolo o l’acqua) a una sorgente a temperatura più elevata per il riscaldamento. Le pompe di calore possono essere aerotermiche, geotermiche o idroniche a secondo se sfruttano il calore dell’aria, della terra o dell’acqua.

L’efficienza energetica:

• Caldaia a gas: Le caldaie a gas, anche se di ultima generazione, hanno un’efficienza limitata dalla loro stessa tecnologia (ormai obsoleta). Al massimo della loro efficienza non raggiungono mai neanche lontanamente quella di una pompa di calore e consumano combustibile fossile, il che può essere costoso e ha un impatto ambientale negativo.
• Pompa di calore: Le pompe di calore sono generalmente molto più efficienti dal punto di vista energetico, in quanto trasferiscono calore invece di generarne. Riducono i costi energetici e le emissioni di CO2 e, se alimentate da fonti di energia rinnovabile (solitamente solare fotovoltaico), fanno risparmiare ancora di più.

Uso delle risorse

• Caldaia a gas: Richiede l’approvvigionamento e la combustione di combustibili fossili, il che contribuisce all’esaurimento delle risorse naturali e all’inquinamento atmosferico.
• Pompa di calore: Usa l’energia elettrica, che può essere prodotta in modo sostenibile da fonti rinnovabili come il solare o l’eolico. Riduce la dipendenza da combustibili fossili.

Funzionamento in estate

• Caldaia a gas: Non può essere utilizzata per il raffreddamento degli ambienti in estate.
• Pompa di calore: le pompe di calore possono operare anche in modalità di raffreddamento, quindi possono essere utilizzate per riscaldare in inverno e raffreddare in estate.

Costi iniziali, costi di installazione e gestione negli anni

• Caldaia a gas: Di solito ha costi iniziali più bassi rispetto alle pompe di calore, ma costi di esercizio più alti dovuti alla necessità di controlli annuali in tema di sicurezza ed efficienza e dei condotti fumari.
• Pompa di calore: solitamente richiede un investimento iniziale più elevato, ma è più conveniente a lungo termine grazie ai minori costi operativi e di manutenzione.

Come funziona la pompa di calore? 

Una pompa di calore è un dispositivo che trasferisce il calore da una sorgente a bassa temperatura (ad esempio, l’aria esterna, il suolo o l’acqua) a una sorgente a temperatura più elevata (solitamente l’aria o l’acqua nell’edificio) per scopi di riscaldamento o raffreddamento. Il processo di funzionamento di una pompa di calore è basato sul principio della termodinamica e può essere suddiviso in quattro fasi:

1. Evaporazione: il refrigerante (una sostanza chimica che ha un basso punto di ebollizione) scorre attraverso un evaporatore all’interno o all’esterno dell’edificio, dove è a contatto con la sorgente di calore a bassa temperatura (ad esempio, l’aria esterna). In questa fase, il refrigerante assorbe calore dall’ambiente circostante e si evapora, diventando un gas a bassa pressione.
2. Compressione: il gas refrigerante vaporizzato viene quindi aspirato in un compressore, che aumenta la sua pressione e, di conseguenza, la sua temperatura.
3. Condensazione: il gas caldo ad alta pressione entra poi in un condensatore. In questa fase, il refrigerante rilascia calore all’ambiente circostante, aumentando la temperatura dell’aria o dell’acqua all’interno dell’edificio. Il refrigerante si condensa nuovamente in un liquido ad alta pressione.
4. Espansione: il liquido ad alta pressione passa attraverso un dispositivo di espansione (solitamente una valvola) che lo fa tornare a uno stato di bassa pressione e bassa temperatura, preparandolo per il ritorno all’evaporatore per un nuovo ciclo. Il processo di evaporazione e condensazione può quindi ripetersi continuamente.

Poiché gran parte dell’energia fornita alla pompa di calore viene utilizzata per il lavoro di compressione, il rapporto tra l’energia termica fornita e l’energia elettrica consumata è generalmente molto elevato. Questo rende le pompe di calore dispositivi molto efficienti dal punto di vista energetico per il riscaldamento.

Possono anche essere utilizzate in modalità di raffreddamento invertendo il ciclo per rimuovere il calore dall’interno dell’edificio.

Come funziona la caldaia?  

Le caldaie sono dispositivi utilizzati per riscaldare l’acqua o generare vapore. Il calore prodotto può essere utilizzato per riscaldare gli edifici, produrre acqua calda sanitaria o alimentare processi industriali. Il funzionamento delle caldaie può variare a seconda del tipo di caldaia, ma in generale, il processo di base coinvolge i seguenti passaggi:

• Alimentazione del combustibile: La caldaia richiede una fonte di combustibile per generare calore. Le caldaie possono utilizzare diversi tipi di combustibile, tra cui gas naturale, gasolio, carbone, legna, pellet, biomassa o persino elettricità. Il combustibile viene bruciato all’interno della caldaia.
• Combustione: Il combustibile bruciato all’interno della caldaia produce una fiamma. Questa fiamma riscalda un recipiente, noto come camera di combustione o bruciatore.
• Scambio di calore: L’energia termica prodotta nella camera di combustione viene trasferita all’acqua o al vapore, che circola attraverso uno scambiatore di calore all’interno della caldaia.
• Generazione di vapore o acqua calda: A seconda dell’applicazione, il calore può essere utilizzato per riscaldare l’acqua e produrre acqua calda o vapore. Nelle caldaie per riscaldamento, l’acqua calda prodotta viene distribuita attraverso l’impianto di riscaldamento.
• Controllo e regolazione: Le caldaie sono dotate di controlli per regolare il processo di combustione e la temperatura dell’acqua o del vapore prodotto.
• Tipologie di caldaie: le principali differenze risiedono nella fonte di combustibile e nell’applicazione. 

Ecco alcune tipologie comuni di caldaie:

• Caldaie a gas: Utilizzano il gas naturale o il gasolio come combustibile. Sono ampiamente utilizzate per il riscaldamento di edifici residenziali e commerciali.
• Caldaie a carbone: Bruciano il carbone per produrre calore. Tuttavia, stanno diventando sempre meno comuni a causa delle preoccupazioni ambientali legate alle emissioni di CO2.
• Caldaie a biomassa: Utilizzano materiali organici come legna, pellet o scarti agricoli come combustibile. Sono considerate più sostenibili.

Le caldaie possono variare anche in termini di dimensioni, efficienza e capacità, a seconda delle esigenze specifiche dell’utente finale. La scelta del tipo di caldaia dipende dalle esigenze di riscaldamento, dall’accessibilità ai combustibili e dai fattori economici ed ambientali.

Un sistema ibrido pompa di calore e caldaia è una buona idea?

Riteniamo che un sistema ibrido con caldaia e pompa di calore non sia mai una buona idea.

In particolare, un sistema ibrido potrebbe essere consigliato da qualche installatore o tecnico qualora si volesse cambiare solo il generatore in un edificio alquanto datato e avente un involucro molto poco isolato e non si volesse, o potesse, cambiare o ingrandire i termosifoni esistenti che si presentano di piccole dimensioni.

Nel suddetto caso per il riscaldamento degli ambienti e ancora di più per l’acqua calda sanitaria lavorerebbe almeno per il 90% del tempo la caldaia, senza alcun apporto significativo della pompa di calore. Specialmente se la pompa di calore installata, come spesso succede, di piccole dimensioni (5-7 kW) e magari senza l’installazione congiunta di uno o due accumuli di acqua che sono essenziali per poterla utilizzare al meglio.

Troviamo quindi che, anche in questi casi, non solo non sia consigliabile installare un sistema ibrido, ma che sia inutilmente costoso, sia per il prezzo iniziale che per i costi di manutenzione futuri (doppi). Per cui tanto vale installare solamente una buona caldaia e risparmiare sui costi di installazione iniziale.

Differenza tra caldaia e pompa di calore: quale conviene?

Abbiamo visto qual è la differenza tra la caldaia e la pompa di calore e come funzionano entrambi i dispositivi. È chiaro a questo punto che la scelta tra una caldaia a gas e una pompa di calore dipende da vari fattori, tra cui le condizioni climatiche, il budget, le fonti di energia disponibili e le preferenze personali.

Tuttavia, è indubbio che le pompe di calore, oltre ad avere la possibilità di riscaldare e raffrescare, a lungo termine sono più sostenibili dal punto di vista ambientale. E non solo: offrono un maggiore risparmio energetico e quindi economico.