La pompa di calore è diventata un'ottima alternativa ai tradizionali impianti di riscaldamento alimentati a metano o a gasolio. Questo sistema può sfruttare diversi tipi di energia come quella dell'acqua, dell'aria o del suolo. Oltretutto d'estate può anche essere utilizzato come condizionatore.

Questa soluzione permette di risparmiare a livello energetico ed economico, poiché può riscaldare l'abitazione e produrre acqua calda per i sanitari con un solo dispositivo.

Questa macchina funziona in modo inverso a quello naturale, cioè è in grado di trasferire calore da un ambiente freddo, detto sorgente fredda, come per esempio l'aria, l'acqua o il terreno esterni a un ambiente più caldo, detto pozzo caldo, ovvero un appartamento, di cui si vuole riscaldare l'aria o l'acqua.

Per compiere l'insieme di trasformazioni del ciclo termodinamico, la pompa di calore deve comunque essere alimentata con elettricità o combustibili. I consumi però sono ben diversi rispetto a quelli di un impianto tradizionale.

Come detto anche in precedenza, lo stesso dispositivo può funzionare sia come caldaia che come condizionatore d'aria e nel caso viene chiamato pompa di calore a ciclo invertibile.
A seconda del tipo di edificio, si può scegliere di installare un apparecchio monoblocco o split, cioè costituito da un'unità esterna e una interna. Quest'ultimo è indicato soprattutto per abitazioni con più locali.

La pompa di calore, nel suo funzionamento, provvede a trasportare calore da un livello inferiore a uno superiore di temperatura. Il sistema è costituito da un circuito chiuso percorso da uno speciale fluido frigorigeno che prima si espande e assorbe calore dall'aria, dall'acqua o dalla terra, dette sorgente fredda, poi viene compresso, aumenta la sua temperatura e infine viene ceduto all'ambiente da riscaldare.


Ora vediamo nel dettaglio come funziona questo sistema.
Nella prima fase il fluido refrigerante, proveniente dall'evaporatore sotto forma gassosa e a bassa pressione, viene compresso, aumenta di pressione e si riscalda. Nella fase successiva il fluido che viene dal compressore passa dallo stato gassoso a quello liquido e cede il calore accumulato all'aria o all'acqua che servono per alimentare il sistema di riscaldamento. A questo punto il fluido liquido attraversa una valvola di espansione, si trasforma in parte in vapore e si raffredda. Poi, nella quarta e ultima fase, il fluido assorbe calore dall'esterno ed evapora completamente. A questo punto il ciclo può ricominciare.

A seconda della sorgente fredda, il funzionamento del sistema cambia. Vediamoli nel particolare.

Sorgente Aria: Questo tipo di fonte ha il vantaggio di essere gratuita e sempre disponibile. L'aria può essere esterna o interna al locale dove viene installato l'impianto. Nel primo caso, bisogna tenere presente che la resa della pompa di calore diminuisce con il decrescere della temperatura della sorgente esterna. Nelle zone climatiche fredde, dipendere da questo tipo di impianto non è quindi vantaggioso dal punto di vista energetico ed economico. La resa è molto bassa e i consumi aumenta: diventa quindi necessario disporre di un ulteriore sistema di sbrinamento che entra in funzione se la temperatura scende a 0°C.
Più conveniente è l'impianto che sfrutta l'aria interna, più calda, che va comunque continuamente rinnovata con prese d'aria.

Sorgente Acqua: Garantisce ottime prestazioni, soprattutto perchè, rispetto all'aria, l'acqua di falda ha una temperatura quasi sempre costante, non influenzata dalle condizioni climatiche. Gli impianti ad acqua possono però essere più costosi rispetto a quelli ad aria, poiché oltre alle spese dell'alimentazione devono essere aggiunte anche quelle di adduzione. L'acqua necessaria ad alimentare la pompa di calore deve essere estratta dalle falde, dai fiumi o dai laghi e trasportata in prossimità dell'impianto.
L'impiego di questa sorgente è vantaggioso soltanto nelle zone dove è possibile sfruttare l'acqua a un costo abbastanza vantaggioso, in alternativa l'acqua può essere accumulata in serbatoi riscaldati da pannelli solari.

Sorgente Terra: Come l'acqua, anche il terreno garantisce uniformità di temperatura, ma gli impianti di questo tipo, detti anche pompe geotermiche sono i più costosi. Al costo della pompa di calore, infatti si aggiunge anche quello relativo al progetto, allo scavo e alla posa delle tubazioni.
L'impianto cambia a seconda che si possa sfruttare il letto roccioso sottostante o il terreno di superficie. Un impianto del primo tipo è adatto per piccoli lotti: l'installazione prevede l'inserimento nel terreno di una sonda geotermica verticale costituita da un tubo a U, a una profondità tra i 50 e i 350 m. Un impianto che sfrutta gli strati esterni con sonda orizzontale, invece, ha bisogno di un vasto territorio: rispetto alla superficie dell'abitazione da riscaldare è necessaria un'estensione dei tubi di 2-3 volte maggiore.

Le pompe di calore si differenziano, oltre che per il tipo di sorgente fredda usata, anche per il fluido caldo prodotto. Infatti dal funzionamento della macchina si può ottenere aria calda, che viene inviata direttamente agli ambienti da riscaldare, o acqua, utilizzata come acqua calda sanitaria o per alimentare l'impianto di riscaldamento che può anche essere a pannelli radianti (vedi rubrica SCELTA DEI RADIATORI).

In base alla combinazione tra la sorgente fredda e il fluido prodotto, esistono pompe di calore aria-aria, aria-acqua, acqua-aria, acqua-acqua, terra-aria e terra-acqua. A seconda di come viene alimentato il compressore, le pompe di calore sono poi dette elettriche, le più diffuse, o a gas; in ogni caso il consumo energetico è solo per il funzionamento del compressore. Infatti il calore gratuito prelevato dalla sorgente fredda è in ogni caso quantitativamente superiore a quello fornito dal compressore e l'energia totale fornita, cioè il calore, è maggiore di quella assorbita, in termini di corrente elettrica o di combustibile fossile.
In media, una pompa di calore che fornisce all'ambiente da riscaldare 3kWh di calore consuma circa 1 kWh di elettricità.

Il risparmio energetico aumenta se si sceglie di utilizzare l'impianto anche per la climatizzazione estiva. Le leggi sul risparmio energetico, 308/82, 9/91 e 10/91, riconoscono che l'impiego delle pompe di calore può contribuire a un uso razionale dell'energia. Inoltre, limitando il più possibile l'uso dei combustibili fossili, si riduce di conseguenza anche l'impatto ambientale. L'alimentazione elettrica del compressore non genera poi emissioni nocive. In media il risparmio economico annuale si può quantificare tra il 20 e il 50%, in base al combustibile che alimenta il compressore, rispetto al costo di una caldaia tradizionale.

L'efficienza di una pompa di calore è misurata dal coefficiente di prestazione, detto anche Cop, ovvero Coefficient of Performance. Il Cop indica il rapporto tra l'energia elettrica, o un'altra fonte che alimenta il sistema e l'energia fornita. A seconda della tipologia dell'impianto, il Cop è suscettibile di variazioni, anche se mediamente il valore si aggira intorno a 3.
Le pompe aria-acqua, hanno un Cop pari a 3-3,5, quelle con sonda geotermica pari a 4, mentre quelle acqua-acqua arrivano a 4,5.
Bisogna ricordare però che, l'efficienza di una macchina risulta tanto maggiore quanto più bassa è la differenza di temperatura tra l'ambiente da riscaldare e la sorgente fredda che si utilizza.