I sistemi di climatizzazione a pompa di calore più diffusi in Italia ricorrono all’aria esterna come sorgente termica e presentano in generale il vantaggio della massima semplicità di realizzazione e installazione, a fronte di prestazioni energetiche soddisfacenti, grazie anche al clima temperato di cui gode il nostro Paese. Altri tipi di macchina utilizzano come sorgente di calore il terreno (geotermia) o acque di falda o superficiali (idrotermia) i quali possono mantenere livelli termici stagionali mediamente più favorevoli all’uso di pompe di calore rispetto all’aria esterna. Per contro il vantaggio energetico ottenibile dagli impianti geotermici o idrotermici può non essere tale da giustificare la complessità impiantistica e l’investimento economico che queste soluzioni impiantistiche comportano.

E’ quindi di sicuro interesse la ricerca di soluzioni impiantistiche con sorgenti di calore energeticamente vantaggiose ed economicamente sostenibili. Tra le tecnologie più interessanti ci sono i sistemi con pompa di calore elio assistita, che prevedono un accoppiamento tra la macchina e i pannelli solari, in modo che il calore fornito dai collettori venga utilizzato per integrare la pompa di calore. Questi sistemi possono essere molto vantaggiosi, in quanto permettono di valorizzare il calore a bassa temperatura fornito dai pannelli solari durante i mesi meno caldi. Tuttavia si tratta di impianti più complessi rispetto ai sistemi tradizionali, che richiedono progettazione e logiche di regolazione adeguate, al fine di non vanificare i buoni rendimenti dei diversi componenti.

L’obiettivo dell’attività di ricerca è quello di individuare una soluzione di configurazione e controllo di un impianto con pompa di calore affiancata a pannelli solari ibridi (PVT) o tradizionali, al fine dimassimizzare la frazione solare di energia utilizzata per la climatizzazione e il riscaldamento di acqua per usi sanitari, oltre che per la produzione di energia elettrica. In particolare, la componente innovativadi questo lavoro riguarda lo sviluppo di una configurazione di impianto ottimizzato per il clima italiano (fino ad oggi, infatti, la maggior parte dei sistemi presenti in letteratura sono stati investigati per climirigidi) e tecnicamente ed economicamente sostenibile.

La prima parte di questo rapporto riporta un’analisi dei lavori presenti in letteratura scientifica dedicata a soluzioni solari termiche per affiancare le pompe di calore nella produzione di energia termica. Nella seconda parte sono stati investigati, in ambiente TRNSYS, diversi sistemi di climatizzazione in grado di soddisfare i fabbisogni di un edificio monofamiliare, con l’obbiettivo di abbassare i consumi e limitare l’impatto ambientale a livello annuale. In particolare ci si è soffermati sull’analisi di un sistema integratocon pompa di calore dual-source elio-assistita da pannelli ibridi (PVT).

Parole Chiave: Pompa di calore; elio-assistita; indiretta; pannelli ibridi; doppio scambiatore.