Pompe di calore a gas con motore endotermico: cosa sapere su normativa e sicurezza

Sulla scheda 4.4. del Libretto di impianto vengono indicate le voci da spuntare:

• Ad assorbimento per recupero di calore
• Ad assorbimento a fiamma diretta con combustione 
• A ciclo di compressione con motore elettrico o endotermico

Che differenza cìè tra le tre tipolofie di pompe di calore?

Le principali tipologie di pompe di calore per utilizzo residenziale in funzione della tipologia dell’alimentazione sono:
 Pompe di calore elettriche a compressione (le più diffuse);
 Pompe di calore ad assorbimento;
 Pompe di calore alimentate da motore a combustione interna/esterna.

Pompe di calore elettriche a compressione

La pompa di calore elettrica è costituta da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido (frigorigeno) che, in base alle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore.

Il circuito chiuso è costituito da:
1) un compressore il quale ha lo scopo di innalzare la temperatura e la pressione del fluido per renderlo idoneo allo scambio con l’ambiente che bisogna riscaldare. È necessario fornire il lavoro necessario a comprimere il fluido;
2) un condensatore, ossia  una batteria di scambio alettata. Il fluido, in uscita dal compressore (condizioni di alta pressione e temperatura) passa attraverso la batteria e cede calore all’ambiente da riscaldare. Durante questo processo il fluido condensa;
3) una valvola di espansione che ha lo scopo di ridurre la temperatura e la pressione del fluido

Pompa di calore ad assorbimento per recupero di calore

A differenza delle pompe di calore tradizionali che funzionano con l’elettricità, le pompe di calore ad assorbimento sono alimentate a gas oppure da una sorgente termica (solar cooling, ossia una tecnologia che permette di produrre freddo, sotto forma di aria condizionata o acqua refrigerata, a partire da una sorgente di calore, mediante l’abbinamento tra pannelli solari termici e una macchina frigorifera).

Il sistema ad assorbimento provvede all’aumento di pressione del fluido frigorigeno per azione termica, un bruciatore fornisce calore al fluido refrigerante, innescando così il ciclo. La fase della compressione viene sostituita dalle fasi di generazione e assorbimento.

Hanno la stessa funzione delle pompe di calore tradizionali: riscaldare un fluido secondario, normalmente acqua. Per farlo queste pompe di calore lavorano necessariamente con due sorgenti termiche una a bassa temperatura e una ad alta temperatura.

Il funzionamento di una pompa di calore ad assorbimento si basa essenzialmente su cinque fasi:

1. Generazione: il gas metano alimenta un bruciatore che a sua volta riscalda una refrigerante il quale evapora
2. Assorbimento: il refrigerante evaporato passa attraverso una sostanza assorbente che, in base alla temperatura e alla pressione, lo assorbe.
3. Dissoluzione: a questo punto si  forma una miscela
4. Evaporazione: la miscela viene raffreddata, provocando l’evaporazione del refrigerante.
5. Condensazione: un condensatore raffredda il refrigerante evaporato e lo trasforma in liquido.

La differenza maggiore tra le pompe di calore ad assorbimento e le pompe elettriche è l’assenza della fase di compressione. Infatti, in questa tipologia di macchine la fase di compressione è totalmente sostituita con due fasi distinte: la generazione e l’assorbimento. Si basano su reazioni chimiche o fisiche per ottenere il loro effetto di riscaldamento o raffreddamento.

Queste tipologie di pompe di calore sono particolarmente indicate in alcuni contesti:

• Case ed edifici di grandi dimensioni, come ville multipiano e condomini
• Zone con clima rigido soprattutto in inverno, dove il dispositivo raggiunge la sua massima efficienza
• Zone dove è presente il gas metano facendo attenzione a valutare il costi/benebici tra risparmio energetico e costo del carburante

Tipologie di pompe di calore ad assorbimento

Nel mercato degli impianti di climatizzazione  si possono trovare due tipologie di pompe di calore ad assorbimento, quella:

• a fiamma diretta dove l’alimentazione è data da una fiamma generata da gas naturale, GPL o biomasse, ideali per ambienti che richiedono un’operatività continua anche, per es., in caso di assenza di alimentazione elettrica.
• quella ad alimentazione indiretta che utilizza un fluido refrigerante (acqua calda o surriscaldata, vapori, prodotti di combustione di motori endotermici) come sorgente termica, adatte essenzialmente per applicazioni industriali e grandi edifici.

Pompa di calore a ciclo di compressione con motore elettrico o endotermico

Le pompe di calore a ciclo di compressione con motore endotermico  generalmente alimentato a gas rappresentano una soluzione tecnologica efficiente per la climatizzazione e la produzione di acqua calda, particolarmente adatta in contesti dove è disponibile il gas metano. In queste configurazioni, il motore a combustione interna viene utilizzato per azionare il compressore del fluido refrigerante, senza necessità di bruciatori interni. Questo consente di evitare alcune restrizioni legate alla normativa antincendio, pur rientrando in ambiti regolamentati.

Questa tipolgia di macchina  risulta essere una valida alternativa nelle riqualificazioni che prevedono la sostituzione di caldaie a gas, soprattutto per potenze elevate.
Il consumo prevalentemente di gas e la produzione di acqua
ad alta temperatura sono i vantaggi. Il costo di investimento e la manutenzione sono elevati, anche se può essere un buon sistema  dove è presente una scarca capacità di alimentazione elettrica.

Normative di riferimento

Queste pompe, anche se superano i 35 kW di potenza termica, non sono soggette al DM 12 aprile 1996 (prevenzione incendi per impianti termici). Tuttavia, quando la potenza nominale complessiva supera i 25 kW, si applicano le disposizioni del DM 13 luglio 2011, che riguarda l’installazione di motori a combustione interna in contesti civili e industriali.

Requisiti di sicurezza per pompe > 25 kW

In questi casi, è obbligatorio prevedere:

• Un dispositivo manuale per l’intercettazione del gas, posto all’esterno e chiaramente segnalato.
• Un pulsante di emergenza, facilmente accessibile, che arresti il motore e sezioni i circuiti elettrici non a bassa tensione.
• Estintori portatili omologati (classe 21-A, 113 B-C) in prossimità dell’impianto.

Requisiti costruttivi in funzione della potenza

✔️ Potenza tra 25 e 50 kW (impianto installato in edificio)

• Almeno una parete del locale deve affacciarsi su uno spazio aperto.
• Strutture con resistenza al fuoco REI 60.
• Altezza interna minima di 2,5 m (2,0 m sotto trave).
• Porte EI 60, autochiudenti e apribili verso l’esterno.
• Ventilazione naturale minima: 1/30 della superficie in pianta e 12,5 cm² per ogni kW.

✔️ Potenza da 50 a 10.000 kW

• Parete aperta su spazio esterno pari ad almeno il 15% del perimetro.
• Strutture con resistenza al fuoco REI 120.
• Altezze minime come sopra.
• Porte EI 120 autochiudenti.
• Ventilazione naturale: minimo 0,20 m² fino a 400 kW. Oltre i 400 kW, superficie ventilante calcolata con 12,5 cm² per ogni kW.

Pompe sotto i 25 kW

In questo caso non si applicano obblighi specifici di prevenzione incendi, ma restano comunque validi i requisiti di sicurezza elettrica e conformità:

• Obbligo di marcatura CE
• Obbligo di dichiarazione di conformità dell’impianto

Conclusione

Le pompe di calore con motore endotermico rappresentano una valida alternativa per applicazioni industriali e civili, ma è fondamentale rispettare la normativa vigente in base alla potenza installata. Una corretta progettazione e installazione garantisce efficienza energetica, sicurezza operativa e conformità normativa.