Heat pumps in the renovation of buildings: insights from a regional scale techno-economic and environmental assessment

Il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici sono responsabili di una percentuale rilevante (30-40%) della domanda mondiale di energia, pertanto la riduzione delle emissioni dei gas ad effetto serra (greenhouse gas, GHG) e delle sostanze responsabili del peggioramento della qualità dell’aria è necessaria per garantire la sostenibilità ambientale di questo settore. Una possibile soluzione è l’adozione ingente delle pompe di calore. Questa tecnologia è sempre più diffusa negli edifici di recente costruzione, ma, siccome il rinnovo del parco abitativo esistente è comunque molto lento, è necessario anche concentrarsi sugli edifici meno recenti al fine di incrementare il numero di installazioni anche in quest’ultimi. La presente tesi sviluppa un’analisi degli aspetti tecnici, economici e ambientali che l’introduzione delle pompe di calore in edifici esistenti comporterebbe in una regione situata nel nord dell’Italia, quale è il Piemonte. La situazione regionale della qualità dell’aria evidenza come sia di primaria importanza la necessità di prevenire l’ulteriore diffusione dell’utilizzo di biomasse legnose e di altri combustibili fossili e di scongiurare un ulteriore peggioramento. È stato, perciò, analizzato il database delle certificazioni energetiche al fine di valutare la distribuzione geografica delle tecnologie che sfruttano i suddetti combustibili. La rete nazionale del metano non ha ancora raggiunto tutte le area della regione, pertanto gli impianti a gasolio o a GPL soddisfano ancora una parte rilevante della domanda di riscaldamento. Per questo motivo, la sostituzione di questi costosi combustibili rappresenta una priorità dal punto di vista dell’efficienza energetica, della qualità dell’aria, del clima e dell’economia. Considerando, invece, l’intera regione, il metano copre la più ampia percentuale della produzione di riscaldamento (78%) e di acqua calda sanitaria (69%). Inoltre, anche i boiler elettrici svolgono un ruolo non secondario (24%) nella produzione di ACS. In ogni caso, le pompe di calore possono sostituire con profitto tutte le tecnologie analizzate. Ci sono, tuttavia, due significative problematiche legate all’installazione e al funzionamento delle pompe di calore: l’abbinamento con i terminali già presenti e le condizioni climatiche. Il parco abitativo esistente è stato costruito principalmente negli anni ’60 e ’70 e sfrutta radiatori ad alta temperatura che sono considerati essere poco funzionali con le pompe di calore. Le pompe di calore, inoltre, soffrono di un peggioramento delle prestazioni operando a temperature esterne molto basse, come quelle che si verificano tipicamente nella stagione invernale. È stata sviluppata, infine, una valutazione economica sulle pompe di calore nell’ipotesi di installarle in tre diverse località piemontesi (Torino, Cuneo e Oulx), per tre diverse tipologie di edificio (un’abitazione privata, un albergo e un edificio adibito ad uffici) e con due diversi gradi di isolamento. I risultati hanno confermato che le ore di funzionamento (che dipendono dal clima e dalla tipologia di edificio) sono il parametro che più influenza la convenienza economica indipendentemente dagli incentivi.