L’innovazione nel mondo del riscaldamento e della climatizzazione sta vivendo una nuova accelerazione: una pompa di calore ibrida evoluta, gestita dall’intelligenza artificiale e alimentata da più fonti rinnovabili, ha dimostrato di poter ridurre i costi energetici domestici di oltre il 50%.
Il progetto, sviluppato da un team di ricercatori delle università di Shenyang Jianzhu e Shanghai Jiao Tong, apre scenari molto interessanti anche per il futuro dell’impiantistica residenziale in Europa.
Non si tratta solo di una nuova macchina, ma di un vero ecosistema energetico intelligente, capace di integrare fotovoltaico, vento, accumulo e doppia tecnologia di pompa di calore.
Un laboratorio naturale per test estremi: l’edificio campione
Per verificare l’efficacia del sistema, gli studiosi hanno preso come riferimento un edificio a basso consumo di 334 m² nella città di Shenyang, zona caratterizzata da un clima particolarmente impegnativo: estati molto calde, inverni rigidissimi, forti sbalzi termici stagionali.
Un contesto ideale per stressare al massimo tecnologie di riscaldamento, raffrescamento e produzione energetica rinnovabile. Il tetto dell’immobile, con circa 130 m² disponibili, è stato sfruttato per l’installazione dei pannelli fotovoltaici, mentre l’irraggiamento solare annuo arrivava fino a 0,3 kWh/m².
Fotovoltaico, vento e doppio accumulo: la base del sistema ibrido
La configurazione energetica sperimentale è particolarmente avanzata e combina più livelli di produzione e accumulo:
- Moduli fotovoltaici da 550 W, per una potenza complessiva di circa 13 kW
- Due turbine eoliche da 3 kW ciascuna
- Batteria di accumulo elettrico da 40 kWh
- Serbatoio d’acqua con materiali a cambiamento di fase per lo stoccaggio termico.
Questo doppio accumulo – elettrico e termico – consente di immagazzinare l’energia quando è disponibile e utilizzarla quando serve, riducendo drasticamente il prelievo dalla rete.
Cuore dell’impianto: doppia pompa di calore, geotermica + aria-acqua
L’aspetto più innovativo non è però solo la produzione rinnovabile, ma l’integrazione tra due diverse pompe di calore:
- Pompa di calore geotermica, che sfrutta il terreno come fonte stabile di calore in inverno e come dissipatore in estate
- Pompa di calore aria-acqua, che entra in funzione come supporto quando le condizioni esterne lo richiedono
Il terreno, grazie agli scambiatori geotermici, viene utilizzato come una sorta di “batteria termica naturale”, mantenendo la propria stabilità nel tempo ed evitando squilibri stagionali.
Il ruolo chiave dell’Intelligenza Artificiale
A rendere davvero “super” questa pompa di calore ibrida è la gestione intelligente basata su algoritmi evolutivi di AI.
Il controllo avviene in due fasi:
- Ottimizzazione della configurazione dell’impianto, tramite l’algoritmo NSGA-II
- Gestione settimanale della batteria e dei flussi energetici, tramite un modello ispirato allo “stormo di particelle”.
In pratica, l’AI decide quanta energia produrre, accumulare, cedere o prelevare, adattandosi a: stagioni, condizioni meteo, carichi termici reali dell’edificio.
Il risultato è una gestione dinamica e predittiva dell’energia, impossibile con i sistemi tradizionali.
I risultati: consumi giù fino al 55% e meno dipendenza dalla rete
I test hanno previsto più configurazioni progressive: prima la sola pompa di calore, poi l’integrazione stagionale, quindi fotovoltaico, accumulo e infine anche il contributo eolico.
La versione più evoluta ha fatto registrare:
- –54,7% di spesa energetica annua
- –75% di dipendenza dalla rete elettrica
- Ottima stabilità del terreno: –0,42 °C in 10 anni, a conferma della sostenibilità del ciclo geotermico
La configurazione migliore comprendeva:
- 13 kW di fotovoltaico
- 2 turbine eoliche
- 25,46 kWh di accumulo elettrico
- Pompa di calore geotermica da 6,17 kW
- Serbatoio termico da 2,76 m²
Numeri importanti, che dimostrano come l’unione tra rinnovabili, pompe di calore e AI possa rivoluzionare la gestione energetica delle abitazioni.
Cosa significa per le abitazioni di oggi
Questa tecnologia è ancora in fase sperimentale, ma il messaggio è chiaro:
il futuro del riscaldamento non sarà basato su un’unica fonte, ma su sistemi ibridi intelligenti, capaci di scegliere in tempo reale la soluzione più efficiente.
Già oggi, anche senza arrivare a configurazioni tanto complesse, è possibile:
- installare pompe di calore ibride (caldaia + pompa di calore),
- integrare fotovoltaico e sistemi di accumulo,
- ottimizzare i consumi con regolazioni evolute e domotica.
Soluzioni che permettono di ridurre costi, consumi ed emissioni, valorizzando al tempo stesso l’immobile.
L’energia del futuro è già una realtà
Lo studio pubblicato sulla rivista scientifica Energy dimostra che la combinazione tra pompa di calore, rinnovabili e intelligenza artificiale può abbattere drasticamente i costi energetici e avvicinare le abitazioni all’autosufficienza.
Un modello che, seppur oggi complesso, anticipa la direzione verso cui si sta muovendo tutto il settore dell’impiantistica.
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