Potenza pompa di calore: quanti kW servono?

Potenza pompa di calore quanti kW servono nuova

Potenza pompa di calore: quanti kW servono?

Dai dati alla progettazione della pompa di calore ideale.
Alessandro Esperto Gaza Energie Rinnovabili

"La realtà è che la maggior parte delle persone scelgono una pompa di calore.
Non stanno progettando la loro macchina perfetta."

-Alessandro Gaza-

Tutti vogliono realizzare la pompa di calore perfetta per le proprie esigenze. Ma pochi sono disposti a porsi le domande giuste per arrivarci.

Le tue nozioni sono sufficienti per dimensionare correttamente la potenza della pompa di calore?

Sei sicuro dei risultati che otterrai?

Oppure ti senti insicuro malgrado la voglia di ottenere di più dall’efficientamento del tuo riscaldamento?

Molti finiscono per sentirsi disorientati dalle tante voci discordanti sulla potenza della pompa di calore e finiscono per essere insicuri.

Anch’io, una volta.

Non basta avere i dati... La domanda è: a cosa servono i dati per dimensionare correttamente una pompa di calore?

Navigando online, molti si imbattono in un mare di informazioni sul dimensionamento delle pompe di calore, spesso contraddittorie e poco chiare ma soprattutto incomplete.

In questo articolo troverai come dimensionare una pompa di calore aria-acqua: tutti i passi per un impianto perfetto.

Indice

Dimensionamento pompa di calore: Quanti kW servono all'edificio?

Per un corretto dimensionamento della pompa di calore aria acqua, per prima cosa bisogna capire quanti kW di potenza servono all’edificio da scaldare.

Tanto per capirci, a seconda di come è costruito un edificio di 100mq possono servire 0,5-10-20kW di potenza per essere riscaldato a 20C° in base alla temperatura di progetto esterno. Quindi la temperatura di progetto esterna influisce sui dati della potenza in kW richiesta dall’edificio. Un’abitazione a Palermo avrà una temperatura esterna di progetto più alta rispetto ad una a Treviso per esempio.

Ragion per cui per determinare il fabbisogno energetico di un edificio bisogna calcolare la trasmittanza delle pareti, solai, tetto, infissi e del luogo dove si trova. Tutto questo viene calcolato da un tecnico che redige una Relazione Energetica ex Legge 10.

Dimensionamento pompa di calore per acqua calda sanitaria

E’ importante prevedere il massimo carico di acqua calda sanitaria ACS previsto in futuro.

  • Quante docce o vasche da bagno verranno utilizzate al massimo in contemporanea?
  • Quante persone saranno presenti al massimo nell’edificio?

 

Con questi dati il tuo esperto di energie rinnovabili sarà in grado di determinare gli accumuli di acqua necessari e calcolare i litri al minuto da erogare.
Solitamente i dati dell’ACS servono solo per progettare l’impianto giusto, mentre non influisce sulla potenza della pompa di calore.

Comunque ci sono situazioni particolari come alberghi e agriturismi dove la richiesta è molto alta e potrebbe essere necessario aumentare la potenza della pompa di calore.

Nel caso di impianti ad energie rinnovabili, specialmente nel caso di pompe di calore, bisogna prevedere di accumulare l’acqua calda sanitaria in un boiler o sotto forma di energia in un puffer di acqua tecnica. Il motivo è che una pompa di calore non è adatta a produrre ACS istantanea.
Un ulteriore motivo è il fatto che la produzione di acqua calda sanitaria in tempi allungati, riduce i consumi di energia elettrica.

Che tipo di riscaldamento deve alimentare la pompa di calore?

Specialmente considerando una pompa di calore aria/acqua, è importante sapere a che temperatura dovrà scaldare l’acqua dell’impianto.

Abbiamo delle richieste di temperature differenti a seconda dei terminali:

Pompa di calore aria-acqua con radiatori

Radiatori

40-60C°

Pompa di calore aria-acqua con riscaldamento a pavimento

Pavimento radiante

27-40C°

Pompa di calore aria-acqua con Fancoil

Fancoil (ventilconvettori)

40-60C°

Come hai potuto vedere ho indicato delle temperature variabili perché a seconda del dimensionamento e del progetto le temperature possono essere differenti per lo stesso terminale.

Per esempio in una determinate stanza un radiatore piccolo dovrà fare circolare acqua a 60C° mentre per uno di dimensioni maggiori potrebbero bastare 40C°.
Il materiale e la struttura del radiatore influiscono anche sull’efficienza a temperature più basse.
I più performanti in tal senso sono quelli in acciaio a piastra radiante piana.

Anche per il pavimento radiante ci sono notevoli differenze in base all’isolamento sotto al tubo e allo spessore sopra il tubo che dovrebbe essere il minimo possibile.
I migliori sistemi di pavimento radiante (ma anche a soffitto) sono quelli a secco che hanno un’efficienza adeguata già a 27C° oltre al vantaggio di avere un tempo di reazione in 7 minuti. (Approfondisci: Pannelli Radianti)

Come dimensionare la pompa di calore?

Una volta messe assieme tutte le informazioni necessarie, si può procedere alla scelta della potenza della pompa di calore: quanti kW servono?

I kW di potenza della pompa di calore aria/acqua si trovano all’interno della documentazione tecnica di questa sotto forma di tabella in base alle varie temperature.

Attenzione solitamente la potenza sulla targhetta della pompa di calore è quella relativa alla potenza massima con una mandata a 35C° e una temperatura esterna di 7C°.

Ma quello che serve al tuo edificio sono un determinato numero di kW di potenza in base alla temperatura di mandata richiesta dal tuo impianto (radiatori, pavimento ecc) e la temperatura esterna di progetto.

Riporto 2 esempi di dimensionamento della pompa di calore:
Esempio 1

Pompa di calore 12kW con riscaldamento a radiatori a 2C° esterni

Hai bisogno di una potenza di 11kW per l’edifico con una mandata di 45C° con una temperatura esterna di 2C° (A2/W45), dovrai trovare questo dato nella tabella del manuale tecnico della pompa di calore.

Vedi che la potenza che a te serve è di 9kW ma il modello giusto è da 12,06kW.

Questa potenza va poi ridimensionata in base a una valutazione dinamica del fabbisogno termico dell’edificio. Il dato richiesto di 11kW a 2C° esterni con mandata 45C° corrisponde a un calcolo statico.

Il fabbisogno energetico nel caso del calcolo statico si riferisce al riscaldamento da casa fredda alla temperatura di 20C°.
Il fabbisogno energetico nel caso del calcolo dinamico si riferisce solo al mantenimento della casa già alla temperatura di 20C°.

Il dimensionamento corretto dipende dal tipo di pompa di calore che si intende installare. La maggior parte delle pompe di calore parte al massimo regime per poi modulare in basso. Le pompe di calore più evolute partono dal minimo regime per poi pian piano inseguire il set point ideale.
Questo implica una diversa scelta di potenza.

W 45
(mandata 45C° fancoil bassa temp.)

20 C°
(temp. aria est.)

15 C°
(temp. aria est.)

12 C°
(temp. aria est.)

10 C°
(temp. aria est.)

7 C°
(temp. aria est.)

2 C°
(temp. aria est.)

-7 C°
(temp. aria est.)

-10 C°
(temp. aria est.)

-15 C°
(temp. aria est.)

-20 C°
(temp. aria est.)

Potenza termica (kW)

kW 12,75

kW 12,68

kW 12,60

kW 12,51

kW 12,06

kW 11,27

kW 10,14

kW 9,72

kW 8,84

kW 7,94

Consumo elettrico (kWh)

kWh 2,85

kWh 2,89

kWh 2,94

kWh 3,17

kWh 3,52

kWh 4,00

kWh 4,14

kWh 4,21

kWh 4,35

kWh 4,42

COP

COP 4,48

COP 4,38

COP 4,29

COP 3,95

COP 3,43

COP 2,82

COP 2,45

COP 2,31

COP 2,03

COP 1,80

Potenze termiche pompa di calore alla temperatura di mandata di 45C°
Esempio 2

Pompa di calore 12kW con riscaldamento a pavimento a 7C° esterni

In questo secondo caso hai bisogno di una potenza di 12kW per l’edificio con una mandata di 35C° con una temperatura esterna di 7C° (A7/W35), perciò dovrai trovare questo dato nella tabella del manuale tecnico della pompa di calore.

In questo secondo caso la potenza che a te serve è di 12kW che coincide con la potenza della pompa di calore da 12,5kW.

Il dimensionamento corretto dipende dal tipo di pompa di calore che si intende installare. La maggior parte delle pompe di calore parte al massimo regime per poi modulare in basso. Le pompe di calore più evolute partono dal minimo regime per poi pian piano inseguire il set point ideale.
Questo implica una diversa scelta di potenza.

W 35
(mandata 35C° risc. a pavimento)

20 C°
(temp. aria est.)

15 C°
(temp. aria est.)

12 C°
(temp. aria est.)

10 C°
(temp. aria est.)

7 C°
(temp. aria est.)

2 C°
(temp. aria est.)

-7 C°
(temp. aria est.)

-10 C°
(temp. aria est.)

-15 C°
(temp. aria est.)

-20 C°
(temp. aria est.)

Potenza termica (kW)

kW 13,24

kW 13,12

kW 13,10

kW 12,41

kW 12,50

kW 11,80

kW 10,30

kW 9,85

kW 8,97

kW 7,95

Consumo elettrico (kWh)

kWh 2,44

kWh 2,45

kWh 2,48

kWh 3,14

kWh 3,15

kWh 3,64

kWh 3,73

kWh 3,79

kWh 3,82

kWh 3,94

COP

COP 5,42

COP 5,36

COP 5,28

COP 4,98

COP 3,95

COP 3,24

COP 2,76

COP 2,60

COP 2,35

COP 2,02

Potenze termiche pompa di calore alla temperatura di mandata di 35C°

Pompa di calore o caldaia a gas? Qual è la soglia di convenienza

Quando la PDC scende sotto la soglia della convenienza sul gas?

Nelle tabelle riportate sopra puoi notare come il COP varia in base alle temperature esterne.
La pompa di calore con un COP uguale a 1,7 si equivale ai costi del metano (in base ai costi dell’energia alla data odierna).
Ma per fortuna con i climi italiani la maggior parte del tempo la pompa di calore ha un costo d’esercizio molto più basso del gas.

Adeguamento della potenza della pompa di calore in base al punto di bivalenza

Una volta determinata la potenza della pompa di calore aria acqua teorica bisogna valutare il punto di bivalenza.

Cosa è il punto di bivalenza di una pompa di calore aria acqua?

Il punto di bivalenza di una pompa di calore aria acqua è la condizione alla quale la produzione di energia termica diventa critica. Sono le caratteristiche di una determinata pompa di calore in base alle temperature esterne e alla temperatura di mandata dell’impianto. Sotto al punto di bivalenza la pompa di calore ha bisogno di un integrazione di potenza che normalmente viene fatta con una resistenza elettrica.

Il punto bivalente si verifica quando la domanda di energia termica dell’edificio supera la capacità della pompa di calore di generare calore, a causa di un abbassamento della temperatura esterna.

A cosa serve sapere il punto di bivalenza della PDC?

Per un corretto funzionamento di una pompa di calore bisogna evitare ripetute accensioni e spegnimenti del compressore, chiamati anche On/Off.
Se si dimensiona una pompa di calore aria acqua basandoci solo sulle condizioni più estreme, la pompa di calore sarà performante anche alle basse temperature esterne ma, nella maggior parte dei giorni invernali, risulterà essere sovradimensionata. Il sovradimensionamento di una pompa di calore porta ad avere ripetuti accensioni e spegnimenti del compressore.

Ma quante volte si verificano le condizioni critiche nell’arco di un inverno. Forse per pochi giorni l’anno.
Quindi per pochi giorni l’anno di freddo intenso, conviene fare una integrazione con una resistenza elettrica e adeguare la potenza della pompa di calore aria acqua all’effettiva condizione media invernale e non a quella estrema.

E’ vero che una resistenza elettrica ha un COP 1, ma il suo intervento costa in termini di energia elettrica annua una percentuale del tutto trascurabile e l’andamento del compressore nella maggior parte dei giorni risulta più omogeneo.

Analisi punto di bivalenza di una pompa di calore per un edificio da 7kW di 120mq con pavimento radiante

Vediamo in pratica perché, in un caso specifico, si è scelto di mettere una pompa di calore da 5kW in un edificio con una potenza termica di progetto di 7kW.
Questo caso si riferisce a una abitazione di 120mq mediamente coibentata situata a Roma.
La pompa di calore aria acqua lavora su un riscaldamento a pavimento radiante e copre la produzione di acqua calda sanitaria.

Grafico punto di bivalenza pompa di calore aria acqua

Qui sopra si vedono i punti di bivalenza alla potenza massima e minima della pompa di calore alle varie temperature esterne.

Potenza termica di progetto dell’edificio: 7,3kW

Quota di copertura della pompa di calore: 99,4%

Punto di bivalenza: 1,5C° (temperatura esterna)

Quanta consuma una pompa di calore per 120mq

Quanto consuma una pompa di calore per 120mq con riscaldamento a pavimento?

Nel grafico sopra si possono vedere le quantità di kWh annui consumati suddivisi in:

Riscaldamento ambienti secondo generatore (resistenza elettrica): 52 kWh/anno

Riscaldamento ambienti Pompa di calore: 1164 kWh/anno

Acqua Calda Sanitaria pompa di calore: 535 kWh/anno

Quanto consuma una pompa di calore per 120mq

Nel grafico sopra si possono vedere il costo in euro dell’energia elettrica consumata dalla pompa di calore suddiviso in:

Riscaldamento ambienti con il secondo generatore (resistenza elettrica): 14€

Riscaldamento ambienti con la pompa di calore: 303€

Acqua Calda Sanitaria con pompa di calore (la resistenza elettrica non interviene mai per l'ACS): 139€

Quanto costa l’energia elettrica di una pompa di calore per 120mq così configurata e quanto costerebbe confrontato con il metano o il gasolio?

  • Pompa di calore aria acqua: 445€/anno
  • Caldaia a metano: 1.390€/anno
  • Caldaia a gasolio: 1.701€/anno

Conclusioni sul dimensionamento di una pompa di calore aria/acqua

Potenza pompa di calore: quanti kW servono? Un’idea più precisa te la sei potuta fare di quale sia la potenza della pompa di calore aria/acqua da scegliere, ma ci sono altri fattori importanti: l’impianto della pompa di calore.

Pertanto il mio consiglio è di affidarti sempre a un esperto di energie rinnovabili e pompe di calore in particolare.

Parti con il piede giusto!

Vuoi passare alla pompa di calore aria acqua?
Abbiamo la soluzione ideale per te!

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