Ti insegno a evitare errori nella scelta della pompa di calore… articolo difficile ma illuminante!
Non è facile capire tutti i dati delle pompe di calore.
Nella prima parte vediamo i fattori che determina l’efficienza della pompa di calore.
Nella seconda parte si confrontano i diversi tipi di pompa di calore.
Nella terza parte vediamo come interpretare il COP e l’importanza del SCOP.
Nella quarta parte i 5 fattori da considerare per scegliere la pompa di calore ideale.
Buona lettura!
INDICE
Ti insegno a evitare errori nella scelta della pompa di calore: partiamo dai problemi più comuni, possibili cause e soluzioni
E’ qualche anno che le pompe di calore hanno preso un posto importante nelle soluzioni alternative a energia rinnovabile di riscaldamento, ma in molti hanno avuto delle amare sorprese per i cattivi consigli dati da persone inesperte:
“…mi avevano promesso di risparmiare, ma arrivano certe bollette…”
“…finché non fa freddo funziona bene, ma appena fa un po’ freddo devo accendere il caminetto perché non scalda…”
“…ho avuto tanti problemi e dopo soli 5 anni si è rotto il compressore…” (il compressore costa anche il 60-70% dell’intera macchina)
“…dobbiamo aspettare 20 minuti tra una doccia e l’altra”
“…la ventola fa un rumore! Sembra di avere un aeroplano in giardino…”
Ascoltando queste lamentele verrebbe anche a me lampante la conclusione che la pompa di calore NON FUNZIONA E NON E’ AFFIDABILE!
Ma non è così, vediamo quali sono le cause e le possibili soluzioni a questi problemi riscontrati.
Problema lamentato | Causa del problema | Come si sarebbe evitato il problema | Possibile soluzione |
“…mi avevano promesso di risparmiare, ma arrivano certe bollette…” | La pompa di calore deve lavorare a regimi troppo alti con un COP basso | La pompa di calore deve essere inserita in un contesto di impianto che gli garantisca un buon COP | Si potrebbe migliorare il rendimento (COP) agendo sulla regolazione e/o sui radiatori abbassando la temperatura di mandata. |
“…finché non fa freddo funziona bene, ma appena fa un po’ freddo devo accendere il caminetto perché non scalda…” | Il dimensionamento della potenza in kW della PDC è inferiore alla richiesta degli ambienti da scaldare | La pompa di calore va dimensionata in base al fabisogno calorico in kW dell'edificio e delle temperature esterne | La PDC deve avere la potenza necessaria, quindi se non la ha, va cambiata. |
“…ho avuto tanti problemi e dopo soli 5 anni si è rotto il compressore…” | La pompa di calore è inserita in un impianto che richiede molte accensioni e spegnimenti | Ogni situazione ha bisogno di un impianto studiato per fare lavorare al meglio la pompa di calore | Fare rivedere l'impianto e la regolazione da un esperto di energie rinnovabili |
“…dobbiamo aspettare 20 minuti tra una doccia e l’altra” | Non sono state calcolate le esigenze di ACS (acqua calda sanitaria) e l'accumulo non è adeguato | In fase di progettazione di un impianto con pompa di calore bisogna sempre conoscere il numero di docce e il numero di persone presenti nell'abitazione | Fare rivedere l'impianto e integrare un accumulo di acqua |
“…la ventola fa un rumore! Sembra di avere un aeroplano in giardino…” | La pompa di calore è rumorosa o è posizionata in un luogo non adeguato | Bisogna guardare la rumorosità della macchina (espressa in db) che si acquista e valutare il miglior posizionamento. | Soluzione 1: spostare l'unità esterna Soluzione 2: cambiare pompa di calore |
Pompe di calore: problemi-cause-soluzioni
Come funziona una pompa di calore
Iniziamo a capire come funziona una pompa di calore per capirne i principi del vantaggio che ha.
La pompa di calore funziona sullo stesso principio di un frigorifero:
Ciclo del gas nella pompa di calore:
Una pompa di calore, comprimendo il gas racchiuso nel suo circuito, genera caldo e tramite la valvola di espansione si raffredda. Questo permette alla pompa di calore di generare più energia rispetto a quella consumata per azionare il compressore e la ventola. Il rapporto tra energia assorbita e energia prodotta dalla pompa di calore si chiama COP (coefficient of performance).
Come scegliere la tua pompa di calore: le 4 tipologie a confronto
Cosa devi sapere per scegliere una pompa di calore e quali sono le condizioni:
Mi ricordo che quando iniziai a occuparmi di pompe di calore ci impiegai 7 mesi per imparare solo a leggere i dati delle macchine!
Ebbene, la pompa di calore è un oggetto molto più complesso nella scelta rispetto alla classica caldaia murale a gas (dove una può andare bene in ogni situazione) ma ti posso garantire che funzionano ed hanno enormi vantaggi!
Oggi, specialmente chi non conosce a fondo le pompe di calore, per timore, propone sistemi IBRIDI gas/elettrico. Così dove non ce la fa la pompa di calore, interviene la caldaia a gas.
Lascia stare, se non hai una persona competente che ti sappia guidare per una delle due scelte gas/elettrico tieni pure la tua vecchia caldaia.
Mettere una pompa di calore ha senso se ti consente di sostituire completamente la vecchia caldaia e chiudere la fornitura di gas e risparmiare anche sulle manutenzioni annuali.
Dirai che ci vuole coraggio ad affidarsi totalmente alla sola pompa di calore:
No! Ci vuole semplicemente esperienza e competenza!
Mi è capitato di fare pompe di calore ibride, ma in rarissime condizioni, e in ogni caso a seguito di una scelta tecnica e/o di convenienza (per esempio ECOBONUS 110%), non un ripiego per timore dei risultati.
Principali sistemi di pompa di calore:
Pompa di calore tipo | Pro | Contro | Possibile soluzione ai contro |
Aria/Acqua Pompa di calore idronica con unità esterna per lo scambio con l'aria | -Impianto semplice -Soluzione relativamente economica -Produce ACS (acqua calda sanitaria) | -Cicli di sbrinamento -Rumorosità | -Cicli di sbrinamento: scegliere una PDC con unità esterna grande con SCOP elevato -Cicli di sbrinamento: scegliere una PDC con unità esterna grande e controllare i db dichiarati |
Acqua/Acqua Pompa di calore ad acqua freatica cioè si utilizza una fonte di acqua sotterranea | -Massima resa (COP) Resa stabile grazie alla temperatura dell'acqua freatica -Produce ACS (acqua calda sanitaria) | -Impianto complesso -Manutenzioni periodiche dello scambiatore | -Hai scelto tu questo sistema e i contro sono decisamente trascurabili in confronto ai vantaggi |
Terra/Acqua Pompa di calore geotermica che utilizza la temperatura del terreno | -Ottima resa indipendente dalle temperature esterne -Le sonde geotermiche sono riutilizzabili anche per una nuova pompa di calore -Ottimo investimento a lungo termine -Raffrescamento Natural cooling senza l'uso del compressore (solo con sonde verticali) -Produce ACS (acqua calda sanitaria) | -Costo iniziale delle perforazioni (nel caso di geotermico verticale) -Sfruttamento della superficie del terreno (nel caso di geotermico orizzontale) | -Hai scelto tu questo sistema e i contro sono decisamente trascurabili in confronto ai vantaggi |
Aria/Aria Pompa di calore ad espansione diretta cioè il gas che circola nei ventilconvettori all'interno dell'edificio è lo stesso che circola nell'evaporatore esterno | -Soluzione molto economica per questo tipo di pompa di calore per riscaldare e raffrescare gli ambienti | -Il riscaldamento funziona solo fino a determinate temperature esterne -Consumi elettrici elevati rispetto alle altre pompe di calore -Rumorosità -Riscalda/raffredda solo per aria calda con conseguente cattiva qualità del clima nell'edificio -Non produce ACS (acqua calda sanitaria) | -Il riscaldamento funziona solo fino a determinate temperature esterne: Cambia tipo di pompa di calore. -Consumi elettrici elevati rispetto alle altre pompe di calore: Cambia tipo di pompa di calore. -Rumorosità: Cambia tipo di pompa di calore. -Riscalda/raffredda solo per aria calda con conseguente cattiva qualità del clima nell'edificio: Cambia tipo di pompa di calore. -Non produce ACS: Cambia tipo di pompa di calore. |
Pompa di calore a confronto nelle varie tipologie (aria/acqua-acqua/acqua geotermica e freatica-aria/aria espansione diretta)
Una pompa di calore è più efficiente quanto più è bassa la temperatura dell’acqua richiesta dall’impianto.
Perciò se metti una pompa di calore applicata ai tuoi vecchi radiatori dimensionati per scaldare con 65C° di mandata la PDC ce la fa, ma a 65C° la resa cioè il COP scende molto e il risultato è di consumare molto oltre ad accorciare la vita del compressore.
La temperatura ideale di mandata per una pompa di calore è di 35C°. Ogni grado di mandata in più che chiedi alla tua pompa di calore corrisponde ad un consumo maggiore del 2,5%.
Perciò una pompa di calore che lavora su dei radiatori a 65C° rispetto a un pavimento radiante a 35C°, consuma:
65C°-35C°= 30C° di differenza (Δt)
per cui:
30C° di Δt x 2,5%= 75% di consumo in più.
Il pavimento radiante (riscaldamento a pavimento) del tipo a secco ha il vantaggio di avere temperature di mandata a 26C°. Questo vuole dire che la pompa di calore deve lavorare meno per un Δt di 9C° che moltiplicato il fattore del 2,5% dà un risparmio del 22,5% rispetto a un radiante tradizionale con gettata di massetto!
Cosa è il COP di una pompa di calore
Qui sotto il confronto del COP tra 2 pompe di calore aria/acqua al variare della temperatura esterna
Ti spiego cosa è il COP di una pompa di calore (traduzione dall’inglese coefficient of performance): se una pompa di calore ha per esempio un COP 3, significa che produce 3 kwh di energia termica consumando 1 kwh di energia elettrica. Cioè una pompa di calore riesce, grazie al compressore e al ciclo frigorifero a produrre una energia maggiore rispetto a quella assorbita se essa è maggiore di COP 1. Un asciugacapelli, in maniera semplice, ha un COP 1, cioè consuma 1 kwh elettrico per dare 1 kwh di caldo.
(poi è relativamente vero perché bisognerebbe considerare anche il consumo del ventilatore, ma questo è giusto per farti capire)
L'importanza dell'SCOP della pompa di calore
Un fattore ulteriore che bisognerebbe considerare è l’SCOP (Seasonal Coefficent Of Performance), cioè il COP medio annuale che è influenzato anche dai cicli di sbrinamento. Quando una Pdc deve sbrinare l’unità esterna, il COP è nullo o addirittura negativo.
L’SCOP è il dato più importante per valutare una buona pompa di calore!
Oggi con le nuove tecnologie con le pompe di calore che utilizzano gas R290 (propano), si è arrivati ad avere PDC con SCOP 6.02 (vedi quì una PDC con questa resa).
Con un SCOP 6.02, una pompa di calore fa risparmiare sul metano l’81%!
Mi capita di vedere unità esterne piccole (Pdc aria/acqua o aria/aria), senz’altro comode per il poco ingombro, ma sempre ghiacciate nelle tipiche giornate invernali tra i 2C° e i 7C° dove l’alto tasso di umidità crea formazioni di ghiaccio.
Spesso unità esterne piccole compatte della pompa di calore, senz’altro comode per il poco ingombro, sono spesso ghiacciate nelle tipiche giornate invernali tra i 2C° e i 7C° dove l’alto tasso di umidità crea formazioni di ghiaccio. Meglio scegliere unità esterne generose con un SCOP alto.
COP della pompa di calore in base alle varie sorgenti
Terra – acqua:
indicativamente attorno a COP 4,8
Misurazione a S0°/W35° (Suolo 0C°/Acqua-Water di mandata 35C°)
Acqua – acqua:
indicativamente attorno a COP 5,8
Misurazione a W10°/W35° (Acqua-Water della sorgente freatica 10C°/Acqua-Water di mandata 35C°)
Aria – acqua:
indicativamente attorno a COP 3,8
Misurazione a A7°/W35° (Aria 7C°/Acqua-Water di mandata 35C°)
(S = Suolo, glicole; W = Water-acqua; A = Air-aria)
COP della pompa di calore alle varie temperature di mandata secondo la temperatura esterna
Sai quale è uno dei fattori più tipici che fanno consumare di più una pompa di calore aria/acqua? E a quali temperature esterne?
Vedi le tabelle qui di seguito riportate
W 35 | 20 C° | 15 C° | 12 C° | 10 C° | 7 C° | 2 C° | -7 C° | -10 C° | -15 C° | -18 C° |
Potenza termica (kW) | kW 12,80 | kW 12,80 | kW 12,80 | kW 12,80 | kW 12,50 | kW 10,20 | kW 10,00 | kW 8,98 | kW 8,07 | kW 6,80 |
Consumo elettrico (kWh) | kWh 2,30 | kWh 2,59 | kWh 2,85 | kWh 2,97 | kWh 3,15 | kWh 3,40 | kWh 3,72 | kWh 3,63 | kWh 3,60 | kWh 3,43 |
COP | COP 5,56 | COP 4,95 | COP 4,50 | COP 4,31 | COP 3,97 | COP 3,00 | COP 2,69 | COP 2,47 | COP 2,24 | COP 1,98 |
COP della pompa di calore a 35C° secondo la temperatura esterna
W 45 | 20 C° | 15 C° | 12 C° | 10 C° | 7 C° | 2 C° | -7 C° | -10 C° | -15 C° | -18 C° |
Potenza termica (kW) | kW 12,70 | kW 12,70 | kW 12,60 | kW 12,40 | kW 12,20 | kW 9,89 | kW 9,71 | kW 8,76 | kW 7,80 | kW 6,60 |
Consumo elettrico (kWh) | kWh 2,70 | kWh 3,17 | kWh 3,56 | kWh 3,84 | kWh 4,00 | kWh 4,12 | kWh 4,11 | kWh 4,02 | kWh 3,94 | kWh 3,98 |
COP | COP 4,70 | COP 4,01 | COP 3,54 | COP 3,23 | COP 3,05 | COP 2,40 | COP 2,36 | COP 2,18 | COP 1,98 | COP 1,66 |
COP della pompa di calore a 45C° secondo la temperatura esterna
I 5 fattori che devi considerare per la scelta della pompa di calore
Dopo avere impiegato tanti mesi per imparare a interpretare i dati, cerco di renderti chiaro il motivo per cui puoi ottenere diversi risultati. Infatti posso avere due pompe di calore con la medesima resa (COP) ma con consumi annuali totalmente differenti.
Ti ho spiegato nel paragrafo precedente che il COP è un dato importante che determina l’efficienza della pompa di calore, ma questo dato non è l’unico da valutare per fare la scelta giusta nel scegliere la tua pompa di calore.
Qui sotto una tabella per capire meglio i fattori che influenzano il buon risultato del tuo impianto a pompa di calore.
Fattori che influiscono per la scelta della pompa di calore migliore | Descrizione | Come influenza i consumi | Da cosa dipende? |
COP | Efficienza della pompa di calore | Più è elevato minori saranno i consumi | Scelta di una buona Pompa di calore |
Cicli di sbrinamento (solo per sistemi aria/acqua) | Il liquido che circola nell’evaporatore scendendo sotto una certa temperatura in combinazione con un alto tasso di umidità crea ghiaccio sullo scambiatore compromettendo il sistema di scambio | Per sghiacciare l’evaporatore esterno l’inversione del ciclo permette alla pompa di calore di scaldarlo, ma questo significa che in questa fase la pompa di calore non scalda e addirittura consuma corrente elettrica solo per lo sbrinamento. COP NEGATIVO! Ci sono pompe di calore che fanno questo ciclo tramite un timer e un termometro indipendentemente del ghiaccio che si è formato, mentre altre hanno un misuratore di pressione che azionano lo sbrinamento strettamente per il periodo necessario. La dimensione dell’unità esterna di evaporazione influenza notevolmente questi cicli, più è ampia, meno si ghiaccia. | Scelta di una buona Pompa di calore con un unità esterna ampia Valuta l'SCOP della pompa di calore! |
Temperatura dell’acqua di mandata | È la temperatura che serve per avere l’acqua idonea a scaldare l’edificio | Maggiore è la temperatura richiesta maggiore sarà il consumo elettrico. L’ideale è lavorare su un riscaldamento a pavimento (c.a. 35C°). Ogni grado in più fa aumentare i consumi elettrici del 2.5%. Immagina di avere dei radiatori che lavorano a 60C°… 60C°-35C°= 25C°x 2.5%= 62.5% di consumo in più rispetto ad un riscaldmaneto a pavimento Maggiore è la | Temperatura richiesta dal sistema di riscaldamento (radiante a pavimento, fan coil, radiatori) |
Numero di accensioni/spegnimenti | Il numero di accensioni/spegnimenti dipende dal corretto dimensionamento della pompa di calore e dal sistema con o senza inverter del compressore. Quelle ad inverter modulano la potenza ma quelle senza (on/off) sono più robuste. Anche il tipo di impianto regola il numero di accensioni/spegnimento. | Ogni accensione ha dei picchi di consumo elevati. Inoltre ogni accensione accorcia la vita del compressore che spesso costa il 60%-70% dell’intero valore della pompa di calore | 1.Pompa di calore |
Centralina | La centralina è fondamentale in una pompa di calore. Ha il principale compito di gestire le operazioni che deve svolgere il compressore (accensione, modulazione, sbrinamento). La centralina può anche gestire l’intero edificio estendendo il controllo delle temperature di mandata sui singoli ambienti, provvedere all’ACS (acqua calda sanitaria), interagire con un eventuale campo solare fotovoltaico o termico. | Tutte queste funzioni, permettono alla pompa di calore di lavorare in maniera ottimale. Riuscendo, per esempio, a sfruttare l’energia elettrica dei pannelli solari in maniera intelligente andando a lavorare anche sulle previsioni metereologiche. Regolare la temperatura dell’acqua di mandata al minimo possibile in base alla temperatura esterna (ogni grado costa il 2.5% in più!) | Scelta di una buona Pompa di calore |
Fattori che influiscono sulla scelta della pompa di calore
