Ti insegno a evitare errori nella scelta della pompa di calore… articolo difficile ma illuminante!

Pompa di calore Ovum

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:

Errori più comuni con le pompe di calore

“…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 vantaggi che ha.

La pompa di calore funziona sullo stesso principio di un frigorifero:

Ciclo del gas nella pompa di calore:

Funzionamento pompa di calore come frigorifero
Principio di funzionamento di una 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.

Competenza e esperienza pomp dei calore
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.

(*ogni grado in più per l’impianto richiesto alla pompa di calore, corrisponde al 2,5% di consumo in più.)

Comunque una pompa di calore può essere anche molto vantaggiosa applicata a un impianto a radiatori, approfondisci qui.

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

Grafico-rese-Pompe di calore

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.

Pompa di calore ghiaccio sbrinamento

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
(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.)

-18 C°
(temp. aria est.)

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
(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.)

-18 C°
(temp. aria est.)

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
2. Impianto
3. Regolazione

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

Quanto costa una pompa di calore?

Il mercato offre molti modelli di pompe di calore a diverse fasce di prezzo. Una indicazione in linea di massima è il costo per una pompa di calore aria/acqua è di 700-1.700€ al kW. Per approfondire leggi l’articolo “Pompa di calore prezzo e valore”.

FAQ Pompe di Calore

Per dimensionare correttamente una pompa di calore partire dal fabbisogno energetico dell’edificio (ex legge 10), valutare il fabbisogno di acqua calda sanitaria ACS, considerare la zona climatica.

Una pompa di calore trasferisce energia dall’ambiente esterno o dal suolo tramite il ciclo di Carnot inverso, cioè in parole più semplici un sistemo tipo frigorifero inverso. Il gas contenuto nel circuito della pompa di calore riceve l’energia termica presente nell’aria esterna, nel suolo o in una falda di acqua freatica per trasferire energia all’interno dell’edificio. Questo avviene tramite un ciclo di compressione e decompressione del gas.

Solitamente una pompa di calore ha bisogno di un vano tecnico dove sistemare la parte dell’impianto idraulico e l’accumulo (puffer). All’esterno dell’edificio bisogna prevedere l’installazione dell’evaporatore esterno per lo scambio di energia. Questo evaporatore esterno può essere per lo scambio di energia con l’aria, l’acqua o il terreno (sonde geotermiche)

Una pompa di calore abbinata a un impianto fotovoltaico dà grandi vantaggi. La pompa di calore durante le ore di produzione dell’impianto fotovoltaico, può non prelevare energia elettrica dalla rete e quindi funziona gratuitamente. Con una buona regolazione e un impianto adeguato, la pompa di calore lavorerà al massimo durante le ore di sole per ridurre i consumi negli orari di mancanza di irraggiamento solare.

Una pompa di calore ibrida è solitamente abbinata a una caldaia a gas. La caldaia a gas ha la funzione di intervenire in tutte quelle situazioni dove la pompa di calore ha delle situazioni critiche o di elevati consumi. In alcuni rari casi la pompa di calore ibrida è una valida soluzione ma spesso viene installata in condizioni non idonee. Bisogna affidarsi ad un esperto per fare una giusta valutazione altrimenti non si ottengono risultati di risparmio energetico.

Se una pompa di calore non scalda ci possono essere vari motivi:

  • La potenza della pompa di calore non è adeguata all’edificio.
  • La pompa di calore scelta non è adeguata alle temperature rigide (zona climatica)- va sempre valutata la zona climatica per scegliere un modello adatto.
  • Il circuito gas della pompa di calore non ha sufficiente pressione.

La pompa di calore aria/aria o a espansione diretta (chiamato anche condizionatore) produce solo aria calda o fredda direttamente tramite il circuito del gas. E’ la più semplice ed economica delle pompe di calore. Solitamente non produce l’acqua calda sanitaria. E’ largamente diffusa anche se le caratteristiche non sono delle migliori per climatizzare gli ambienti. Gli aspetti negativi sono una scarsa efficienza specialmente alle basse temperature esterne e un ambiente climatizzato (caldo o freddo) solo per aria calda (convezione). Inoltre queste pompe di calore sono spesso rumorose sia all’interno dell’abitazione che all’esterno.

La pompa di calore geotermica non ha unità esterne in quanto assorbe il calore della terra tramite sonde verticali o orizzontali sotto al terreno. La pompa di calore geotermica ha un costo maggiore rispetto a quelle aria/acqua ma ha dei rendimenti costanti anche con climi rigidi. Inoltre con la pompa di calore geotermica è possibile raffrescare in maniera molto economica con il free cooling, cioè prende le basse temperature del terreno per raffreddare gli ambienti senza i consumi dovuti al compressore.

La pompa di calore serve per riscaldare e raffrescare gli ambienti con un rendimento superiore rispetto ai sistemi tradizionali. Una pompa di calore produce anche l’acqua calda sanitaria.

Nel 2024 per installare o sostituire una pompa di calore ci sono principalmente due incentivi:

Una pompa di calore collegata con un impianto a termosifoni funziona, ma non è questa la domanda giusta. La domanda corretta sarebbe se conviene. Ebbene ci sono vari aspetti da valutare:

  • La temperatura di mandata dei radiatori deve essere il più basso possibile (se necessario ampliare i radiatori).
  • La zona climatica non deve essere eccessivamente fredda.
  • La pompa di calore deve essere molto efficiente.
  • Le impostazioni delle regolazioni devono essere adeguate.

Parti con il piede giusto

Troviamo la soluzione ideale per il tuo impianto a pompa di calore!

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