Indicatori e dimensionamento delle pompe di calore
Introduzione: Trovare la pompa di calore giusta
È arrivato il momento – bisogna installare una pompa di calore. Si pone però la domanda: Quale?
Per confrontare le pompe di calore e scegliere la dimensione giusta, esistono indicatori importanti. In questo articolo spieghiamo tutti i valori rilevanti e forniamo regole pratiche per il dimensionamento.
Gli indicatori più importanti
COP – Coefficient of Performance
Definizione: Il rapporto tra potenza termica generata e potenza elettrica impiegata – misurato in condizioni standard (condizioni di laboratorio).
Formula: COP = Potenza termica (kW) / Potenza elettrica (kW)
Il significato dei diversi valori di COP può essere illustrato in modo chiaro:
| COP | Significato |
|---|---|
| 3,0 | Per 1 kW di elettricità si ottengono 3 kW di calore |
| 4,0 | Per 1 kW di elettricità si ottengono 4 kW di calore |
| 5,0 | Per 1 kW di elettricità si ottengono 5 kW di calore |
Valore di riferimento: Un COP superiore a 4 è considerato buono, superiore a 5 molto buono.
Importante: Il COP viene misurato in condizioni di laboratorio ed è solo un valore istantaneo. L'efficienza effettiva nella pratica quotidiana può differire!
SCOP – Seasonal Coefficient of Performance
Definizione: Il COP stagionale – un valore medio ponderato su un tipico periodo di riscaldamento.
Lo SCOP tiene conto di:
- Diverse temperature esterne
- Diversi stati operativi
- Condizioni di utilizzo più realistiche
Vantaggio: Più realistico del COP, poiché considera diverse condizioni.
SPF – Fattore di prestazione stagionale (JAZ)
Definizione: L'efficienza effettiva di una pompa di calore nell'arco di un intero anno – misurata nel funzionamento reale.
Formula: SPF = Calore prodotto (kWh/anno) / Elettricità consumata (kWh/anno)
In base allo SPF raggiunto si può valutare l'efficienza dell'impianto:
| SPF | Valutazione |
|---|---|
| < 3,0 | Da migliorare |
| 3,0–3,5 | Accettabile |
| 3,5–4,0 | Buono |
| > 4,0 | Molto buono |
La differenza rispetto a COP/SCOP:
- COP/SCOP sono dati del produttore in condizioni definite
- SPF è il valore effettivo del vostro impianto concreto
Altri indicatori importanti
Oltre a COP e SPF, ci sono altri indicatori importanti per la scelta di una pompa di calore:
| Indicatore | Significato |
|---|---|
| Potenza termica (kW) | Potenza termica massima |
| Temperatura di mandata | Temperatura dell'acqua del riscaldamento (ottimale: 35–50°C) |
| Temperatura di ritorno | Temperatura dell'acqua di ritorno |
| GWP | Global Warming Potential del refrigerante |
| Livello di potenza sonora (dB) | Rumorosità dell'unità esterna |
Temperatura di mandata e di ritorno
Temperatura di mandata: La temperatura dell'acqua del riscaldamento che fluisce verso i terminali.
La temperatura di mandata richiesta dipende dal sistema di riscaldamento:
| Sistema di riscaldamento | Temperatura di mandata tipica |
|---|---|
| Riscaldamento a pavimento | 30–40°C |
| Termosifoni a bassa temperatura | 45–55°C |
| Termosifoni vecchi | 60–70°C |
Importante: Più bassa è la temperatura di mandata, più efficiente lavora la pompa di calore!
Perché? Con alte temperature di mandata il compressore deve lavorare di più, riducendo il rendimento.
GWP – Global Warming Potential
Il potenziale di riscaldamento globale del refrigerante utilizzato:
A seconda del refrigerante, gli impatti ambientali differiscono notevolmente:
| Refrigerante | GWP | Valutazione |
|---|---|---|
| R290 (Propano) | 3 | Molto buono |
| R32 | 675 | Medio |
| R410A | 2088 | Scarso |
Più basso è il valore GWP, più ecologico!
Livello di potenza sonora
La rumorosità dell'unità esterna – importante per il vicinato e il riposo notturno:
Per contestualizzare i valori in decibel, è utile un confronto con rumori quotidiani:
| Livello sonoro | Confronto |
|---|---|
| 40 dB | Zone residenziali tranquille |
| 50 dB | Conversazione normale |
| 60 dB | Livello rumore ufficio |
| 70 dB | Traffico stradale |
Raccomandazione: Scegliere un'unità esterna con massimo 50 dB.
Regole pratiche per il dimensionamento
Per scegliere la pompa di calore giusta, bisogna prima determinare il fabbisogno termico.
Passo 1: Calcolare il fabbisogno termico totale
Formula: Fabbisogno termico (kW) = Superficie abitabile (m²) × Fabbisogno specifico (W/m²) / 1000
Fabbisogno termico specifico per tipo di edificio
Il fabbisogno termico specifico varia notevolmente a seconda dello standard di isolamento dell'edificio:
| Tipo di edificio | Fabbisogno termico specifico |
|---|---|
| Casa passiva | 10–20 W/m² |
| Nuova costruzione KfW-40 | 25–35 W/m² |
| Nuova costruzione KfW-55 | 35–45 W/m² |
| Edificio esistente ben ristrutturato | 50–70 W/m² |
| Edificio esistente parzialmente ristrutturato | 70–100 W/m² |
| Edificio esistente non ristrutturato | 100–150 W/m² |
Esempio: 150 m² edificio esistente ben ristrutturato
- 150 m² × 60 W/m² = 9.000 W = 9 kW
Passo 2: Considerare i tempi di blocco
I fornitori di energia offrono spesso tariffe agevolate per pompe di calore – tuttavia con tempi di blocco (es. 3 × 2 ore al giorno).
Formula per la potenza aggiuntiva:
Potenza aggiuntiva = Carico base × (Ore di blocco / 24)
Esempio: 9 kW carico base, 6 ore di blocco
- 9 kW × (6/24) = 9 kW × 0,25 = 2,25 kW
- Potenza totale: 9 + 2,25 = 11,25 kW
Passo 3: Considerare l'acqua calda sanitaria
Se la pompa di calore deve produrre anche acqua calda sanitaria:
Regola pratica: ~0,25 kW per persona
A seconda delle dimensioni del nucleo familiare va previsto un supplemento corrispondente:
| Dimensione nucleo | Fabbisogno aggiuntivo |
|---|---|
| 2 persone | 0,5 kW |
| 4 persone | 1,0 kW |
| 6 persone | 1,5 kW |
Esempio di calcolo complessivo
Un esempio concreto mostra come interagiscono tutti i fattori:
| Voce | Calcolo | Risultato |
|---|---|---|
| Carico base | 150 m² × 60 W/m² | 9,0 kW |
| Tempo di blocco | 9 kW × 0,25 | 2,25 kW |
| Acqua calda | 4 persone × 0,25 kW | 1,0 kW |
| Totale | 12,25 kW |
→ Una pompa di calore da 12–14 kW sarebbe adeguata.
Evitare il sovradimensionamento!
Attenzione: Una pompa di calore troppo grande non è migliore!
Problemi del sovradimensionamento
Una pompa di calore troppo grande può causare diversi problemi:
| Problema | Spiegazione |
|---|---|
| Ciclaggio | Continua accensione/spegnimento |
| Usura | Maggiore sollecitazione del compressore |
| Inefficienza | La pompa di calore raramente lavora in modo ottimale |
| Costi maggiori | Costi di acquisto inutilmente alti |
La regola d'oro
Meglio dimensionare leggermente più piccolo e attivare una resistenza elettrica nei picchi di carico, piuttosto che sovradimensionare!
Confronto degli indicatori
Nella scelta di una pompa di calore dovreste confrontare:
All'acquisto di una pompa di calore alcuni valori possono essere confrontati, mentre altri sono determinabili solo durante il funzionamento:
| Confrontabili in anticipo | Determinabili dopo il funzionamento |
|---|---|
| COP (dato del produttore) | SPF (la vostra efficienza reale) |
| SCOP | |
| Livello di potenza sonora | |
| GWP del refrigerante | |
| Potenza termica (kW) |
A cosa prestare particolare attenzione?
- SCOP è più realistico del COP
- Basse temperature di mandata possibili (riscaldamento a pavimento!)
- Basso valore GWP per la protezione ambientale
- Rumorosità adeguata al vostro contesto abitativo
- Dimensionamento corretto – non troppo grande!
Calcolo di convenienza economica
Calcolare i costi annuali di elettricità
Formula: Costi elettricità = Fabbisogno termico (kWh) / SPF × Prezzo elettricità (€/kWh)
Esempio:
- Fabbisogno termico: 15.000 kWh/anno
- SPF: 4,0
- Prezzo elettricità: 0,30 €/kWh
→ 15.000 / 4 × 0,30 = 1.125 €/anno
Confronto con altri sistemi di riscaldamento
Un confronto dei costi mostra i vantaggi della pompa di calore rispetto ad altri sistemi:
| Sistema | Costi per 15.000 kWh di calore |
|---|---|
| Pompa di calore (SPF 4) | ~1.125 €/anno |
| Riscaldamento a gas | ~1.800 €/anno |
| Riscaldamento a gasolio | ~2.100 €/anno |
| Riscaldamento elettrico diretto | ~4.500 €/anno |
La pompa di calore è la soluzione più conveniente a lungo termine!
Conclusione
In sintesi: Gli indicatori piu importanti per la scelta della pompa di calore sono SCOP/COP (efficienza - piu alto e, meglio e), potenza termica (adeguata al fabbisogno calcolato), temperatura di mandata (piu bassa e, piu efficiente), livello sonoro (per buoni rapporti di vicinato) e GWP (per la tutela ambientale). Con le regole pratiche potete stimare approssimativamente il vostro fabbisogno termico. Per una pianificazione precisa si raccomanda un calcolo professionale del carico termico secondo DIN EN 12831.
Se la vostra pompa di calore debba riscaldare da sola o collaborare con un secondo generatore di calore, lo chiarisce l'articolo Modalita operative: Monovalente, bivalente e ibrida.
La serie completa di articoli "Pompe di calore"
- L'anti-frigorifero: Come funziona una pompa di calore? – Fondamenti
- I componenti: Scambiatore di calore, compressore e valvola di espansione – Componenti
- Indicatori e dimensionamento delle pompe di calore – Siete qui
- Modalità operative: Monovalente, bivalente e ibrida – Tipi di funzionamento
- Tipi di pompe di calore e l'abbinamento con gli impianti solari – Aria-acqua, geotermica e solare