Come dimensionare una pompa di calore. Guida pratica

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Quando si parla di pompe di calore la maggior parte delle persone collega questa tecnologia alla stagione estiva. Infatti, il sistema di emissione che viene più frequentemente abbinato alla pompa di calore è lo split del climatizzatore. Tuttavia non dobbiamo dimenticarci che i moderni sistemi in pompa di calore non si occupano solamente di raffrescare l’ambiente interno durante l’estate, ma consentono di dare un apporto di calore anche nei mesi più freddi. Inoltre, è possibile abbinare la pompa di calore ad altri numerosi sistemi di emissione come, per esempio, al riscaldamento a pavimento. Ecco perché, nonostante siamo ormai prossimi alla fredda stagione, oggi ritorneremo a parlare di questi sistemi. In particolare, nel corrente articolo proveremo a spiegarvi come dimensionare una pompa di calore.

Quanto consuma una pompa di calore

Abbiamo deciso di trattare questo argomento così tanto tecnico, che solitamente viene affrontato esclusivamente dai professionisti, per permettere ai nostri lettori di effettuare una scelta di acquisto più che consapevole. Prima di tutto, però, è bene specificare che, per capire a fondo il contenuto di questo argomento, è necessario avere ben chiaro il concetto di pompa di calore. Se non vi sentite particolarmente ferrati sull’argomento “impianto a fonte rinnovabile”, non preoccupatevi! Qualche mese fa abbiamo dedicato una serie di articoli proprio alle pompe di calore. Consigliamo di leggerli prima di addentrarsi nel dimensionamento. Si può partire, per esempio, dall’articolo in cui spieghiamo come funziona una pompa di calore e, se interessa, proseguire con quelli successivi.

La compensazione delle perdite termiche

Partiamo col dire che l’obiettivo principale di una pompa di calore, in funzionamento invernale, è quello di compensare le perdite termiche che si verificano nell’edificio. Queste perdite hanno luogo sull’involucro edilizio e possono essere di differenti tipologie:

  • perdite di calore attraverso i serramenti;
  • dispersioni in prossimità dei ponti termici;
  • perdite attraverso la copertura;
  • perdite dovute alla ventilazione naturale.

Diverse tipologie di perdite

Sapere quanta energia termica viene dispersa da un casa consente di comprenderne il fabbisogno termico. Quest’ultimo è un dato fondamentale per il dimensionamento corretto della pompa di calore.

Il dimensionamento della pompa di calore

Il fabbisogno termico di un’abitazione è presente nell’attestato di prestazione energetica (APE) dell’edificio. Bisogna, però, fare alcune considerazioni circa la validità dei dati presenti nell’APE. Solitamente, le abitazioni costruite negli ultimi anni hanno certificazioni molto precise. Per contro molti fra edifici costruiti diversi anni fa sono stati dichiarati con criteri eccessivamente pessimisti.

Visto che per dimensionare una pompa di calore bisogna basarsi su dati corretti, proponiamo di seguito un criterio per verificare l’affidabilità dei dati presenti nella certificazione energetica.

1. Calcolo del fabbisogno termico

Per prima cosa è necessario estrapolare dalla certificazione il valore del fabbisogno annuo di energia termica per climatizzazione invernale (espresso in kWh/mq anno) e moltiplicarlo per la superficie totale calpestabile riscaldata.

Facciamo un esempio. Prendiamo in considerazione un edificio di 130 mq con un fabbisogno annuo ETH di 70 kWh/mq anno:

Energia tot.= 130 mq * 60 kWh/ mq anno= 7800 kWh/ anno

Dividendo questo valore per 10 otteniamo il consumo ipotetico di metano (in metri cubi) dovuto al riscaldamento:

Consumo metano: 7800/10 = 780 mc di metano equivalenti.

A questa cifra, aggiungiamo 50 mc necessari per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS) per ogni componente dell’abitazione (prendiamo come esempio una famiglia di 4 persone):

780 mc +200 mc= 980 mc.

Quest’ultimo valore indica approssimativamente quanti metri cubi di metano si dovrebbero consumare per essere in linea con quanto indicato nell’attestato di prestazione energetica associato. Se il consumo si avvicina a quello calcolato con questa semplice formula, è possibile considerare affidabile il valore del fabbisogno indicato nella certificazione. In questo caso, è possibile valutarlo nella scelta della potenza della pompa di calore.

2. Dimensionamento dai consumi di gas abituali

Ci sono casi in cui il titolare dell’immobile non ha la necessità di far redigere l’attestato di prestazione energetica. In tale circostanza non si ha a disposizione il valore del fabbisogno termico, tuttavia è possibile ottenerlo a partire dai consumi di gas abituali. Il procedimento è molto semplice e si basa sul valore statistico dei gradi giorno del Comune di riferimento.

Il Grado Giorno, riferito ad una località, è una grandezza che misura la somma delle differenze tra la temperatura interna impostata per un adeguato grado di comfort (per convenzione pari a 20°C) e la temperatura media esterna. Il Grado giorno viene calcolato durante un periodo di riscaldamento stabilito e varia in base alla zona climatica della località di interesse.

Aldilà della definizione scientifica, ciò che è interessante sapere ai fini di questo articolo è che il Grado Giorno è definito dalla normativa in base alle zone climatiche (D.P.R. n.412  del 26 agosto 1993). Più elevato è il numero di gradi giorno, maggiore sarà la durata del periodo che occorre per riscaldare un’abitazione e quindi farà più freddo. Al contrario, più basso sarà il numero di gradi giorno, inferiore sarà il periodo di riscaldamento necessario per raggiungere la temperatura di comfort. È possibile reperire le tabelle dei gradi giorno, elencati per i vari comuni del territorio italiano, tramite il sito dell’Enea.

Il calcolo della potenza nominale

Se si hanno a disposizione anche i consumi di gas globali necessari per il riscaldamento della nostra casa, è possibile determinare la potenza termina nominale della pompa di calore necessaria per garantire una temperatura di comfort interno.  La formula matematica che consente di calcolare la potenza nominale è semplice:

Potenza termica nominale (kW) = Energia termica annuale *(20°C – Temp.progetto)/ gradi giorno/ ore funzionamento riscaldamento;

Facciamo un esempio concreto:

  • per il valore dell’energia termica annuale è possibile considerare il valore utilizzato nell’esempio sopra di 7800 kWh;
  • per la temperatura di progetto si utilizza la temperatura statisticamente minima alla quale è soggetta la zona: prendendo come esempio il comune di Milano, la temperatura minima è -5°C.
  • i gradi giorno a Milano sono 2404, mantenendo il riscaldamento attivo per 16 ore al giorno.

Quindi, utilizzando  i valori sopracitati otteniamo:

Pnom (kW)= 7800 kWh * (20°C- (-5°C)) / 2404 / 16h = 5,07 kW

Grazie a questo semplice calcolo possiamo ipotizzare un dimensionamento ragionevole della nostra pompa di calore, che quindi avrà una potenza indicativa nominale di 5,07 kW. Una pompa di calore di questa taglia garantisce il raggiungimento di una temperatura interna confortevole, anche nel giorno in cui le temperature esterne raggiungono i valori limite per la stagione invernale.
Ricordiamo che questa situazione è stata creata considerando un edificio ubicato a Milano, in cui il riscaldamento è attivo per 16 ore al giorno. Variando questi ultimi dati, varierà anche la potenza nominale della pompa di calore. Per esempio, spostandoci nel Sud Italia sicuramente necessiteremo di una macchina meno potente.

Le considerazioni di Petalo

In base alla nostra esperienza nell’installazione delle pompe di calore, possiamo affermare che non esiste un dimensionamento certo al 100%, ma piuttosto uno statisticamente accettabile. Infatti, un tecnico potrebbe proporre una pompa di calore di potenza elevata, per garantire un’efficienza assicurata, anche con le condizioni climatiche più rigide. Tuttavia, bisogna valutare bene una soluzione di questo tipo, poiché si rischierebbe di sfruttare il suo massimo potenziale solo per pochi giorni all’anno e, per il resto, avere una macchina sovradimensionata. Al contrario, facendo una stima troppo ottimista, per quanto riguarda le condizioni climatiche, il risparmio sarebbe solo iniziale. Infatti, acquistando una pompa di calore di bassa potenza ad un prezzo minore, si rischierebbe di non soddisfare le proprie esigenze di comfort interno durante l’inverno.

La situazione migliore si ha quando un termotecnico, in base alle proprie conoscenze in materia fisica, cerca di soddisfare le richieste del committente, considerando sia le abitudini di quest’ultimo, sia le buone norme di risparmio energetico.

Se si sta pensando di installare tale tecnologia, è importante ricordare che questo è un sistema fatto per funzionare alle basse temperature in modalità continua (come abbiamo visto nell’esempio sopra, in cui l’impianto funzionava 16 ore al giorno). Quindi, è meglio evitare di richiedere una pompa di calore sovradimensionata, pensando di impiegare meno tempo per riscaldare la casa. Così facendo, la pompa di calore lavorerà alle alte temperature e comporterà dei consumi elevati. Questo non porterà a nessun risparmio economico e la macchina lavorerà in modo inefficiente.

Cosa possiamo fare per te

Il dimensionamento della pompa di calore è un’operazione tutt’altro che semplice. L’obiettivo di questo articolo è stato quello di fornire dei metodi semplici per valutare correttamente un’offerta di vendita di questa tecnologia. Tuttavia, se state pensando di installare una pompa di calore, il nostro consiglio è quello di affidarsi sempre ad un tecnico esperto, che sappia consigliare la soluzione migliore.

Noi di Petalo offriamo, in questo settore, un servizio a tutto tondo. Non ci occupiamo solamente della vendita finale, ma partiamo da un’analisi del fabbisogno termico dell’abitazione, affidandoci a termotecnici qualificati di nostra fiducia, per fornire sempre la pompa di calore migliore per le proprie esigenze. Successivamente, ci occupiamo anche dell’installazione, che realizziamo a regola d’arte. Se state cercando un’azienda qualificata, che sappia seguire il cliente in tutte le fasi del processo di installazione di una pompa di calore, o siete curiosi di approfondire l’argomento, non esitate a contattarci!