Dimensionamento pompa di calore: 7 fattori da considerare

dimensionamento pompa di calore

Il dimensionamento della pompa di calore non si calcola con un foglio Excel e non esiste uno strumento che in pochi click ti dia il risultato. Esiste solo un modo preciso, scientifico e fisico per scegliere la migliore pompa di calore e dimensionarla senza commettere errori.

Te lo condivido per filo e per segno in questo articolo.

Dati da considerare per il dimensionamento della pompa di calore

Quando vai a dimensionare una pompa di calore per coprire il fabbisogno termico di un edificio, non esistono soluzioni ibride, non esiste il ‘non si può fare’, non esiste il ‘ma ho sentito dire che’. Esiste solo la fisica e i numeri che devono essere estratti in modo certosino e professionale per essere soddisfatti dal sistema che andrai a scegliere.

La base di tutti i calcoli però parte dai seguenti 7 punti:

  1. Fabbisogno termico invernale: Quanta energia termica serve per riscaldare la tua casa in inverno?
  2. Fabbisogno termico estivo, cioè quanto ne serve per raffrescare la tua casa. E ti dirò che più la casa è isolata, più l’involucro è performante, più è il fabbisogno termico estivo a pesare rispetto a quello invernale, un dato a cui bisogna cominciare a prestare davvero tanta attenzione.
  3. Fabbisogno termico per il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria: Quante persone vivono in casa? Due persone, tre persone, cinque persone, sei persone. Tutto ciò va contestualizzato e messo all’interno di quei numeri.
  4. Temperatura massima di lavoro invernale, cioè con un radiante avrai temperatura bassa, magari con radiatori, con un involucro un po’ più datato avrai temperature di lavoro più alte. Questo è un dato molto importante
  5. Temperatura minima di lavoro estiva: Se hai dei fan coil o degli idrosplit, cioè i climatizzatori che con l’acqua fredda della pompa di calore ti serviranno temperature di lavoro basse, 7-8° in mandata. Se invece hai soluzioni radianti abbinate a ventilazione meccanica, 14-15 gradi sono più che sufficienti, andando poi a miscelarli in modo corretto in base alle percentuali di umidità. Ma anche questo fa un’estrema differenza.
  6. Zona climatica della casa ed esposizione al sole
  7. Temperatura minima di progetto invernale e la temperatura massima di progetto estivo

Questi sono i sette parametri che bisogna avere sottomano quando si va a fare un dimensionamento della pompa di calore.

Come calcolare la grandezza della pompa di calore

Passiamo ora a come dimensionare la pompa di calore.  Le dimensioni della pompa di calore sono importanti per due motivi di base:

  • Primo: Lo scambiatore più è grande più ha ottime prestazioni e, per evitare frequenti sbrinamenti, il passo alette deve essere non più quello da decimi di millimetro dei climatizzatori ma di 2 o 3 mm come appunto nelle termopompe europee che nascono per riscaldare le case nei climi più rigidi.
  • Secondo: Un ventilatore di grandi dimensioni sostanzialmente aiuta a sua volta per due motivi, muove più aria, ma soprattutto nelle condizioni medie (cioè nelle condizioni in cui noi tecnici cerchiamo di far lavorare per più ore possibili la pompa di calore) fa bene al rumore, lo diminuisce.

Non è un concetto assimilabile così a primo acchito, ma se devo muovere la stessa quantità di metri cubi aria in un’ora, un ventilatore piccolo che va il massimo della sua potenza fa molto più rumore di un ventilatore grande che invece gira ad un numero di giri nettamente inferiore. E’ questione di rumorosità. Le dimensioni contano, e se qualcuno non è sicuro del dimensionamento pompa di calore, aggiungici che poi le bollette le paghi tu.

A volte nei progetti, nei dimensionamenti, in base ai luoghi, in base alla zona climatica, in base all’altitudine, in base ad una serie di fattori e di parametri, un tecnico può scegliere di mettere una pompa di calore un po’ più piccola o un po’ più grande, ma quel po’ sono pochi numeri. Non è che in una scala da 1 a 20 ci sono 20 modelli di pompe di calore.

Anche qui bisogna essere astuti, perché non bisogna mai dimenticare che la pompa di calore è un componente che lavora per trasferire il calore, il lavoro è in centrale termica e la vera distribuzione del calore in estate e in inverno parte da lì.

dimensionamento pompa di calore, questo è il risultato di una simulazione dinamica del fabbisogno termico invernale ed estivo
dimensionamento pompa di calore, questa è la simulazione di spesa energetica invernale ed estiva

Ma non perdiamo il focus, torniamo sulla macchina, ricordiamoci il concetto di base, semplice ma  che a volte sfugge di mano: produciamo energia elettrica con il fotovoltaico, convertiamo energia elettrica in energia termica con la pompa di calore e la mettiamo a servizio della casa.

Dalla centrale termica, la termoregolazione dovrebbe far partire l’energia termica necessaria a riscaldare e raffrescare le nostre stanze, la nostra casa e produrre l’acqua sanitaria che ci serve.

Una termopompa professionale deve soddisfare tutte e tre le richieste: caldo in inverno, fresco in estate e acqua calda sanitaria. Non esiste la pompa di calore perfetta esiste solo la macchina che nelle condizioni per cui la stiamo progettando, soddisfa al meglio i requisiti.

I parametri tecnici da considerare per il dimensionamento

Gli accumuli in centrale termica sono fondamentali perché il vero bilanciamento del sistema è fatto rispettando i sette parametri di prima e selezionando la macchina con gli accumuli giusti per soddisfare al meglio quell’esigenza. Poi da qui nascono i vari parametri tecnici.

Le potenze massime vengono indicate nei cataloghi, per le medie bisogna chiedere la scheda tecnica e soprattutto bisogna comprenderle. Ma tecnicamente i numeri vengono dati con due lettere: A e W, dove A è la temperatura dell’aria e W (water) è la temperatura della mandata, cioè dell’acqua. Ovviamente in questo caso parliamo di pompe di calore aria acqua.

La macchina che deve lavorare con un radiante, cosiddetto a bassa temperatura, ha il numero che indica la cifra di lavoro alla temperatura V35, mandata a 35°. La macchina che deve lavorare su radiatori tendenzialmente avrà A e il numero indicato alla temperatura V55.

Nei progetti, per semplificarti il tutto in base alla tipologia di terminali abbiamo tre temperature di mandata:

  • 35 gradi per i sistemi radianti
  • 45 gradi per i sistemi ad aria
  • 55 gradi per i radiatori

Questi sono i numeri che tendenzialmente vanno inseriti in legge 10 nei programmi che poi fanno i calcoli per vedere se quella macchina soddisfa i requisiti della tua casa. Attenzione però, più alta è la temperatura di mandata più bassa è la resa della macchina!

Ti faccio un esempio banale –didattico- non prendere alla lettera i numeri, è un esempio didattico.

Se hai una macchina che sulla carta ha una taglia commerciale da 10 kW termici vuol dire che a 7 gradi di temperatura esterna con 35 di mandata è in grado di produrre 10 kilowatt termici di potenza. Ma se tu hai bisogno di quella potenza con un sistema ad aria o termosifoni, con la mandata di 45° o di 55° ovviamente la taglia commerciale cresce.

Se tu hai bisogno di 10 kilowatt a 0° di temperatura esterna o 10 kilowatt a -10° di temperatura esterna commercialmente quella taglia si alza perché più alta è la mandata più va ad abbassarsi la potenza nominale che pompa di calore a può erogare.

Per sceglierla, devi incrociare la potenza utile con la temperatura esterna minima di progetto e ovviamente la temperatura massima di mandata dell’impianto.

Capisci che se hai bisogno di 10 kilowatt a -5° con un sistema radiante ci vuole una taglia, se hai bisogno di 10 kilowatt con 55° di mandata sui termosifoni alla stessa temperatura la taglia è più grande.

Quindi, quando trovate scritto nelle leggi 10 che serve una potenza utile nominale di “tot” kilowatt non fate il paragone tot kilowatt sul progetto – cerco una pompa di calore con quella taglia commerciale. I ragionamenti sono ben più raffinati.

Ovviamente la taglia della pompa di calore dipende anche dalla differenza prestazionale, mi spiego meglio.

Una macchina economica ovviamente va in crisi più facilmente. Più alta è la temperatura di mandata e più bassa è la temperatura esterna di progetto, più ci vuole una termopompa professionale.Ovvio che se hai una temperatura esterna rigida -10° o peggio, servono macchine prestanti. Se vuoi avere delle rese ottimali e se non vuoi avere bollette stratosferiche o peggio ancora non vuoi rimanere al freddo, bisogna saperci fare, bisogna saperle conoscere e riconoscere.

dimensionamento pompa di calore
dimensionamento pompa di calore, questo è il risultato di una simulazione dinamica del fabbisogno termico invernale ed estivo

 

 

Il numero più visto, quello che tendenzialmente può esserti utile in una prima fase di orientamento sulla potenza da scegliere è A-7 V35 per i radiatori, A-7 V45 per chi si riscalda con l’aria, A-7 V55 per chi si riscalda coi radiatori.

Attenzione, sono numeri indicativi, vanno compresi e vanno presi con le pinze e soprattutto nei cataloghi è riportata la potenza massima, ma in realtà dovremmo essere bravi a far modulare il più possibile la pompa di calore perché è lì il vero gioco al risparmio: quando la pompa di calore, gli accumuli e la termoregolazione, a prescindere dalla temperatura di lavoro, riescono a fondersi e a dare il meglio per cui tu hai investito soldi importanti.

Pompe di calore e bivalenza

C’è poi un dato che a me veramente fa venire su il veleno e mi fa arrabbiare: la bivalenza. In realtà, la normativa ti indica a che temperatura esterna la tua pompa di calore comincia a andare in sofferenza e quindi si inserisce la cosiddetta bivalenza.

Cos’è la resistenza che parte assieme alla pompa di calore? Il mio pensiero qui è pragmatico, è fisica: se una pompa di calore è progettata bene per fare il suo lavoro, non ha bisogno della resistenza. Se è dimensionata in modo corretto, la centrale termica è fatta da professionisti, non c’è bisogno della resistenza, quindi nemmeno della bivalenza.

Ma a molti costruttori, non sapendo cosa succede dopo la pompa di calore, la resistenza viene inserita dentro e viene anche caldamente consigliato di collegarla. Io non la voglio nemmeno sentire, nemmeno vedere, ma è così in alcuni casi. Marchi molto blasonati la inseriscono dentro.

Ora pareri e opinioni non ce ne facciamo niente: se i progetti sono fatti come si deve, la resistenza non serve.

Se chi fa il progetto, chi l’installa non è sicuro, ti racconta la solita favoletta, che meglio metterla la resistenza che non si sa mai. Sappi che a me continuano a dire che è impossibile riscaldare una casa senza la fiamma. Quindi, vedi un po’ tu.

Come si dimensiona la pompa di calore?

Ma allora come si dimensiona la pompa di calore?  Ecco, attenzione, numeri alla mano: sai quanto ti serve in inverno, sai quanto ti serve in estate. Diamo per buono che sai leggere la scheda tecnica e sai interpretare correttamente i dati dichiarati dal costruttore.

Hai tutto quello che ti serve, non serve esagerare.

Analisi dinamica del fabbisogno termico di un’abitazione

Anche qui non esistono calcoli magici, anche se con una scheda tecnica dettagliata e con dati reali da parte di chi ti fornisce la macchina è abbastanza semplice stimare un consumo reale. Quello che facciamo anche noi abitualmente quando facciamo l’analisi dei consumi di energia.

Non ci sono formule di calcolo miracolose. C’è esperienza, c’è pratica, ci sono dati reali che i costruttori mettono a disposizione, che non sono quelli stimati dai fogli Excel, e soprattutto c’è un’analisi dinamica del fabbisogno termico.

La cosa più importante che serve per dimensionare correttamente la pompa di calore per le esigenze di quella casa è un calcolo fatto a dovere, si chiama analisi dinamica del fabbisogno termico dell’edificio.

Non si fa in due click, non si fa in due minuti, deve essere fatto da un professionista capace e che conosce la materia.

Potenza termica nominale della pompa di calore e rese reali

Ma quali sono le rese reali della pompa di calore? Ecco anche qui si apre un ventaglio di esperienze, un ventaglio di numeri e pareri e opinioni.

La potenza termica nominale della macchina è la potenza massima alla minima temperatura di esercizio. Tipicamente, quando si parla di potenza termica commerciale, viene indicata la potenza termica A7 + 35, cioè quanti kilowatt termici riesce a sviluppare la macchina con l’aria esterna a 7°, mandando acqua al tuo impianto a 35°.

I dati che ci sono nei cataloghi ti possono aiutare e magari ti fanno capire potenzialmente quale è più performante e quale meno, ma non è solo quello. Come tutte le cose, non è il numero a fare la differenza e non è la marca a risolvere il problema. È come la inserisci e che strategia hai scelto per soddisfare le esigenze degli impianti di casa tua.

È molto complesso perché non è solo il motore di una macchina a dare le prestazioni, anche se tutti guardiamo le schede del motore. È l’aerodinamica, è come le guidi, le gomme, le sospensioni, il pilota, la manutenzione, eccetera, eccetera, eccetera.

Per la pompa di calore è uguale. Fondamentalmente, la resa dipende da molti fattori. Tra questi due cose molto importanti: Bisogna rispettare i flussi dell’acqua e bisogna sempre miscelare quando si hanno sistemi radianti. Questo aiuta a mantenere altissima l’efficienza generale del sistema.

Come dimensionare la pompa di calore: Consigli finali

Da qui i miei consigli più preziosi: commissiona una Legge 10 con una simulazione dinamica del fabbisogno termico dell’edificio a un professionista che la conosca, che sia capace e che capisce cosa sta facendo. Se non l’ha mai fatto, se ti dice comincia a raccontarti storielle, c’è già un problema, dialoga con un professionista verticale.

Non voglio inventare nulla, semplicemente ci vuole una persona che sappia integrare la parte termica e la parte elettronica, il fotovoltaico, la termoregolazione, la ventilazione meccanica, i sistemi radianti, la gestione a diverse temperature e a diverse condizioni di lavoro. Ci vuole una persona che abbia una visione di insieme, che sappia come far dialogare le figure e gli impianti tra di loro.

Sappi che il fai da te è la peggiore strategia che tu possa scegliere. Capire e conoscere quanto ti basta per valutare le persone a cui chiedere sì, fare di testa tua, oddio, se vuoi provarci, provaci. Ti assicuro che è molto, molto difficile e avrai sempre qualcosa che non va. A volte investire qualche euro in più con un professionista ti fa risparmiare tempo, denaro e soprattutto una parte di fegato che dopo non ricresce più.

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Devis Barcaro

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Devis Barcaro

Dal 2015 sono specializzato nella realizzazione di ville no gas, quelle 100% elettriche che sfruttano al massimo l’energia del sole.

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