Dimensionamento pompa di calore aria acqua

Quando scegliamo una pompa di calore aria acqua come unica o principale fonte di riscaldamento per la nostra casa, la domanda ricorrente e’: non rimarrò mai al freddo ?
Niente paura: con un corretto dimensionamento pompa di calore aria acqua non c’e’ rischio alcuno.

Dimensionamento pompa di calore aria acqua

Dimensionamento pompa di calore aria acqua

Per quanto sia sempre necessario rivolgersi ad un professionista per la progettazione, e’ possibile fare una verifica, comunque accurata, sul dimensionamento della vostra pompa di calore partendo dai dati dall’attestato di certificazione energetica della vostra abitazione.

Per chi fosse interessato, e’ molto interessante il video AIST Webforum – Dimensionamento impianti con pompa di calore che potete trovare sul mio canale YouTube.

Ma torniamo al metodo di dimensionamento pompa di calore aria acqua semplificato.

Utilizzando i dati dell’involucro (presenti ad esempio nella certificazione energetica) e della zona climatica, il calcolo può fornire:

  • un’ottima approssimazione per il corretto dimensionamento della potenza del generatore termico (alla T esterna di progetto)
  • il confronto tra i dati teorici di involucro e zona climatica con quelli effettivi

Un po’ di teoria

Il ragionamento effettuato e’ il seguente:

E_termica dispersa involucro = K * (T_interna – T_esterna)

Per mantenere la temperatura interna in modo costante al valore desiderato e’ necessario che:

E_termica dispersa involucro = E_termica da produrre

A questo punto possiamo confrontare:

E_termica @ T_esterna_1 = K * (T_interna – T_esterna_1)

con

E_termica @ T_esterna_2 = K * (T_interna – T_esterna_2)

Per semplicità assumiamo che la temperatura interna sia costante e pari al valore desiderato.

Quindi:

K = E_termica @ T_esterna_1 / (T_interna – T_esterna_1) = E_termica @ T_esterna_2 / (T_interna – T_esterna_2)

Da cui abbiamo una semplice proporzione:

E_termica @ T_esterna_2 = E_termica @ T_esterna_1 * (T_interna – T_esterna_2) / (T_interna – T_esterna_1)

Utilizzando i dati dell’involucro e della zona climatica, il calcolo può dunque fornire un’ottima approssimazione per il corretto dimensionamento del generatore termico (alla T esterna di progetto). Oppure per confrontare i dati teorici di involucro e zona climatica con quelli effettivi.

Le considerazioni fatte finora sono valide per qualsiasi generatore di calore.

Vediamo come applicarli nel caso vogliamo determinare il dimensionamento pompa di calore aria acqua a partire dai dati dell’involucro inclusivi della zona climatica di appartenenza.

Dati involucro

ParametroValore
Periodo di attivazione dell’impianto15 ottobre – 15 aprile (183 giorni)
Gradi Giorno2.544 [GG]
Temperatura esterna di progetto-5 ºC
Temperatura interna media20 ºC
Superficie utile114,35 m²
Fabbisogno annuo di energia termica
Climatizzazione invernale ETH
 66,11 [kWh/m²a]

I dati di esempio si riferiscono alla certificazione energetica della mia abitazione: alla pagina Informazioni potete trovarli in versione completa.

Potreste disporre di una certificazione energetica più recente: l’importante e’ confondere il fabbisogno termico con il fabbisogno di energia primaria (ad es. energia elettrica nel caso della pompa di calore).

La temperatura esterna di progetto rappresenta nella sostanza la temperatura esterna minima alla quale il generatore di calore deve fornire comunque l’energia termica sufficiente a mantenere in temperatura la vostra abitazione.

Intervallo di funzionamento

Le ore di funzionamento della pompa di calore non potranno mai essere 24 nemmeno nel giorno più freddo dell’anno per due fattori principali:

  • la produzione di acqua calda sanitaria (ACS) interrompe il normale ciclo di funzionamento (sia riscaldamento che raffrescamento)
  • i cicli di sbrinamento interrompono il normale ciclo di funzionamento (sopratutto quando terribilmente deleteri come nel mio caso ma e’ un’altra storia)

Nel nostro esempio ho assunto per la giornata peggiore 14 ore di funzionamento del riscaldamento al giorno, lasciando un margine di 8 ore per ACS, sbrinamenti e varie ed eventuali.

Calcoli intermedi

T_esterna_media_inverno = T_interna – Gradi_giorno / Durata_stagione_riscaldamento = 20 – 2.544 / 183 = 6,1 ºC

Questa equivale alla temperatura media su tutta la stagione invernale nella zona climatica di riferimento.

E_termica_riscaldamento_inverno = ETH * Superficie_Utile = 66 * 114,35 = 7.547 kWh/a
E_termica_riscaldamento_inverno_media = E_termica_riscaldamento_inverno / Durata_stagione_riscaldamento = 7.547 / 183 = 41,24 kWh/giorno

Detto in altre parole vuol dire che abbiamo determinato l’Energia termica per riscaldamento (41,24 kWh nel mio esempio) mediamente necessaria per mantenere la T interna costante (20 ºC) alla T esterna media periodo invernale (6,1 ºC nel mio esempio).

Questo calcolo non e’ nient’altro che una maniera di rappresentare i dati di involucro e zona climatica !

Risultato

E_termica_riscaldamento@T_esterna_progetto = E_termica_riscaldamento_inverno_media * (T_interna_media_inverno – T_esterna_progetto) / (T_interna_media_inverno – T_esterna_media_inverno) = 41,24 * (20 + 5) / (20 – 6,1) = 74,2 kWh/giorno

Detto in altre parole vuol dire che abbiamo determinato l’Energia termica per riscaldamento (74,2 kWh nel mio esempio) mediamente necessaria per mantenere la T interna costante (20º C) alla T esterna di progetto (-5,0º C nel mio caso).

Possiamo finalmente il dimensionamento pompa di calore aria acqua:

P_termica@T_esterna_progetto = E_termica_riscaldamento@T_esterna_progetto / Ore_funzionamento_riscaldamento = 74,2 / 14 = 5,3 kW

E ricordate che le pompe di calore vengono sempre vendute con l’opzione di una resistenza elettrica che funge da back-up in caso di emergenza !

6 risposte a “Dimensionamento pompa di calore aria acqua”

  1. a breve farò installare un impianto a pavimento giacomini spider + pompa di calore identica alla tua + vmc zhender, sono indeciso sull’installazione di un impianto fotovoltaico, non sarebbe meglio mettere due pannelli per il solare termico? l’energia che scambi è praticamente regalata e quella che consumi nei momenti di maggiore utilizzo è cmq pagata a tariffa standard. cosa mi consigli? la casa è nuova ipercoibentata mq 120. Siamo una famiglia di 4 persone “classica” ad oggi in una casa di 70 mq consumiamo 470€ anno di metano per scaldare e cucinare e 1220 kw/h di corrente elettrica. Vorrei cercare di razionalizzare i consumi al fine di non trovare sorprese… p.s. secondo te con una fornitura da 3.3 kw potrei provare in un primo periodo con la tariffa bioraria classica?

    1. Non metterei mai il solare termico, e’ un doppione. Il fotovoltaico e’ + flessibile (quando hai troppa acqua calda non la usi). E lo SSP non e’ affatto male.
      Con la pompa di calore devi mettere almeno 4,5 kW.
      Metti un FV pari ai consumi totali presunti (un 4,5 kWp visto che non credi nello SSP).

      1. Confermo, anche io pensavo di mettere il solare termico visto che Altherma ha la predisposizione, ma per chi ha il fv, in pratica basta alzare la temp dell’ACS da 45°C a 50 o poco più nelle ore centrali del giorno per avre l’acqua calda la sera. In questo modo l’autoconsumo aumenta. Forse con le pompe di calore di oggi si può fare anche con lo smartphone.
        Giacomo Brogi

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