Curva climatica: impostare temperatura pompa di calore
Ci sono molti dubbi e discussioni in merito a come impostare la temperatura in una pompa di calore, scegliendo tra mandata fissa e regolazione mediante curva climatica di riscaldamento. In questo articolo approfondiamo in particolare l’utilizzo della regolazione con curva climatica di riscaldamento con la pompa di calore.
Pur focalizzando il caso di riscaldamento invernale con pompa di calore aria acqua possiamo generalizzare la maggior pare dei concetti su curva climatica di riscaldamento e pompa di calore a qualsiasi generatore di calore come una caldaia a condensazione.
Regolazione con curva climatica di riscaldamento
Regolazione con curva climatica di riscaldamento e pompa di calore non sono sinonimi, vediamo perché.
Innanzitutto: che cos’è la regolazione con curva climatica di riscaldamento?
In generale parliamo di un impianto di riscaldamento che utilizza l’acqua per trasportare e trasmettere il calore:
- il generatore di calore può essere una caldaia oppure una pompa di calore idronica
- i terminali possono essere termosifoni, pavimento radiante o ventilconvettori
Per regolare il funzionamento dell’impianto possiamo agire in due modi, anche combinati tra di loro:
- accendere e spegnere il riscaldamento in base alla temperatura ambiente interna mediante l’utilizzo di un termostato; è chiamata anche regolazione On/Off
- impostare la temperatura di mandata della pompa di calore o della caldaia per aumentare o ridurre il calore prodotto
Per impostare la temperatura della mandata della pompa di calore o della caldaia abbiamo a sua volta due opzioni:
- mandata fissa
- regolazione con curva climatica
Nella mandata fissa il valore impostato per la temperatura di mandata dell’acqua è costante: per aggiustare il clima utilizzeremo esclusivamente un termostato che accende e spegne il riscaldamento.
Con la curva climatica di riscaldamento abbiamo invece una regolazione automatica della temperatura di mandata dell’acqua in base alla temperatura esterna.
Il comportamento della curva climatica di riscaldamento è stato ideato per assicurare il massimo comfort durante l’intera stagione invernale: la pompa di calore o la caldaia incrementa il calore prodotto al decrescere della temperatura esterna in modo da compensare le dispersioni termiche crescenti della nostra abitazione.
Detto in parole semplici, con la regolazione mediante curva climatica di riscaldamento minore è la temperatura esterna maggiore è la temperatura di mandata dell’acqua verso termosifoni o pavimento radiante come possiamo vedere in questo diagramma:
Poiché la regolazione con curva climatica di riscaldamento deve essere adeguata alle caratteristiche della propria abitazione è caratterizzata normalmente dai seguenti parametri configurabili (o simili):
- pendenza, o inclinazione, della curva, ovvero il rapporto tra variazione della temperatura di mandata e variazione della temperatura esterna; in alcuni casi è possibile definire pendenze multiple per diversi intervalli di temperatura
- scostamento, o sfalsamento, della curva: valore costante di temperatura con cui far spostare la curva
Un impianto di riscaldamento a termosifoni utilizza una curva con pendenza compresa tra 1,0 e 4,0 a seconda del livello di isolamento dell’abitazione. Con il riscaldamento a pavimento, che lavora a temperature inferiori, si utilizzano invece curve con inclinazione da 0,4 a 0,8.
Spesso sono anche disponibili le seguenti due regolazioni:
- temperatura minima e massima di mandata: per assicurare di rimanere nei limiti di funzionamento della pompa di calore o della caldaia
- caratteristiche termiche involucro: per poter adeguare la velocità di reazione dell’algoritmo della curva in base alle caratteristiche termiche dell’involucro onde assicurare il comfort anche con forti scostamenti di temperatura nella giornata
Nella caldaia a condensazione l’utilizzo della regolazione con curva climatica di riscaldamento consente un un risparmio poiché favorisce la condensazione dei fumi che avviene tramite l’utilizzo del flusso d’acqua fredda di ritorno dall’impianto:
La regolazione con curva climatica di riscaldamento si adatta perfettamente alle pompe di calore ad inverter che possono modulare il loro regime di funzionamento adeguandosi alla potenza termica richiesta.
Regolazione curva climatica pompa di calore Daikin
Possiamo prendere come primo esempio la curva climatica della pompa di calore Daikin HPSU Compact da me utilizzata:
Vediamo invece la configurazione della curva climatica per la pompa di calore Daikin Altherma 3 che prevede due opzioni:
- curva a 2 punti
- curva con pendenza-sfalsamento
Leggi anche il mio articolo su Curva climatica pompa di calore Daikin.
Regolazione curva climatica Viessmann
La regolazione con curva climatica Viessmann, nel caso sia di caldaia che pompa di calore, prevede come parametri di configurazione Inclinazione e Scostamento:
A: modifica dell’inclinazione
B: modifica dello scostamento (scostamento parallelo verticale della curva di riscaldamento)
Questa è la video guida che illustra come impostare la curva climatica Viessmann nel caso di caldaia:
Mentre qui è illustrata l’impostazione della curva climatica Viessmann nel caso di pompa di calore:
Regolazione curva climatica Vaillant
Passando alla regolazione con curva climatica del termostato WiFi vSMART Vaillant si vede che il concetto è molto simile:
Regolazione curva climatica caldaia Ariston Genus Premium Evo System
Anche considerando la regolazione con curva climatica di riscaldamento della caldaia Ariston Genus Premium Evo System vediamo che l’algoritmo è sempre il medesimo:
Anche in questo caso possiamo impostare sia la pendenza che lo sposamento della curva.
Regolazione curva climatica caldaia Ferroli BLUEHELIX TECH RRT C
Consideriamo anche l’esempio della regolazione con curva climatica della caldaia Ferroli BLUEHELIX TECH RRT C:
In questo caso sul manuale si utilizzano i termini equivalenti di curva di compensazione e regolazione a temperatura scorrevole; come di consueto è possibile impostare la pendenza e lo spostamento parallelo della curva.
Sonda climatica
Una caldaia o una pompa di calore per funzionare in curva climatica di riscaldamento deve essere dotata di una sonda climatica esterna dotata di un sensore di temperatura.
Di solito una sonda climatica esterna si presenta come una semplice scatoletta di plastica protettiva col sensore al suo interno:
Regolazione con curva climatica di riscaldamento e temperatura esterna
Passiamo ora ad un paio di considerazioni apparentemente banali sulla temperatura esterna:
- varia molto nel corso della stagione invernale
- può avere grandi escursioni nel corso della medesima giornata, a seconda delle condizioni meteo
Vediamolo con dei dati concreti prelevati dal mio sistema di monitoraggio partendo dall’andamento della temperatura esterna lungo una intera stagione invernale:
Come vedete le condizioni medie di inizio e fine stagione sono ben diverse da quelle nel pieno dell’inverno.
Questo esempio ci permette proprio di capire la comodità della regolazione con curva climatica di riscaldamento per assicurare un comfort uniforme nel corso della stagione invernale:
- quando la temperatura esterna si abbassa, la regolazione con curva climatica di riscaldamento aumenta la temperatura di mandata aumentando il calore immesso: la temperatura ambiente nell’abitazione rimane costante
- quando la temperatura esterna risale, la regolazione con curva climatica di riscaldamento riduce la temperatura di mandata diminuendo il calore immesso: la temperatura ambiente nella casa rimane uniforme
Nel caso utilizzassimo invece una temperatura di mandata fissa e volessimo comunque cercare la massima efficienza del nostro impianto di riscaldamento con pompa di calore avremmo inevitabilmente l’onere di aggiustare il set-point nel corso della stagione.
Ingrandendo i dati possiamo anche analizzare come il meteo della giornata influenzi le escursioni termiche.
Le seguenti sono delle giornate allo stesso tempo fredde e limpide in cui l’irraggiamento solare contribuisce ad una notevole escursione termica tra notte e giorno:
Mentre qui abbiamo la combinazione di freddo e nebbia che riduce l’escursione termica tra giorno e notte:
Il nostro impianto di riscaldamento deve essere in grado di adeguarsi anche a queste queste variazioni di temperatura esterna per garantire condizioni di comfort sempre ottimale garantendo comunque la massima efficienza per risparmiare sui consumi energetici.
In questo senso è importante che la regolazione mediante curva climatica di riscaldamento reagisca alle escursioni termiche giornaliere con una velocità coerente al livello di isolamento della nostra abitazione.
Se la nostra casa non è ben isolata, la temperatura interna tende a seguire immediatamente quella esterna: in questo caso la regolazione con curva climatica di riscaldamento garantisce un comfort ottimale anche rispetto alle escursioni termiche giornaliere.
Se invece abitiamo in una casa ottimamente isolata, la temperatura interna varia più lentamente rispetto all’esterno: la regolazione con curva climatica di riscaldamento può reagire rapidamente col rischio di portare ad un comfort non ottimale nel corso della giornata.
Per questo motivo normalmente la regolazione con curva climatica di riscaldamento utilizza una media della temperatura esterna su un intervallo temporale regolabile: questo consente di configurare la velocità di reazione in base all’isolamento dell’involucro assicurando un comfort ottimale anche rispetto alle escursioni termiche giornaliere.
Nel caso della caldaia le considerazioni sulla regolazione della temperatura di mandata rispetto alla temperatura esterna con la curva climatica sono complete, mentre nel caso della pompa di calore occorre qualche ragionamento ulteriore.
Efficienza della pompa di calore aria acqua
Focalizziamoci ora sull’utilizzo della regolazione con curva climatica di riscaldamento per impostare la temperatura in una pompa di calore aria acqua.
L’efficienza di una pompa di calore è misurata tramite il cosiddetto coefficiente di prestazione (COP) che non è altro che il rapporto tra la potenza termica erogata e la potenza elettrica necessaria alla sua produzione.
Detto in altre parole, tanto maggiore è il COP di una pompa di calore tanto minore sarà il consumo di energia elettrica a parità di calore prodotto.
Il coefficiente di prestazione di una pompa di calore aria acqua varia molto al variare della differenza tra la temperatura di mandata dell’acqua e la temperatura esterna dell’aria a cui viene sottratto il calore:
In poche parole, a parità di potenza termica prodotta:
- maggiore è la differenza tra temperatura di mandata dell’acqua e temperatura esterna dell’aria
- maggiore sarà la potenza elettrica necessaria
- minore sarà l’efficienza
Possiamo vederlo anche sotto due altri punti di vista:
- a parità di energia termica prodotta e temperatura esterna dell’aria
- minore è la temperatura di mandata dell’acqua
- minore sarà l’energia elettrica richiesta (per quanto con un allungamento del tempo di riscaldamento)
- a parità di energia termica prodotta e temperatura di mandata dell’acqua
- minore è la temperatura esterna dell’aria
- maggiore sarà l’energia elettrica richiesta (con un intuitivo allungamento del tempo di riscaldamento)
Per rendere in modo reale i concetti descritti, ho costruito un grafico esemplificativo utilizzando i dati di prestazione dichiarati per la pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact:
In conclusione, per ottenere la migliore efficienza è bene impostare la temperatura della pompa di calore col minimo valore possibile di mandata, sia che lavoriamo con mandata fissa che tramite regolazione con curva climatica di riscaldamento, con conseguente allungamento dei tempi di funzionamento.
Sotto questo punto di vista l’ideale sarebbe un funzionamento 24×7. Ma dobbiamo completare il ragionamento.
Regolazione curva climatica di riscaldamento e pompa di calore
Abbiamo ora tutti gli strumenti per approfondire come impostare la temperatura in una pompa di calore con la regolazione con curva climatica di riscaldamento tenendo conto di temperatura esterna, efficienza e presenza di un impianto fotovoltaico.
Ripartiamo dall’esempio concreto di una giornata di dicembre con cielo sereno, in cui abbiamo aggiunto alla temperatura esterna anche la potenza elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico per rappresentare l’irradiazione solare:
Osservando l’andamento della temperatura esterna possiamo notare:
- prima dell’alba siamo ai valori minimi (alle 6 di mattina abbiamo 0 ºC)
- nel pomeriggio, prima del tramonto, raggiungere i valori massimi grazie all’effetto dell’irradiazione solare (alle 15 è di 9 ºC)
Temperatura esterna ed efficienza della pompa di calore
Utilizzando i ragionamenti sul coefficiente di prestazione della pompa di calore visti in precedenza, possiamo stimare quanto sia efficiente produrre la medesima quantità di calore in momenti differenti di questa giornata.
Assumendo di avere una temperatura di mandata fissa di 30 ºC avremmo:
| Prima dell’alba | Mezzogiorno | Prima del tramonto | |
|---|---|---|---|
| Temperatura esterna | 0 °C | 7 °C | 9 °C |
| ΔT mandata – esterno | 30 °C | 23 °C | 21 °C |
| COP | 3,7 | 4,7 | 5,4 |
| Energia elettrica | +46 % | +15 % | – |
Grazie a questo esempio vediamo come produrre la medesima quantità di energia termica con la pompa di calore prima del tramonto può costarmi il 46 % in meno rispetto a farlo intorno all’alba, in termini di energia elettrica consumata. Davvero una bella differenza. Nel caso di giornate questo gap sarebbe inferiore ma comunque sempre presente.
Dunque in inverno è meglio impostare la temperatura della pompa di calore per funzionare di giorno anziché di notte per avere i consumi energetici ottimali. Per una ragionamento completo occorre anche includere il costo dell’energia: con una tariffa bioraria questa differenza sarebbe ridotta.
Questa conclusione è parzialmente contrastante col funzionamento della regolazione con curva climatica di riscaldamento che aumenta la temperatura di mandata al ridursi della temperatura esterna.
Ma c’è la soluzione già indicata in precedenza: basta configurare la velocità della curva climatica in modo che si adegui lentamente alle escursioni termiche!
Impianto fotovoltaico
Nel caso che la vostra casa sia anche dotata di impianto fotovoltaico abbiamo un suggerimento molto semplice.
L’irradiazione solare è solamente di giorno e la conseguente produzione dell’impianto fotovoltaico: è il momento ottimale per utilizzare la pompa di calore per l’autoconsumo.
Per quanto l’irraggiamento solare sia decisamente più ridotto, in inverno è meglio impostare la temperatura della pompa di calore in modo che funzioni di giorno anziché di notte per massimizzare l’autoconsumo del fotovoltaico.
Impostare la temperatura della pompa di calore con la curva climatica: conclusioni
Sintetizziamo tutte le considerazioni precedenti:
- La regolazione con curva climatica di riscaldamento aumenta la temperatura di mandata dell’acqua con lo scendere della temperatura esterna dell’aria
- Il comfort stagionale è assicurato
- Il funzionamento 24×7 del riscaldamento può portare ad un aumento dei consumi elettrici poiché le prestazioni della pompa di calore (COP) sono ridotti si riducono inevitabilmente alle temperature inferiori della notte
Quindi in inverno occorre utilizzare e configurare la regolazione con curva climatica di riscaldamento con la pompa di calore con attenzione per bilanciare il livello di comfort con l’ottimizzazione dei consumi elettrici, soprattutto quando l’edificio sia ben isolato.
Pompa di calore e curva climatica dunque non sono dunque necessariamente un sinonimo.
Ovviamente questa conclusione va gestita con particolare attenzione perché occorre:
- assicurare di poter produrre tutto il calore necessario all’edificio nel corso del giorno
- accettare una discesa della temperatura interna nel corso della notte per quanto minima in caso di buon isolamento
- individuare un soluzione equilibrata per l’intera gamma di temperature esterne della stagione invernale (non agevole)
- trovare il compromesso tra la crono-programmazione del termostato e l’impostazione della temperatura fissa di mandata.
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