Curva climatica e pompa di calore ?

Curva climatica e pompa di calore ? Facciamo attenzione

Ci sono molte discussioni in merito alla regolazione della temperatura di mandata, in cui la scelta deve cadere tra mandata fissa e curva climatica. In questo articolo approfondiamo in particolare l’abbinamento tra curva climatica e 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 e pompa di calore a qualsiasi generatore di calore, come ad esempio una caldaia a gas metano o GPL.

Curva climatica

Curva climatica e pompa di calore non sono sinonimi, vediamo perché.

Innanzitutto: che cos’è la curva climatica ?

In parole semplici:

  • la curva climatica e’ la regolazione del valore nominale della temperatura di mandata in base alla temperatura esterna
  • nella mandata fissa invece il valore nominale della temperatura di mandata e’ costante

Una caldaia o una pompa di calore per funzionare in curva climatica deve essere dotata di una sonda esterna di temperatura. Di solito una sonda esterna si presenta come una scatoletta di plastica:

curva climatica sonda esterna

Il comportamento della curva climatica e’ stato ideato per assicurare il massimo comfort invernale: il generatore di calore incrementa l’energia termica prodotta al decrescere della temperatura esterna in modo da compensare le dispersioni termiche crescenti della nostra abitazione.

Detto in parole semplici, con la curva climatica minore e’ la temperatura esterna maggiore e’ la temperatura di mandata dell’acqua nell’impianto di distribuzione del calore (che siano termosifoni oppure pavimento radiante).

Risulta quindi indispensabile che sia presente un sensore (sonda) di temperatura esterna.

Possiamo prendere come esempio la curva climatica di riscaldamento della mia pompa di calore Rotex HPSU Compact:

Curva climatica e pompa di calore ?

Prendendo un altro esempio concreto relativo al termostato vSMART della Vaillant vede che il concetto e’ molto simile:

Curva climatica e pompa di calore ?

Curva climatica e pompa di calore

Facciamo ora un passo in avanti focalizzandoci sulla curva climatica in relazione alla pompa di calore.

Il coefficiente di prestazione di una pompa di calore (COP) e’ il rapporto tra la potenza termica erogata e la potenza elettrica necessaria.

Il coefficiente di prestazione della pompa di calore varia molto col variare della differenza tra la temperatura di mandata dell’acqua e la temperatura dell’aria esterna da cui viene prelevato il calore:

Curva climatica e pompa di calore ?

In poche parole, a parità di potenza termica prodotta:

  • maggiore e’ la differenza tra temperatura di mandata dell’acqua e temperatura esterna dell’aria
    • maggiore sara’ la potenza elettrica necessaria
    • minore sara’ la prestazione

Possiamo vederlo sotto due altri punti di vista:

  • a parità di energia termica prodotta e temperatura esterna dell’aria
    • minore e’ la temperatura di mandata dell’acqua
    • minore sara’ 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 e’ la temperatura esterna dell’aria
    • maggiore sara’ l’energia elettrica richiesta (con un intuitivo allungamento del tempo di riscaldamento)

Per rendere in modo realei concetti descritti, ho costruito un grafico esemplificativo utilizzando i dati di prestazione presenti sul manuale della pompa di calore Rotex HPSU Compact:

Curva climatica e pompa di calore ?
[Delta T rappresenta la differenza tra temperatura di mandata e temperatura esterna]

Per semplicità non tratto in questa sede gli sbrinamenti, che possono avere un impatto importante in condizioni invernali di umidità esterna alta e che tratto in una lunga serie di articoli.

Curva climatica e temperatura esterna

Passo ulteriore nel ragionamento con una considerazione apparentemente banale: la temperatura esterna dell’aria varia con la stagione e con gli orari della giornata (senza sole fa più freddo).

Porto come esempio concreto il 26 dicembre 2014, aggiungendo la rappresentazione della potenza prodotta dal fotovoltaico che ben rappresenta l’irradiazione solare:

Curva climatica e pompa di calore ?

Si vede bene che la temperatura esterna:

  • alle 6 di mattina e’ di 0 ºC
  • alle 15 di pomeriggio e’ di 9 ºC (quando l’irradiazione solare e conseguentemente la produzione del fotovoltaico sta cominciando a calare)

Cominciamo ad unire tutti i concetti finora introdotti tutti insieme, utilizzando sempre la stessa giornata di riferimento ed ipotizzando una temperatura di mandata di 30 ºC avremmo:

  • alle 6 di mattina
    • temperatura esterna dell’aria 0 ºC
    • ΔT mandata acqua – aria esterna 30 ºC
    • COP pompa di calore 3,73
  • alle 15 di pomeriggio
    • temperatura esterna dell’aria 0 ºC
    • ΔT mandata acqua – aria esterna 21 ºC
    • COP pompa di calore 5,40

Quindi alle 15 di pomeriggio produrre la medesima quantità di energia termica costa il 45 % in meno in termini di energia elettrica rispetto alle 6 di mattina !!!

Dunque in inverno e’ meglio che la pompa di calore funzioni di giorno anziché di notte per avere le prestazioni (COP) ottimali, per quanto occorra prendere in considerazione anche la presenza di una tariffa elettrica bi-oraria.

Fotovoltaico

Passo successivo nel caso che la casa elettrica sia alimentata da fotovoltaico: il fotovoltaico produce solo di giorno.

Quarta conclusione: in inverno e’ meglio che la pompa di calore funzioni di giorno anziche’ di notte per massimizzare l’autoconsumo del fotovoltaico.

Curva climatica e pompa di calore: conclusioni

Sintetizziamo tutte le considerazioni precedenti:

  • La curva climatica aumenta la temperatura di mandata dell’acqua con lo scendere della temperatura esterna dell’aria
  • Il comfort aumenta (per quanto marginalmente perché tutte le variazioni sono piuttosto lente)
  • I consumi elettrici aumentano poiché le prestazioni della pompa di calore (COP) si riducono inevitabilmente alle temperature inferiori della notte

Quindi in inverno e’ meglio NON utilizzare la curva climatica per minimizzare i consumi elettrici nell’arco della singola giornata con un livello di comfort comunque accettabile, soprattutto quando l’edificio sia ben isolato.

Pompa di calore e curva climatica dunque non sono 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.

Alla pagina Configurazione Rotex HPSU Compact Daikin per tutti trovate la mia configurazione corrente.

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35 pensieri su “Curva climatica e pompa di calore ? Facciamo attenzione

  1. magonicola

    Gent.mo buona sera,

    nella mia abitazione di 120 mq abbastanza ben isolata (non conosco la classe, ma passo da 19-20 a 17-18 lasciando 12 ore spento l’impianto con -7 esterni) mi riscaldo con pompa di calore da 9kWt su impianto a pavimento, ed ho un impianto fotovoltaico da 4,5 kWp.

    Dato che l’autoconsumo non pareva aumentare, ho deciso di tarare la mia pompa di calore in questo modo:

    1) abilitata con mandata a temperatura “normale” dalle 7 alle 11 e dalle 14 alle 18 (accensione effettiva controllata dai termostati+testine);

    2) sempre accesa indipendentemente dalla temperatura interna con mandata a temperatura “maggiorata” di 5 gradi dalle 11 alle 14 (picco di produzione fotovoltaico) – ci sono delle serpentine dell’impianto a pavimento che sono sempre aperte.

    3) disabilitata nelle altre ore

    Le temperature impostate sono “normale” a 37 e “maggiorata” a 42, con curva climatica lineare che riduce di 0,65° per ogni grado esterno superiore a -5 (es: a 5° ext la mandata è rispettivamente di 30,5 e 35,5). Questi parametri sono stati dedotti “empiricamente” durante l’inverno scorso e associano al comfort interno il minimo degli “attacca e stacca” dei termostati.

    Crede che grazie alla presenza del fotovoltaico può essere una buona impostazione o è meglio – come sostengono molti – lasciare la pompa di calore sempre abilitata e lasciare ai Termostati ambiente il compito di azionarla in qualsiasi momento?

    Grazie.

    Rispondi
  2. Andrea Lucchese

    te l’ha spiegato bene Emiliano https://lamiacasaelettrica.wordpress.com/2015/07/17/pompa-di-calore-e-riscaldamento-invernale-usare-la-curva-climatica-meglio-di-no-se-vuoi-risparmiare/
    chiaramente tutto dipende anche dalle performance del tuo involucro.
    Tradotto materialmente … se perdi intorno a 0,5° lo puoi fare, altrimenti la questione diventa più complessa e da valutare
    Carichi di giorno e di notte vivi di rendita
    T esterne inferiori equivalgono a cop inferiori, defrost + frequenti quindi maggiori consumi elettrici.

    Rispondi
  3. Emanuele Lessi

    Riguardo la curva climatica, tutto mi torna ma non il secondo shake….evidentemente mi sfugge qualcosa: con curva climatica imposto la Max T flow (29°) e la temp. non sale oltre a questo e si modula in base alla T esterna in base alla curva climatica (quindi da 29° in giù); con mandata fissa rimane costante indipendentemente dalla T esterna quindi ipotesi di 29° fisso. Perchè conviene allora questa seconda opzione?

    Rispondi
    1. Andrea PDC

      Hai centrato il punto Emanuele.
      Dire che lavorare a temperatura fissa permette di far lavorare la pompa di calore nelle ore in cui le temperature esterne sono più favorevoli non è corretto.
      Perchè nelle ore più fredde sono maggiori le dispersioni termiche e quindi il pavimento scambia maggiore potenza e quindi la temperatura dell’acqua si abbassa e quindi parte la pompa di calore.
      Per spostare i consumi si devono impostare delle fasce orarie, se possibile, per concentrare il lavoro della pdc nelle ore più favorevoli. Ma se la pdc è ben dimensionata in genere questo non è possibile, a meno di rinunciare al comfort: basta spegnerla per consumare di meno!
      Questo articolo non ha nessuna base tecnico-scientifica. E nemmeno nessuna base empirica, perchè basterebbe provare con impostazioni diverse per dimostrare il contrario.

      Rispondi
      1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

        Caro Andrea PDC, esprimi le tue basi scientifiche o empiriche. Se c’e’ qualcosa di errato nell’articolo indica l’errore specifico.
        E rileggi con attenzione per cortesia visto che tu stesso scrivi “Per spostare i consumi si devono impostare delle fasce orarie, se possibile, per concentrare il lavoro della pdc nelle ore più favorevoli.” che e’ esattamente quanto affermo. Puoi anche verificare in tempo reale che succede … Funzionamento in tempo reale pompa di calore aria acqua.

        Rispondi
        1. Andrea PDC

          Gentile La mia Casa Elettrica, la base scientifica è questa:
          il COP varia in base al variare della temperatura esterna e della temperatura di mandata. Sulla temperatura esterna non ci possiamo fare nulla (tranne impostare fasce orarie SE possibile), mentre per limitare le temperature di mandata si ricorre all’utilizzo della regolazione climatica. È esattamente il contrario rispetto a quanto tu affermi. La climatica non aumenta la temperatura di mandata, bensì permette di lavorare con temperature inferiori quando è possibile.
          Che temperatura di mandata hai impostato ora? 30°C? Prova ad impostare una curva che vada al massimo (T. esterna 0°C?) a 30°C, e mantieni l’acqua sempre in circolazione mantenendo le fasce orarie attualmente impostate. Poi mi dirai se riesci a mantenere lo stesso comfort e se consumi di più o di meno.

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  4. Emanuele Lessi

    Ecco ho il parametro in On quindi la macchina segue i termostati. Se metto in off, dovrebbe seguire
    le impostazioni regolate da display (e qui in teoria non funzionano giusto?).
    Ma se setto la T giornaliera, ipotesi a 21, dove viene rilevata la temperatura, avendo escluso i termostati?

    Rispondi
  5. Emanuele Lessi

    Ciao Matteo, grazie della risp! …quindi avendo termostati manuali on/off, lascio temp. fissa nella Hpsu e li regolo manualmente, operando su di essi alzandoli alla mattina, e abbassandoli alla sera…
    Ho messo Max T flow a 29 e min a 28.
    Il termostato adesso durante il giorno ho impostato 22°….alla sera lo abbasserò..Verifico il parametro dRoom Thermostat..

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