Dimensionamento pompa di calore | Calcolo potenza termica nominale

Dimensionamento pompa di calore | Calcolo potenza termica nominale

Con un dimensionamento pompa di calore corretto nessun rischio di rimanere al freddo. Scopri come ho scelto una potenza nominale pompa di calore di soli 6 kW mentre mi era stata consigliata una potenza termica tra 8 e 11 kW !

Se desideri un foglio di calcolo dimensionamento pompa di calore, in fondo all’articolo troverai un semplice tool online per il calcolo potenza termica per riscaldamento.

Se stai valutando l’installazione di una pompa di calore in una abitazione esistente e disponi dei dati di consumo attuali di gas, per il dimensionamento pompa di calore puoi leggere direttamente:

Potenza nominale pompa di calore introduzione

Senza mai rinunciare all’ausilio di un termo-tecnico, che potrebbe valutare direttamente il carico termico invernale di progetto, e’ possibile fare da soli una verifica di massima sulla corretta potenza nominale pompa di calore.

Utilizzando i dati di efficienza energetica del vostro edificio, presenti ad esempio nel vostro documento di  certificazione energetica, il calcolo qui’ proposto vi fornirà:

  • un’ottima approssimazione del dimensionamento pompa di calore alla temperatura esterna di progetto
  • un valido confronto tra i dati nominali di efficienza energetica della vostra abitazione ed i consumi energetici effettivi

Per chi volesse approfondire più in generale l’argomento dimensionamento pompa di calore potete anche guardare questo video:

Per avere maggiori dettagli sulle caratteristiche dell’involucro e degli impianti della mia casa elettrica ti consiglio di leggere Casa Elettrica Informazioni.

Perdite termiche e dimensionamento pompa di calore

Il sistema di riscaldamento della nostra casa, come ad esempio una pompa di calore, serve a compensare le perdite di energia termica dell’edificio come ben riassunto in questo schema:

Dimensionamento pompa di calore aria acqua; dimensionare pompa di calore

L’energia termica dispersa, da compensare con l’energia termica prodotta dalla pompa di calore per mantenere la temperatura interna, e’ proporzionale alla differenza di temperatura tra l’interno e l’esterno della nostra casa:

E_termica_dispersa = K * (T_int – T_est)

Conoscendo il fabbisogno termico ad una temperatura esterna di riferimento, possiamo determinare l’energia termica richiesta ad una qualsiasi temperatura mediante una semplice proporzione matematica:

E_termica = E_termica_rif * (T_int – T_est) / (T_int – T_est_rif)

I dati di efficienza energetica dell’edificio ci forniscono proprio come riferimento la quantità di energia termica idealmente richiesta per il riscaldamento in tutta la stagione invernale.

Vediamo ora di applicarli per il dimensionamento pompa di calore.

Nel cose voleste approfondire in modo accurato fate riferimento alla normativa UNI EN 12831:2006 (Impianti di riscaldamento negli edifici – Metodo di calcolo del carico termico di progetto).

Dati edificio per dimensionamento pompa di calore

ParametroValore
Gradi Giorno2.544 [GG]
Temperatura esterna di progetto-5 ºC
Superficie utile114,35 m²
Fabbisogno annuo di energia termica
Climatizzazione invernale ETH
 66,11 [kWh/m²anno]

I dati di esempio, tratti dalla pagina Casa Elettrica Informazioni potete trovarli in versione completa, si riferiscono all’attestato di certificazione energetica (ACE) della mia abitazione.

Per chiarezza vi riporto i due paragrafi con i dati che dobbiamo rilevare evidenziati in rosso:

Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato
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Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato

Vediamo il significato dei principali parametri:

  • I Gradi Giorno di una località sono la somma sui giorni della stagione di riscaldamento, delle differenze tra la temperatura interna (convenzionalmente di 20 ºC) e la temperatura media esterna della singola giornata
  • La Temperatura esterna di progetto rappresenta la temperatura esterna minima alla quale il generatore di calore fornisce l’energia termica comunque sufficiente a garantire che la temperatura interna rimanga stazionaria
  • Il Fabbisogno annuo di energia termica per climatizzazione invernale (ETH) e’ l’energia termica richiesta, nel corso della stagione di riscaldamento, per la climatizzazione invernale.
  • La Superficie utile e’ la superficie netta calpestabile degli ambienti a temperatura controllata o climatizzati dell’edificio al netto di tramezzi e muri esterni e comprensiva delle soglie delle porte e degli spazi al di sotto dei terminali di emissione.

E’ fondamentale non confondere il dato del fabbisogno di energia termica ETH con quello del fabbisogno di energia primaria EPH.

La nuova normativa ha sostituito l’attestato di certificazione energetica (ACE) con l’attestato di prestazione energetica (APE). Il nuovo attestato, pur utilizzando principalmente dati relativi a fabbisogni di energia primaria, contiene anche l’indice di prestazione termica utile per il riscaldamento EPH,nd (che dovrebbe corrispondere all’ETH del vecchio ACE):

Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato
Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato

Per comodità ho preparato una tabella con i primi 25 comuni d’Italia per abitanti appartenenti alle fasce D ed E con i principali dati necessari:

  • gradi giorno
  • ore giornaliere di funzionamento del riscaldamento
  • temperatura esterna minima di progetto
ComuneFascia
climatica
Gradi
giorno
Ore
giornaliere
Temperatura di
progetto (°C)
BergamoE2.53314-5
BolognaE2.25914-5
BresciaE2.41014-7
FerraraE2.32614-5
FirenzeD1.821120
FoggiaD1.530120
ForliD2.08712-5
GenovaD1.435120
LivornoD1.408120
MilanoE2.40414-5
ModenaE2.25814-5
MonzaE2.40414-5
PadovaE2.38314-5
ParmaE2.50214-5
PerugiaE2.28914-2
PescaraD1.718122
PratoD1.66812
RavennaE2.22714
Reggio nell'EmiliaE2.56014-5
RiminiE2.13914
RomaD1.415120
TorinoE2.61714-8
TriesteE2.10214-5
VeneziaE2.34514-5
VeronaE2.46814-5

Ore giornaliere di funzionamento del riscaldamento

Come già indicato in precedenza, la normativa stabilisce gli orari giornalieri massimi di funzionamento del riscaldamento.

Per evitare di rimanere al freddo pur avendo rispettato la normativa, farei comunque qualche ragionamento. Le ore di funzionamento della pompa di calore non potranno mai raggiungere le 24 a causa di due modalità funzionamento che interrompono il riscaldamento:

  • la produzione di acqua calda sanitaria (ACS)
  • i cicli di sbrinamento

Nel mio calcolo ho assunto quale giornata peggiore 14 ore di riscaldamento, lasciando un margine di 8 ore per produzione acqua calda sanitaria, sbrinamenti e varie ed eventuali.

Casualmente corrisponde alla normativa.

Dimensionamento pompa di calore

Date le definizioni precedenti c’e’ una corrispondenza perfetta tra il Fabbisogno annuo di energia termica per climatizzazione invernale ed i Gradi Giorno:

E_termica_risc_annua = ETH * Superficie = K * Gradi_Giorno

Ricordando sempre che si considera un temperatura interna convenzionale di 20 ºC.

Utilizzando la proporzione descritta in precedenza tra energia termica e salti di temperatura interno/esterno, possiamo facilmente calcolare l’energia termica per riscaldamento necessaria in una giornata con temperatura esterna media pari alla temperatura di progetto:

E_termica_risc_giorno_progetto = E_termica_risc_annua * (20 ºC – T_Progetto) / Gradi_Giorno

Dividendo per le ore giornaliere di funzionamento del riscaldamento otteniamo finalmente il calcolo potenza pompa di calore necessaria alla temperatura di progetto:

P_termica_progetto = ETH * Superficie * (20 ºC – T_Progetto) / Gradi_Giorno / Ore_giorno

Proviamo a fare concretamente il calcolo con i miei dati che ricordo essere:

  • ETH = 66,11 kWh/m²anno
  • Superficie = 114,35 m²
  • Temperatura esterna di progetto = -5 ºC
  • Gradi Giorno = 2.544
  • Ore giornaliere di funzionamento del riscaldamento = 14

Otteniamo come dimensionamento pompa di calore:

P_termica_progetto = 66,11 * 114,35 * (20 + 5) / 2.544 / 14 = 5,3 kW

Semplice il dimensionamento pompa di calore no ?

E’ importante ribadire che quella ottenuta e’ la potenza nominale pompa di calore da erogare alla temperatura esterna di progetto.

Facciamo un esempio concreto con i miei dati:

  • Temperatura esterna di progetto = -5 ºC
  • Potenza termica = 5,3 kW

Prendiamo a titolo illustrativo i dati nominali della potenza termica per riscaldamento di una nota marca giapponese di pompe di calore aria-acqua:

Potenza nominale pompa di calore

Il modello più indicato e’ il WH-UD07HE5 con potenza termica per riscaldamento a -7 ºC di 5,15 kW.

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Passando ad un secondo brand giapponese altrettanto popolare la scelta nella potenza termica per riscaldamento e’ molto simile:

Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato

E prima di eccedere con la potenza nominale pompa di calore, ricordate che:

  • mi era stato suggerito di mettere una taglia di 8 / 11 kW mentre bastavano 6 KW
  • le pompe di calore hanno sempre come opzione una resistenza elettrica che funge da back-up in caso di emergenza (potete leggere Pompa di calore Rotex HPSU Compact: backup-heater)

Dimensionamento pompa di calore

Per semplificare il lavoro ho creato questo modulo interattivo che esegue direttamente online il dimensionamento pompa di calore inserendo i dati descritti in precedenza:


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186 pensieri su “Dimensionamento pompa di calore | Calcolo potenza termica nominale

  1. blankEmiliano

    Complimenti ottimo lavoro, posso chiederti se posso utilizzare il calcolo come riferimento per il dimensionamento di una caldaia a condensazione? Grazie.

    1. blankLa mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Emiliano,

      in generale direi di no perché la caldaia a condensazione non e’ progettata per funzionare a bassa potenza per un lungo periodo come una pompa di calore.
      Se l’involucro della casa e’ un colabrodo, potresti comunque usare il valore calcolato come valore minimo sotto il quale non scendere.
      Una caldaia a condensazione ha potenze minime intorno ai 24 kW.

  2. blankDesiree

    Concordo con le segnalazioni fatte in precedenza, avevo fatto il mio calcolo su Roma ottenendo 11,09Kw, l’ho rifatto uguale ma con i dati di Bologna (quelle al sud i dati non sono presenti)ed ottengo 7,44 Kw. Tra l’altro ho anche inserito i dati direttamente nel vostro format. Quindi c’è qualcosa che non va a mio avviso! Accettate le critiche della formula e rivedetela perchè è evidente che qualcosa non torna o nella fromula o nella tabella con i dati! Grazie

    1. blankLa mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Desiree,

      io concordo nelle risposte date finora. La formula utilizzata e’ chiaramente descritta nell’articolo: se trovi errori nella costruzione libera di segnalarli.

      Assumo che tu abbia usato un fabbisogno annuo di 9.400 kWh. E’ lo stesso per la medesima abitazione a Roma e Bologna?

      I dati relativi ad altre città li trovi senza problemi pubblicamente.

  3. blankStefano

    La mia formula viene così:
    18,93*93 mq*20/1600/12= 1,83 kW.
    Mi sembra un pó sottodimensionato come risultato.
    EPH nd: 18,93 kWh/m2
    Superficie: 93 m2
    Temperatura di progetto: 0
    Gradi Giorno: 1600
    Zona D, ore di accensione 12.
    Dove sbaglio?

    1. blankLa mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Stefano,

      perché pensi sia sottodimensionato? Se i dati indicati sono corretti hai una casa eccellentemente isolata per una zona piuttosto mite (sia nella durata dell’inverno che nelle temperature minime).

      1. blankStefano

        Si, i dati sono corretti, la casa è in classe A1.
        Avevo una Climaveneta da 7 kw che dopo solo 2 anni e mezzo mi ha abbandonato (scheda madre e compressore da sostituire). Il mio termotecnico ritiene che 4 kw siano pochi. Sono molto indeciso sul da farsi, anche se ho tempo perché per la sanitaria ho uno Scaldacqua in Pompa di calore collegato al solare e momentaneamente il riscaldamento lo faccio con i condizionatori.

  4. blankAntonella

    C’è qualcosa di sbagliato nella formula “P_termica_progetto = ETH * Superficie * (20 ºC – T_Progetto) / Gradi_Giorno / Ore_giorno”.
    Porre al denominatore i Gradi giorno non mi sembra una buona idea!
    Questo significa che a parità di condizioni, se diminuisco i gradi giorno (ad esempio in Sicilia), ottengo una potenza superiore a quella di Milano!!!!! C’è qualcosa che non va….state attenti con questi calcoli.

      1. blankStefano

        Rispondete a tutti quelli che vi stanno facendo notare che la formula è errata dicendo che non hanno letto con attenzione o che sbagliano a mettere i parametri.
        I parametri che cambiano da una città all’altra sono:
        1 temperatura di progetto
        2 gradi giorno
        E con la vostra formula più si sta al Sud e più servono kWh.

        1. blankLa mia Casa Elettrica Autore articolo

          Ciao Stefano,

          rinnovo anche a te l’invito a rileggere l’articolo con attenzione e se trovassi un errore ad essere specifico.

          Le tue osservazioni sono errate perché:
          a) la formula dipende da temperatura di progetto, gradi giorno E ORE GIORNALIERE DI FUNZIONAMENTO: tutti i parametri vanno variati cambiando città, non solo i 2 che hai arbitrariamente scelto; in particolare le ore giornaliere massime di funzionamento sono determinate dalla fascia climatica
          b) la formula calcola la potenza termica (KW) necessaria e non il fabbisogno energetico (KWH) come da te indicato

  5. blankalessandro

    ma se uno dovesse ricavare da un macchinario il rendimento al 100% della potenza utile, cosa dovrebbe fare?

      1. blankStefano

        Bella domanda, mi dice che per 93 mq ci vogliono 6-8 kw. Lo so che la risposta ha ,dal punto di vista dei valori climatici di cui tratta l’articolo, poca valenza, ma i modi dubbi rimangono, non vorrei che a questo punto il valore di EPH nd dell’APE fosse ottimistico rispetto alla realtà, vedo che 18,93 è un valore molto basso. Anche i venditori di pompe di calore spesso consigliano i 4 kW per case di 50 mq.

  6. blankMichele De Santis

    Salve,
    ho letto l’articolo e lo trovo molto interessante. Tuttavia non riesco a trovare il calcolatore, o meglio compare della pubblicità dove credo dovrebbe esserci la possibilità di inserire i dati.

    Cordiali Saluti

          1. blankStefano Spitale

            Buongiorno, concordo con le segnalazioni di cui sopra, se trasporta la sua casa con i suoi parametri di riferimento in una zona più calda, come per esempio la Calabria, otterrà un fabbisogno maggiore. È matematica, se divide per un valore più grande otterrà una cifra più piccola e viceversa.

          2. blankLa mia Casa Elettrica Autore articolo

            Ciao Stefano,

            occorre applicare la matematica correttamente: per applicare il calcolo in Calabria vanno aggiornati tutti i parametri utilizzati, non solo alcuni.

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