Dimensionamento pompa di calore aria acqua; dimensionare pompa di calore

Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato

Quando una pompa di calore e’ l’unica fonte di riscaldamento della vostra casa, con un corretto dimensionamento pompa di calore aria acqua non c’e’ rischio alcuno di rimanere al freddo.

Potrai scoprire, ad esempio, perché mi era stato consigliato dal costruttore della mia casa elettrica di mettere un modello potenza pompa di calore compresa tra gli 8 e gli 11 kW ma ho comunque deciso di dimensionare pompa di calore con una taglia di soli 6 kW !

Al fondo dell’articolo troverai anche un semplice calcolatore interattivo.

Se stai valutando l’installazione di una pompa di calore in una abitazione esistente e disponi dei dati di consumo attuali di gas, puoi leggere Pompa di calore per appartamento 100 mq: calcolo con bolletta del gas.

Dimensionamento pompa di calore aria acqua

Senza mai rinunciare all’ausilio di un professionista della progettazione, che potrebbe valutare direttamente il carico termico invernale di progetto, e’ possibile in autonomia fare una verifica di massima sul corretto dimensionamento pompa di calore aria acqua.

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 aria acqua 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 l’argomento dimensionamento pompa di calore aria acqua 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 dell’edificio

Il sistema di riscaldamento della nostra casa, come ad esempio una pompa di calore aria acqua, 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 dimensionare pompa di calore aria acqua.

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 del mio edificio

Parametro Valore
Gradi Giorno 2.544 [GG]
Temperatura esterna di progetto -5 ºC
Superficie utile 114,35 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

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 aria acqua

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 calcolo dimensionamento pompa di calore aria acqua:

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

Semplice no ?

E’ importante ribadire che quella ottenuta e’ la potenza termica 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 capacita’ di riscaldamento di una nota marca giapponese di pompe di calore aria-acqua:

Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificatoIl modello più indicato e’ il WH-UD07HE5 con capacita’ di riscaldamento a -7 ºC di 5,15 kW.

Passando ad un secondo brand giapponese altrettanto popolare la scelta e’ molto simile:

Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato

E prima di sovra-dimensionare la vostra 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)

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

Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato ultima modifica: 2018-02-05T17:00:00+00:00 da La mia Casa Elettrica
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29 pensieri su “Dimensionamento pompa di calore aria acqua: calcolo semplificato

  1. Giacomo Ferro

    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?

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica

      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).

      Rispondi
      1. Manolita Fiore

        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

        Rispondi
        1. maurizio

          Complimenti per il Blog molto dettagliato ed impressionanate per la
          Quantità e qualità di informazioni che ci hai regalato!
          Pongo un quesito relativo al dimensionamenti della pdc sto ristrutturando casa con specifiche e metratura pari alla tua ma in zona D roma gg1400 risc/ 166. Applicando la tua formula il valore viene molto superiore al tuo, alchè ho ricalcolato i valori utilizzndo i dati del tuo appartamento ma con inmiei dati climatici ed il valore viene più elevato, non capisco, teoricamente a Roma, con clima favorevole il valore dovrebbe essere inferiore? O mi sbaglio? Un saluto ed un ringraziamento

          Rispondi
          1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

            Ciao, in merito al regalo puoi sostenere il blog usufruendo dell pubblicità (cliccaci) o acquistando qualcosa su Amazon cliccando su uno dei banner 😉

            Tutto può dipendere dal tuo involucro, dovrebbe essere un colabrodo. Ma magari la casa e’ vecchia.

  2. maurizio

    Ciao per specifiche intendevo metratura di circa 120mq e fabbisogno energetico di 66wh/mq,
    Il calcolo non mi torna… grazie comunque!

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Anche a me non torna. Sicuro di avere fatto il calcolo giusto utilizzando anche la temperatura di progetto corretta (per Roma 0 °C) ?
      Tutti questi elementi mi fanno dire che, nonostante la superficie maggiore, non dovresti ottenere una potenza maggiore della mia.

      Rispondi
  3. Marco

    Ciao, da profano chiedo un parere circa l’installazione di una pompa di calore aria acqua.
    casa di circa 80 mq classe energetica f – zona climatica D
    volevo chiudere contatore gas. installare fotovoltaico da 3kw con pdc aria acqua per acs e riscaldamento. utilizzare piastre induzione per cucinare.
    ho pareri discordanti dei tecnici in merito alla possibilità di usare pdc, avendo nell abitazione dei classici termosifoni in alluminio. un parere?
    grazie 1000

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Marco, con una casa cosi’ poco isolata la pompa di calore diventerebbe un salasso.
      Ti suggerisco una bella caldaia a condensazione, magari con la regolazione climatica integrata per ottenere comfort migliore e risparmio nei consumi (ad esempio la CONDENS 7000i W).
      In ogni caso ti consiglio un termostato intelligente che si preoccuperebbe lui della crono-programmazione ideale per la tua abitazione, ad esempio il termostato WiFi Netatmo.

      Rispondi
  4. Sergio

    Esempio di calcolo zona C gg 1354 , eph nd 50 kwh , mq 137.
    50*137=6850

    6850/137= 50kwh

    applicando la formula con una temp di progetto di -1 ottengo oltre 100kwh . MI SEMBRANO TROPPI , DOVE SBAGLIO?

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Sergio, come indicato va utilizzato il fabbisogno di energia termica ETH non quello di energia primaria EPH.

      In ogni caso anche utilizzando come ETH 50 ed mettendo 15 ore ottengo 7 kW.

      Controlla i dati che hai immesso.

      Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Era scritto “E’ fondamentale non confondere il dato di fabbisogno di energia termica con quello del fabbisogno di energia primaria.”
      Ho sistemato l’articolo per evitare ambiguità. Sul fronte APE sto ancora trovando un modo semplice di usarlo per lo scopo del dimensionamento della pompa di calore.
      Aggiungo anche un po’ di glossario.
      Per semplificare moltissimo tra il valore di energia termica ed energia primaria per una pompa di calore c’e’ un rapporto di circa 3. Il calcolo e’ ovviamente totalmente falsato scambiandoli.

      Rispondi
  5. Sergio

    I 50 kwh che vengono fuori da questo rapporto (6850/137= 50kwh) sono i kwh che occorrono per avere 20° interni alla temperatura esterna di progetto normata nel mio caso pari ad 1° ?
    Se ciò è vero sembra strano che variando di soli 2° (da +1 a -1) il fabbisogno venga più che raddoppiato.

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Sergio. Dipende da cosa sono i 6.850 kWh/anno. Per utilizzare le formule illustrate devono essere energia termica e non energia primaria.
      Cosa siano lo sai tu. Il fabbisogno di energia termica per climatizzazione invernale ETH e’ tutto il calore necessario per l’intera stagione invernale.
      I dati da utilizzare con le formule sono quelli descritti nell’articolo. Utilizzandone altri ovviamente i conti non possono tornare.
      Sicuramente variando la temperatura di progetto di 2 soli °C non e’ plausibile che la potenza termica raddoppi.
      Il fabbisogno termico non dipende dalla temperatura di progetto.

      Rispondi
  6. Francesco

    Il tuo blog ha aperto un nuovo mondo di conoscenza ed informazioni utili.
    Sono in fase di ristrutturazione e la scelta ottima per impianto di raffrescamento/riscaldamento/ACS/FV sta diventando complicata con 2 progetti completamenti diversi (Zona climatica C / GG 1220, 170m2)
    Uno prevede VRF con centrale termica MITSUBISHI FDC 224 KXZPE1 e l’altro prevede PC hpsu compact 516 + fwm per la distribuzione. Usando il tuo calcolatore, ottengo quasi 10KW e come dimensionamento è sicuramente più vicino al progetto con pompa di calore Rotex. Tuttavia efficienza e CoP sono generalmente sfavorevoli rispetto al VRF. Inoltre con questa taglia in aggiunta ad altri apparati (induzione, forno, asciugatrice..) supero la soglia dei 6 KW che mi aggiungerà anche la necessità della trifase. Anche io sogno la casa elettrica con la nuova tariffa TD 🙂 anche se le variabili e leve decisionali iniziano ad essere troppe.

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Francesco !
      Non conosco i dettagli dell’abitazione, ma potresti magari cavartela con 6 kW ed evitare il trifase.
      Io ho tutto quello che hai descritto e ce la faccio senza alcun problema … ricordati che il contatore va ben oltre le nostre attese Piano cottura induzione consumi
      Se stai ristrutturando magari potresti lavorare lievemente sull’involucro per migliorare le prestazioni. Che e’ sempre meglio che lavorare sugli impianti.
      In zona climatica C credo che il raffrescamento sia rilevante.

      Rispondi
  7. Simone

    Ciao e grazie delle informazioni utili che si trovano nel tuo blog!
    Ho letto le varie discussioni che si sono scatenate nei forum riguardo all’utilizzo dell’indice EPH,nd del nuovo Ape.
    Dovendo dimensionare anch’io la mia pdc e non trovando riscontri certi per poter fare una verifica a quanto consigliatomi dal termotecnico, (nella legge 10 che ho appena fatto non ho il valore ETH) ho chiesto direttamente a lui di farmi vedere come ha calcolato il valore dei kW necessari.
    Mi ha detto che i kW necessari nel documento che mi ha consegnato sono già calcolati e corrispondono ai valori:
    Φhl Potenza totale dispersa [W]
    Φhl,sic Potenza totale moltiplicata per il coefficiente si sicurezza [W]
    Spero di esserti stato utile!
    Ciao

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Simone, grazie per il contributo.

      Mi hai dato lo spunto per risistemare l’articolo con il dettaglio di ACE ed APE.
      Sul tema legge 10 (di cui personalmente non dispongo) penso che sia complesso per la persona media in quanto tomo da tantissime pagine.
      E’ comunque esattamente il documento di progetto termico la cui assenza questo articolo cerca di colmare.

      Grazie ancora !

      Rispondi
  8. Igor

    Ciao Emiliano,

    nell’articolo inserisci uno screen dell’ape in cui sottolinei in sorro “superficie disperdente”, però poi non la richiami da nessun’altra parte. Ho provato ad inserire i dati nel calcolatore immettendo come superficie utile, la superficie utile riscaldata e mi restituisce come potenza termica 1,77 KW , mentre se inserisco la superficie disperdente mi viene fuori 6.34 KW.

    I miei dati sono:

    Gradi giorno 1300
    Temperatura di progetto 5°
    Fabbisogno termico di energia termica 17,7 (estratto da APE valore EPH,nd)
    Superficie utile 125,1
    Ore giornaliere di funzionamento 14

    Ti do anche il dato della superficie disperdente 447,78

    Attualmente ho una PDC da 8 KW.

    E’ possibile che avessi bisogno solo di 1,77 KW termici?

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Igor,
      il tuo commento mi ha fatto rendere conto che avevo erroneamente evidenziato nella copia dell’APE anche la “superficie disperdente”.

      Per questo calcolo va utilizzata esclusivamente la superficie utile riscaldata come indicato nella descrizione dell’articolo.

      In merito ai tuoi valori specifici, assumendo che la certificazione sia corretta, non sono particolarmente sorpreso del risultato.

      La tua casa ha un fabbisogno di 1/3 rispetto alla mia con una temperatura di progetto molto più alta. Io ho una pompa di calore da 6 kW.

      Rispondi
    1. Pierlorenzo

      Sito molto utile, solo non comprendo perchè castrare una pdc facendo il calcolo solo su un lavoro di 14 ore al giorno. Le pdc sono fatte per andare sempre al minimo con inverter. se metto 14 o 20 ore cambiano totalmente i KW calcolati. Si potrebbe anche parlare della temperatura di progetto, se ne usassi una meno “fredda” averi un calcolo ancora minore; quella temperatura si verificherà 3/4 giorni ogni 2/3 anni, in quei giorni partirà la resistenza ma nel resto dei giorni la pdc è dimensionata più correttamente a mio avviso.
      Grazie.

      Rispondi
      1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

        Ciao Pierlorenzo,

        nessuno raccomanda di castrare. Infatti sei libero di simulare situazioni differenti.
        Quando si progetta qualsiasi sistema si dimensiona in base alla situazione peggiore, ovviamente senza esagerare.
        Devi pero’ fare attenzione a confidare solo nella resistenza, potrebbe non essere sufficiente.

        Rispondi
  9. pierlorenzo

    Forse esagero nel far troppo affidamento sulla resistenza e nel sottovalutare la temp min prog., però il dato delle ore di funzionamento mi sembra troppo conservativo. Inserire 14 o 20 ore cambia totalmente. Mel mio caso da 4,48 a 6,48 che vuol dire alla t.prog. Dover scegliere da una 5/7 kw una 9/11. Tu consideri corretto 14 ore o si può innalzare?
    Grazie mille

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Perlorenzo,
      come già scrivevo nel calcolatore online puoi impostare il valore che vuoi (ovviamente inferiore alle 24 ore).

      Io continuo a raccomandarti di non esagerare col tirare al limite. Anche gli sbrinamenti potrebbero darti qualche brutta sorpresa …

      Rispondi
  10. Pierlorenzo

    20puo’ essere un dato sensato come ore di utilizzo o è troppo tirato?
    Chiedo perchè in altri forum spingono a 22 ore, forse esagerando, ma ripeto tra 14 e 20 ci passa una bella differenza.

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Pierlorenzo,

      secondo me 20 ore può andare ma essendo coscienti che nella giornata con temperatura media pari a quella di progetto il margine per produrre acqua calda sanitaria, gestire sbrinamenti ed eventuali eccezioni/anomalie e’ di 4 ore.

      Rispondi

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