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:
https://www.youtube.com/watch?v=rIfDlD6kR6w
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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100 pensieri su “Dimensionamento pompa di calore | Calcolo potenza termica nominale

  1. Davide

    Ciao Emiliano,
    avrei un’ultima domanda se posso.
    Dai conti che vedo in questo articolo e in quello sui consumi della pdc noto una discrepanza tra energia primaria e termica. Se sommo i tuoi consumi del 2016 per pdc + acs si arriva a 2753 kWh. Da Ape hai 25,98(inv) + 12,34(acs) = 38,32 *114,11 mq superfice = 4372 kWh… una bella differenza! Ora, se rapporto i tuoi consumi con fabbisogno energia termica (66,11+18,59=84,7 *114,11= 9665) si ha uno scop della pdc di 3,5… sempre meno dei dichiarati daikin superiore a 4 ma cmq molto meglio di quello che avrei rapportando valori energia primaria e termica dell’ape. Da tua esperienza, come mai il valore di energia primaria è così alto? Non dovrebbe tenere conto del rendimento della pdc? Grazie!

    Rispondi
  2. Davide

    Ciao,
    si hai ragione c’è anche l’opportunità di avere un sistema molto più ecologico.
    Purtroppo devo fare anche i conti con il portafoglio, quindi è un obiettivo arrivare alla casa “passiva” ma partendo da una costruzione esistente non progettata in questo modo è molto difficile. Fino a dove potrò, ci provero’ 🙂
    Sul forum “energeticAmbiente.it” ho trovato numerose discussioni sulle Daikin e i continui sbrinamenti. Non sono competente quindi ti riporto solo quanto scritto li. ( ti hanno anche citato come caso )
    Molti sostengono che il problema fosse relativo ad una versione del firmware e che con le nuove questa cosa è stata risolta. Non riesco ad entrare nel dettaglio perché ne capisco poco ma molti erano concordi con questa versione.

    Ho letto l’articolo … mi era sfuggito … molto interessante! Cmq si evince che come scelta ecologica PDC vince su metano, ma come risparmio siamo quasi alla stessa cifra. Alla fine, per quello che mi riguarda, la scelta dovrà essere fatta cercando di capire se vale la pena spendere di soldi in più per una PDC e ottenere il raffrescamento a pavimento oppure continuare con il gas e mettere dei condizionatori per la stagione estiva.

    Ti faccio un’ultima domanda. Se dovessi decidere ora di acquistare una PDC sceglieresti ancora Daikin o ti affideresti ad altri produttori? Nel caso quale mi consigli ( considerando anche rapporto qualità / prezzo )

    Grazie di tutto!

    Rispondi
  3. Davide

    Ciao,
    grazie per la risposta!
    Si, mi sto rivolgendo ad una società che fa progettazione di impianti con due ragazzi giovani che sembrano competenti. Avrò la legge 10 e un progetto dettagliato degli impianti.
    La casa è al momento disabitata, quindi non ho un paragone con i consumi di gas purtroppo.

    Ci sono queste cose che mi lasciano perplesso :

    1) Vorrei capire quanta differenza fa sui consumi una pompa di calore vs caldaia a gas a condensazione. Per questo stavo ricostruendo il fabbisogno energetico … avrei potuto fare delle simulazioni e avere un’ idea della differenza. Per intenderci … se coibento i muri e arrivo al consumo di 40kWh/mq avrò un beneficio relativo con PDC. Se invece ho una casa molto poco isolata, forse ha più senso. Insomma, le PDC ( impianto no gas) costano parecchi soldi e non riesco a stabilire in quanto tempo ci rientro e se ne vale la pena. Da tua esperienza, in percentuale, quanto rende in più? Cioè come si possono paragonare? In rete ho trovato un articolo che indicava una buona caldaia a condensazione a livello di un COP di 2,5. Può essere reale?
    Sai, se alla fine, la differenza tra le due soluzioni è di 200 euro anno di bollette, con macchine che costano dai 5K ai 10K, pur con gli incentivi, diventa difficile rientrare.

    2) Visto che le PDC costano parecchio, ho anche il dubbio di quanto possano durare. Tra 10/15 anni la spesa da sostenere sarà cmq elevata. Alla fine è sempre un conto economico da fare, perché a parità di impianti (radiante, vmc ecc…) la resa e il comfort sono gli stessi si tratta solo di capire se conviene.

    3) Ho letto che hai avuto problemi con le Daikin … sbrinamenti continui e sopratutto (incubo per me) rumore assurdo quando c’è questo evento. Hai poi risolto? Come vedi le nuove Daikin altherma 3 ? Sembra che il tuo problema, su queste macchine, sia risolto.

    Grazie in anticipo!
    Sei stato fonte di tante informazioni e di grande utilità, grazie per aver condiviso la tua esperienza!!

    Davide

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Davide,

      1) la scelta della pompa di calore non e’ di natura solamente economica ma anche di sostenibilità ambientale. Da un punto di vista economico e’ sicuramente meglio investire il denaro in isolamento piuttosto che nel generatore di calore.

      Hai letto questo articolo ? Pompa di calore o stufa a pellet o metano 2018 ? Riscaldamento a confronto

      2) per ora ho solo quasi 6 anni di esperienza. Sia una caldaia che una pompa di calore dovrebbero durare molto.

      3) il problema degli sbrinamenti permane assolutamente. Quello della rumorosità interna era stato risolto mediante la sostituzione di una valvola a tre vie. In base a cosa dici che il problema degli sbrinamenti sarebbe stato risolto nelle Altherma 3 ? Occorrerebbe riprogettare le unita’ esterne, in particolare lo scambiatore.

      Rispondi
  4. Davide

    Ciao,
    prima di tutto ti ringrazio per le informazioni utilissime!
    Detto questo, sono alle prese con la ristrutturazione di un appartamento e vorrei tanto non accontentarmi di una classica caldaia a Gas con termosifoni, ma optare per un sistema con PDC + pannelli radianti a soffitto della Eurotherm (che hanno bassa inerzia termica ) + scaldabagno a gas esterno Rinnai Infinity 26L ( non voglio limitazioni sul numero di litri di acqua calda disponibili) + VMC (Deuclima Eurotherm ) con recupero calore. Più avanti metterò un impianto fotovoltaico, ma per ora vorrei progettare bene gli impianti … cioè fare subito le cose che poi difficilmente si possono cambiare dopo.

    Leggendo il tuo articolo, noto che tutto parte dal fabbisogno di energia dell’edificio come da APE. Il mio problema è che me lo hanno fatto tempo fa molto approssimativamente, e mi hanno attestato in classe F ( 170kWh m2). Io sono abbastanza sicuro che sia sbagliato ( non hanno tenuto conto della stratigrafia dei muri ) e con gli impianti che ho scelto dovrei essere molto più efficiente. Inoltre, cercherò di isolare per quanto posso le pareti esposte verso esterno o locali non riscaldati.

    Detto questo, ho provato a ricostruire io le procedure per il calcolo della prestazione energetica, ( procedure semplificate allegato B o G del UNI-TS 13000). Pensavo di aver fatto un’ottima cosa e visto che conosco la stratigrafia mi sono fatto un foglio di calcolo per capire, isolando meglio i muri, quanto avrei guadagnato ( o meglio risparmiato ) in termini di energia.

    Ora … mi sono accorto che questi calcoli si riferiscono sempre a valori mediati o hanno una sorta di limiti che in un certo senso tagliano i valori e li rendono “medi” ( non so se mi sono spiegato bene ).

    Quindi la mia domanda è se tu sei partito da una consulenza di un termotecnico che ti ha fatto un progetto serio o se sei andato di approssimazione.
    Purtroppo, senza l’esatto fabbisogno si rischia di prendere delle PDC di taglia sbagliata.

    Tanto per fari capire, a me hanno proposto una Aermec ANL 102 da 26kw …. facendo invece i calcoli secondo la formula cui sopra e il mio fabbisogno “reale” ( calcolato da me ) di circa 80 kWh/m2, una da 6Kw dovrebbe essere sufficiente.

    Altra domanda, tu rispetto al tuo APE hai poi trovato corrispondenza? Cioè, i consumi che ti eri immaginato poi si sono realizzati veramente?

    Ultima cosa Aermec le conosci? Mi sai dire se sono buone? Che marca mi consigli?

    Ti ringrazio e scusami per il messaggio molto lungo.

    Grazie!

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Davide,

      il mio ACE (vecchiotto pure lui) e’ stato fatto da un termotecnico qualificato basandosi anche sul progetto della casa.

      Per una verifica sommaria (ma non troppo) del tuo esercizio potresti basarti sui consumi attuali di gas come descritto nella mia guida.

      I miei consumi termici sono abbastanza in linea con l’ACE, leggi Consumo pompa di calore.

      Non conosce le Aermec. Io andrei su un marchio noto per soluzioni domestiche: Mitsubishi, Panasonic o Daikin.

      L’importante e’ che ti segua un tecnico che conosce il prodotto. Altrimenti possono essere guai.

      Rispondi
  5. Tanino La Manna

    Buongiorno,
    ho compilato il modulo interattivo per quantificare la taglia della PDC che acquisterò, il risultato è diametralmente opposto a quanto indicato dal termotecnico.
    ecco i dati della mia casa:
    zona climatica D (1962 GG)
    temperatura esterna di progetto -5°C
    fabbisogno annuo di energia termica EPhnd 35,674 kWh/m2 (6031 kWh complessivi)
    superficie utile 169,05 mq
    ore giornaliere di funzionamento 12 ore
    il modulo ha calcolato una taglia di PDC di 6,4 kW
    il termotecnico stimava una taglia di 14 kW
    Ho commesso qualche errore?
    possibile questa differenza?
    un’altra domanda:
    come mai nel calcolo della taglia di macchina non viene inclusa l’energia termica necessaria per produrre l’ACS?
    ringrazio anticipatamente per la disponibilità e porgo i miei complimenti per questo interessante sito.

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Tanino,
      fatti dare il progetto termico o il documento della legge 10.
      Non mi stupisce che possa sovra-dimensionare. A prima vista non hai commesso errori.
      Con una pompa di calore dimensioni la potenza in base ai fabbisogni per riscaldamento. Per l’ACS si dimensiona la capacita’ dell’accumulo termico.

      Rispondi
      1. Tanino La Man a

        Grazie per la rapida risposta.
        Il termotecnico ha redatto, depositato in comune e consegnato la relazione tecnica (ex legge 10).
        Un faldone di quasi 100 pagine che descrive il comportamento termico di ogni parete, muro perimetrale, infisso, tipo di cappotto e isolamento del tetto, quantità e posizione dei pannelli fotovoltaici.
        Mi stupisce che infine abbia sovradimensionato in quella maniera la taglia della PDC.
        Cosa intendi per dimensionare la capacità di accumulo termico?
        Grazie ancora.

        Rispondi
  6. Antonio

    Ciao, complimenti per il blog, molto interessante e di aiuto su molti aspetti.
    Io sto completando casa in costruzione, più o meno avrò le tue caratteristiche/esigenze a parte i mq:
    – casa indipendente su 2 piani + mansarda = mq 160
    – impianto fotovoltaico da 3 Kw (sto pensando di ampliarlo a 4 Kw)
    – zona Alessandria città (AL)
    pensando a una casa totalmente elettrica, mi chiedevo appunto quale fosse il dimensionamento della pompa di calore e l’ unico dato che non ho ancora per via del fatto che l’ ACE non è stata ancora rilasciata è questo: Fabbisogno annuo di energia termica per climatizzazione invernale ETH [kWh/m²anno]*.
    Considerato che avrç serramenti ad alto isolamento termico, pannelli radianti al pavimento, cappotto termico da 16 cm al piano terra e da 12 cm primo piano; a quale dato posso far riferimento?? o per lo meno in quale dato KWh/mq anno potrò sicuramente rientrare??
    Grazie del tuo parere….

    Rispondi
    1. La mia Casa Elettrica Autore articolo

      Ciao Antonio,
      se la casa e’ in costruzione ci deve sicuramente essere il progetto termico (legge 10) che contiene tutto, tra cui la progettazione del generatore termico. Io non farei un ragionamento di natura puramente economica. Sicuramente l’investimento che ti raccomando e’ l’isolamento: ciò che non disperdi non devi riscaldarlo.

      Rispondi
      1. Antonio

        SI esiste il progetto termico (legge 10) ma attualmente l’ ingegnere ha calcolato una Pompa di Calore da 8 KW + una caldaia a condensazione da 29 Kw.
        Credo sia un tantino eccessivo; tornando al discorso che per il progettista/ingegnere è meglio consigliarti un tir rispetto ad un automobile così se fosse lo scatolone lo porti comodo.
        Sto cercando di trarre consigli sensati e modulare correttamente secondo l’ indice di
        Kwh/mq a cui potrei avvicinarmi.

        Rispondi

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