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

  1. blankClaudio

    Grazie innanzitutto per le informazioni presentate in modo chiaro e preciso.
    Una domanda: trattandosi di una legge lineare quella che lega l’energia termica richiesta al delta T fra ambiente interno ed esterno, mi sembra valido e corretto il suo ragionamento di calcolare l’energia termica del giorno più freddo , come proporzione di quella annuale fra gradi giorno del giorno più freddo e gradi giorno annuali , e dividere poi tale energia per il numero di ore di riscaldamento del giorno più freddo, in modo da determinare la potenza richiesta. In realtà però la temperatura di progetto è molto difficile che si mantenga costante nel giorno. Ad esempio per la mia città la temperatura di progetto è -12 ma posso assicurare, vivendoci, che questa temperatura si raggiungerà solo poche ore all’anno, forse quasi mai. C’è quindi il rischio di sovradimensionare la pompa, facendola lavorare on/off anzichè in modulazione.
    Non sarebbe quindi meglio fare un ragionamento più analitico ed andare a calcolare i reali gradi giorni del giorno più freddo prendendoli da una serie storica degli ultimi anni ? Ad esempio se i gradi fossero -12 solo 6 ore la notte e poi la temperatura salisse a zero gradi mantenendosi poi costante, i gradi giorni sarebbero (32 * 6 + 20* 18) / 24 = 24 gradi giorno. Facendo poi una media dei gradi giorno del giorno più freddo sulla base ad esempio degli ultimi 10 anni, si arriverebbe , penso, a determinare la potenza con maggior precisione. In altre parole mi chiedo se non sarebbe meglio ragionare sempre in termini di gradi ora al posto dei gradi giorno, considerando che ora è possibile avere la serie storica della misura oraria delle temperature in molte località?

      1. blankClaudio

        Grazie per la risposta. Se ha comunque voglia di provare ad approfondire il mio discorso e di mettere a punto un sistema di calcolo più preciso , da pubblicare nel suo sito, sono disposto a collaborare, in quanto la cosa mi interessa professionalmente. Mi piacerebbe mettere a punto un algoritmo che partendo dai dati della legge 10 (ma in alternativa dai consumi di gas /pellets/ gpl), sia in grado di definire l’energia termica annua di riscaldamento e quindi la potenza da assegnare alla pompa sulla base di una serie storica di dati di temperatura. Sono convinto (ma non ho i numeri per dirlo) che la maggior parte delle pompe siano inutilmente sovradimensionate. In pratica si dimensionano su una temperatura di progetto che si verifica per pochi giorni all’anno (in pratica quasi mai; da me la temperatura di progetto è -12 ed è raro scendere di fatto sotto i -5). Per questi picchi sarebbe meglio riscaldare tutto il giorno, senza sovradimensionare la pompa, al netto dell’ACS o degli sbrinamenti che richiedono comunque poche ore. O no? Se è interessato ci sentiamo personalmente. Cordiali saluti

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