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 utile tra 8 e 11 kW: calcolo quanti kW per mq.

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 pompa di calore per 150 mq da bolletta gas
• Pompa di calore per appartamento 100 mq: calcolo con bolletta del gas

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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, è 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, la formula di calcolo qui proposta 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 queste due video guide molto dettagliate:

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

Leggi anche la mia guida alla pompa di calore per termosifoni.

Perdite termiche e dimensionamento pompa di calore

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

L’energia termica dispersa, da compensare con l’energia termica prodotta dalla pompa di calore o dalla caldaia per mantenere la temperatura interna costante, è 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).

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Dati località ed edificio per dimensionamento pompa di calore

Parametro	Valore
Gradi Giorno	2.544 [GG]
Temperatura esterna di progetto	-5 ºC
Superficie utile	114 m²
Fabbisogno annuo di energia termica Climatizzazione invernale ETH	66 [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:

Vediamo il significato dei principali parametri presenti nell’attestato di certificazione energetica (ACE):

• Il Fabbisogno annuo di energia termica per climatizzazione invernale (ETH) è l’energia termica richiesta, nel corso della stagione di riscaldamento, per la climatizzazione invernale dello specifico edificio
• La Superficie utile è 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.
• 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 per una certa località alla quale il generatore di calore fornisce l’energia termica comunque sufficiente a garantire che la temperatura interna rimanga stazionaria

E’ molto importante comprendere due aspetti:

• i parametri specifici di una località, Gradi Giorno e temperatura di progetto, non possono essere alterati arbitrariamente in quanto sono stati definiti dalla normativa sulla base dei dati storici relativi ad una certa zona
• le caratteristiche dell’abitazione, fabbisogno termico e superficie, sono invece quelli che caratterizzano l’edificio e variano a seconda delle sue caratteristiche

Facendo delle simulazioni occorre quindi che questi dati siano sempre coerenti tra di loro per evitare risultati privi di senso.

Dati relativi all’involucro

E’ assolutamente fondamentale non confondere tra di loro i dati di:

• fabbisogno di energia termica ETH, ovvero la quantità di calore necessaria all’abitazione
• fabbisogno di energia primaria EPH, ovvero la quantità di energia presente nella fonte primaria che alimenta la pompa di calore (energia elettrica) o la caldaia (gas metano)

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):

Dati relativi alla località

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

• gradi giorno
• ore giornaliere di funzionamento del riscaldamento
• temperatura esterna minima di progetto

Comune	Fascia climatica	Gradi giorno	Ore giornaliere	Temperatura di progetto (°C)
Bergamo	E	2.533	14	-5
Bologna	E	2.259	14	-5
Brescia	E	2.410	14	-7
Ferrara	E	2.326	14	-5
Firenze	D	1.821	12	0
Foggia	D	1.530	12	0
Forli	D	2.087	12	-5
Genova	D	1.435	12	0
Livorno	D	1.408	12	0
Milano	E	2.404	14	-5
Modena	E	2.258	14	-5
Monza	E	2.404	14	-5
Padova	E	2.383	14	-5
Parma	E	2.502	14	-5
Perugia	E	2.289	14	-2
Pescara	D	1.718	12	2
Prato	D	1.668	12
Ravenna	E	2.227	14
Reggio nell'Emilia	E	2.560	14	-5
Rimini	E	2.139	14
Roma	D	1.415	12	0
Torino	E	2.617	14	-8
Trieste	E	2.102	14	-5
Venezia	E	2.345	14	-5
Verona	E	2.468	14	-5

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Orari 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:

• reintegro serbatoio di accumulo per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS)
• cicli di sbrinamento

Nel calcolo per la mia abitazione 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.

Nulla vieta, per trovare la potenza termica utile della pompa di calore minima necessaria alla nostra abitazione, di ragionare su orari di funzionamento più lunghi (per quanto con un margine rispetto alle 24 ore per ACS e sbrinamenti).

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Dimensionamento pompa di calore

Date le definizioni precedenti c’è una proporzionalità 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 differenza di temperatura tra interno ed esterno, possiamo facilmente calcolare il caso peggiore di 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 l’orario di funzionamento del riscaldamento otteniamo finalmente il calcolo potenza termica utile pompa di calore necessaria alla temperatura esterna 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:

Otteniamo come dimensionamento pompa di calore:

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

Semplice il dimensionamento pompa di calore no ?

Se mi fossi spinto nel considerare un funzionamento giornaliero del riscaldamento di 19 ore, senza particolari rischi, avrei potuto arrivare ad una potenza termica utile della pompa di calore alla temperatura esterna di progetto di 3,9 kW.

Come scegliere il modello in base alla potenza termica utile pompa di calore alla temperatura esterna di progetto

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

Facciamo un esempio concreto con i dati ottenuti col dimensionamento pompa di calore per la mia abitazione:

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

Per finalizzare l’esercizio è importante anche sapere quale sarà il tipo di terminale sarà utilizzato nell’impianto di riscaldamento, poiché posso lavorare con temperature di mandata dell’acqua molto differenti:

Per quanto sia tecnicamente assolutamente possibile, per ragioni di rendimento alle temperatura di mandata necessarie, andrei davvero cauto nell’utilizzare una moderna pompa di calore aria acqua con degli antiquati termosifoni in ghisa.

La potenza termica utile di una pompa di calore può essere molto differente a seconda della combinazione di temperatura esterna e temperatura di mandata; prendiamo come esempio la Daikin Altherma 3 H HT 14 kW:

Quindi per finalizzare l’esercizio del dimensionamento dobbiamo scegliere un modello di pompa di calore che abbia la potenza termica utile necessaria alla temperatura esterna di progetto con la temperatura di mandata propria del nostro impianto di riscaldamento.

Quindi continuando col mio caso i dati di potenza termica utile per la pompa di calore candidata devono soddisfare:

• Temperatura esterna = -5 ºC
• Temperatura di mandata = 35 °C (pavimento radiante)
• Potenza termica utile pompa di calore = 5,3 kW

Prendiamo quindi a titolo illustrativo i dati nominali della potenza termica utile per riscaldamento della pompa di calore aria acqua Panasonic Aquarea Alta Connettività Generazione J:

L’unità esterna Panasonic Aquarea WH-UD07JE5 assicura una potenza termica utile della pompa di calore di 6,02 kW con COP 3,07 alla temperatura esterna di -7 °C ed una mandata 35 °C.

Passando alla pompa di calore aria acqua Mitsubishi Ecodan la scelta nella potenza termica utile per riscaldamento è molto simile a quella precedente:

In questo secondo caso l’unità esterna Mitsubishi Ecodan SUZ-SWM40VA assicura una potenza termica utile della pompa di calore di 5,00 kW con COP 3,13 alla temperatura esterna di -7 °C ed una mandata 35 °C.

Chiudiamo il giro di esempio con la potenza termica utile della pompa di calore aria acqua Ariston Nimbus Compact S Net:

In questo terzo caso l’unità esterna della Ariston Nimbus Compact S Net 50 S assicura una potenza termica utile della pompa di calore di 5,0 kW con COP 3,1 alla temperatura esterna di -7 °C ed una mandata 35 °C.

Prima di eccedere con la potenza termica utile della 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 Daikin HPSU Compact: backup-heater)

Dimensionamento pompa di calore online

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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Leggi tutti i miei articoli sulla Pompa di calore:

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