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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 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 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:

Per chi volesse approfondire più in generale l’argomento dimensionamento pompa di calore potete anche guardare queste due video guide molto dettagliate:

Corso pompe di calore: dimensionamento e progettazione
AIST Webforum - Dimensionamento impianti con pompa di calore
Video guida al dimensionamento pompa di calore

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:

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 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).

Dati località ed edificio per dimensionamento pompa di calore

ParametroValore
Gradi Giorno2.544 [GG]
Temperatura esterna di progetto-5 ºC
Superficie utile114 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):

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

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
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

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).

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:

Edificio

  • ETH = 66 kWh/m²anno
  • Superficie = 114 m²

Località

  • Temperatura esterna di progetto = -5 ºC
  • Gradi Giorno = 2.544 GG
  • Orari funzionamento riscaldamento = 14 ore

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:

  • pavimento radiante: 30÷35 °C
  • ventilconvettori: 40÷45 °C
  • termosifoni in alluminio o acciaio: 55÷60 °C
  • termosifoni in ghisa: 65÷70 °C

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:

Capacità termica Daikin Altherma 3 H HT da 14 kW
Capacità termica Daikin Altherma 3 H HT da 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:

Potenza termica utile pompa di calore aria acqua Panasonic Aquarea Alta Connettività Generazione J
Potenza termica utile 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:

Potenza termica utile pompa di calore aria acqua Mitsubishi Ecodan
Potenza termica utile pompa di calore aria acqua Mitsubishi Ecodan

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:

Potenza termica utile pompa di calore aria acqua Ariston Nimbus Compact S Net:
Potenza termica utile 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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277 commenti su “Dimensionamento pompa di calore | Calcolo potenza termica nominale”

  1. Salve, se possibile vorrei mi chiarisse un dubbio. In rete ho trovato il “Metodo di calcolo semplificato della prestazione energetica globale degli edifici residenziali esistenti”, quindi mi sono cimentato nel calcolare il Fabbisogno di energia termica invernale della mia nuova abitazione Qh=0,024*GG*(Ht+Hv)-fx(Qs+Qi), ottenendo come valore Qh=12378,45 kWh. Mi chiedevo quindi se è corretto dividere questo valore per la Superficie utile dell’abitazione (metri quadri) per ottenere ETh da inserire nella Sua formula. Grazie mille per la Sua disponibilità e complimenti per l’articolo.

    1. Ciao Davide,

      indicativamente si’. Se hai una casa esistente ragionerei piuttosto sui consumi per stimare il fabbisogno energetico.
      Parliamo comunque di calcoli semplificati e non di un progetto termico.

  2. Articolo utile ed interessante tuttavia non mi sembra che nel dimensionamento della pdc sia considerato il fabbisogno per l’acqua calda sanitaria. C’è un calcolo analogo per questo? Grazie.

      1. Articolo super interessante.
        Ma se oltre al riscaldamento deve riscaldare un accumulo da 350L, quale calcolo va fatto?

        Grazie e complimeti per l’articolo

  3. Buongiorno. E’ possibile avere una delucidazione sul calcolo da fare per il dimensionamento della potenza estiva? parlo di raffrescamento a pavimento con la medesima pompa dimensionata per l’inverno.
    Vedo che tendenzialmente i prodotti in commercio hanno potenze leggermente inferiori o analoghe in funzionamento di raffrescamento.
    E’ corretto assumere che una volta scelto il prodotto corretto per l’inverno abbiamo soddisfatto anche il dimensionamento per l’estivo che il medesimo prodotto offre ? grazie

  4. Salve, vorrei capire che tipo di cappotto dovrei mettere nella mia casa. Partendo dal fatto che secondo l’Ape ho bisogno di 316 kwh/m2 anno. Sono in sicilia a 1341 GG, temp. di prog., 3 gradi C, 10 ore di funzionamento, per 139 mq. Mi viene fuori una potenza da 53.68 Kw. se riesco, con la sostituzione degli infissi e mettendo un cappotto arrivare alla classe A1, consumera 65 kwh/m2 anno. quindi mi servirebbe una pompa di calore di circa 11kw. Sembra corretto questo ragionamento?

  5. Ciao articolo interessantissimo!!
    Avrei una domanda da porti, ho acquistato un immobile indipendente inizio 900 suddiviso su due piani in tre differenti unità immobiliari da ristrutturare con capotto, infissi nuovi, e si spera un piccolo impiantino ftv sul tetto.
    Il tecnico di fiducia mi ha consigliato una viessmann da 14/16 kw.
    Al rogito ho ricevuto tre APE con lettere D (superficie utile riscaldata 65mq – EPh 43,7 KWh), E ( sup.utile 18mq- EPh 32,6 Kwh), F ( sup.utile 45mq- EPh 73,6), la casa ha un totale di 150mq.
    Per il calcolo del fabbisogno dovrei sommare o fare una media tra i valori?
    Se inserisco la media 50 col tuo calcolo avrei necessità di 6.94 kw ( mi sembra congruo anche in rapporto alla metratura), se inserisco la somma totale saliamo a 20kw che mi sembrano esagerati.
    Ti ringrazio per la disponibilità e W l’energy green!!

  6. Non mi è molto chiaro. Usando parametri simili ai tuoi per l’efficienza energetica della casa, metratura calpestabile e ore di utilizzo ma con i GG e la temperatura minima della Calabria tirrenica (1400 e 4 gradi) mi servirebbe una pompa di calore più potente della tua? Come è possibile?

    I dati che uso sono uguali ai tuoi eccetto che per GG e TP

      1. concordo co Christian
        tutto quello che hai scritto è interessante, però non mi tornano i calcoli finali: se prendo il tuo esempio e cambio solo i gradi giorno come se lo stesso immobile fosse in una zona diversa per es dove sto io in Toscana che sono 1600 con 12 ore di funzionamento la PDC che viene dal calcolo deve essere di 9,84 kW e non ha senso, visto che lo stesso immobile in una zona più fredda con gradi giorno 2544 e 14 ore di funzionamento ha bisogno di soli 5,3 kW
        grazie

          1. si ma capisci che non ha senso che la potenza della pdc sia inversamente proporzionale ai gradi giorno e alle ore di funzionamento e invece proporzionale alla temperatura progetto…..in questo modo dove fa più caldo risulterà una potenza superiore rispetto ad una zona freddo.

            Ho provato con la mia casa a Perugia e a roma, a perugia servono 1.80 kw, mentre a roma 3.1 kw.

            1. Ciao Gianmarco,

              cosa non ti torna nella formula ? La tua sintesi non e’ corretta rispetto alla formula.

              Per confrontare Roma e Perugia devi cambiare tutti i parametri.

    1. biagio.fedele@libero.it

      Buongiorno,
      premesso che risulta tutto molto chiaro, chiedo se analoga procedura può essere applicata al calcolo del PdC in funziomento estivo, chiaramente andando a estrapolare dalla APE l’Indice prestazione energetica del’involucro per climatizzazione estiva e andando a modificare le Tprog e le ore di funzionamento dell’impianto.
      Grazie

    2. Buongiorno,
      avrei una domanda sulla formula presentata per il calcolo della potenza della pompa di calore. Probabilmente mi sfugge qualcosa, ma sembrerebbe che la potenza richiesta sia inversamente proporzionale ai gradi giorno, ossia diminuisce all’aumentare di questi ultimi, quindi occorre meno potenza per le zone fredde rispetto a quelle calde.
      Dove sto sbagliando?

      Grazie
      Simone

    3. CAMPOLUCCI CRISTIANO

      Salve, tutto molto chiaro, ma vorrei chiederti una delucidazione…vorrei capire se invece di utilizzare EPH,nd non è più corretto utilizzare EPH,nren
      grazie
      buon lavoro

    4. 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. 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

      1. Salve, lo scorso anno ho comprato una pdc originariamente per un uso estivo avendo per il riscaldamento una caldaia a condensazione da 24 kw.
        Avendola acquistata, una sherpa 8 kw olimpia splendid, ho voluto usarla anche per il riscaldamento ottenendo un buon risparmio rispetto al metano. Adesso si è rotta la caldaia e sto pensando di abbandonare il gas e passare solo all’elettrico in attesa di fotovoltaico.
        Durante l’inverno però alcuni fancoil si accendevano e si spegnevano continuamente, problema che ho risolto diminuendo la velocità delle vendole. Pertanto penso che la pdc sia lievemente sottodimensionata. Sicilia fascia C con 1044 GG.
        La mia paura è di rimanere al freddo nelle giornate molto fredde, l’inverno scorso è stato mite. In previsione di una ristrutturazione se abbino alla pdc il sistema aquadue tower riesco ad aumentare la performance della pdc in caso di inverno rigido?

        1. Ciao Gianluca,

          non conoscendo il fabbisogno termico della tua abitazione non e’ possibile rispondere.

          Non avendo descritto come oggi produci l’acqua calda sanitaria non so se l’aggiunta di uno Sherpa AQUADUE TOWER potrebbe darti benefici sostanziali.

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