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Curva climatica: perché e' davvero necessaria

Curva climatica: perché è davvero necessaria

Credo che il mio principale interesse residuo nell’ottimizzazione della mia casa elettrica sia trovare la configurazione perfetta per il riscaldamento invernale: massimo comfort, minima spesa anche mediante la curva climatica !

Ovviamente parliamo di una configurazione unica che vada bene per l’interno inverno e che non richieda azione manuale alcuna.

Puntante precedenti

Ma si sa che la via verso la saggezza sul riscaldamento invernale è lunga e lastricata di errori come ben documentato.

In effetti basta una semplice osservazione sull’inverno scorso per fare qualche semplice ragionamento.

Qualche dato

Vediamo l’andamento dei trend (media mobile a 7 giorni) della temperatura media esterna e delle ore di funzionamento della pompa di calore Daikin HPSU Compact (periodo 15 ottobre 2015 – 14 aprile 2016):

Si vede benissimo la perfetta corrispondenza tra temperature ed ore di funzionamento (e ci mancava solo che non fosse cosi’).
Prego notare che le ore di funzionamento della pompa di calore includono anche la produzione di acqua calda sanitaria.

Ma soffermiamoci sulle variazioni per l’intero inverno:

  • Temperatura media esterna = 7,4 ºC
  • Temperatura media massima = 16,7 ºC
  • Temperatura media minima = -0,8 ºC

Quindi con un’escursione della temperatura media esterna di ben 17,4 ºC !

Cosa vuol dire tutto questo in termini di energia termica necessaria a riscaldare la nostra casa ?

Un po’ di teoria

Ricordiamoci che l’energia termica dispersa da un involucro, e quindi quella da produrre mediante riscaldamento, e’ proporzionale alla differenza di temperatura:

E_Termica = K1 * (T_interna – T_esterna)

Possiamo cosi’ facilmente confrontare in modo relativo l’energia termica necessaria nella giornata più mite e più fredda dell’inverno rispetto alla giornata media:

E_Termica /  E_Termica_media – 1 = (T_interna – T_esterna) / (T_interna – T_esterna) – 1

Quindi:

  • T esterna media MAX => E_Termica_Min= -71% rispetto a quella a T esterna media
  • T esterna media Min => E_Termica_MAX = +63% rispetto a quella a T esterna media

Bella escursione da sostenere da parte del nostro generatore di calore.

Completiamo il ragionamento per la pompa di calore (con pavimento radiante), ma sarebbe simile anche una caldaia a condensazione con termosifoni.

L’energia termica erogata dal nostro impianto e’ fondamentalmente proporzionale  alle variabili seguenti:

  • Temperatura di mandata dell’acqua utilizzata per cedere il calore prodotto
  • tempo giornaliero di funzionamento

Detto in formule:

E_Termica = K2 * (T_mandata – T_ritorno) * t_funzionamento

Le modalità di funzionamento possibili sono le seguenti:

  • mandata fissa => regolazione tramite il tempo di funzionamento dell’impianto (tipicamente mediante crono-programmazione con termostato ambientale)
  • curva climatica => regolazione tramite variazione della temperatura di mandata in base alla temperatura esterna

E quindi ?

Mandata fissa

Con la mandata fissa, nella giornata più fredda occorre che la temperatura di mandata sia sufficiente alta da mantenere la temperatura interna costante funzionando per 24 ore.

Di conseguenza il tempo giornaliero di funzionamento sara’ il seguente:

  • T esterna media Min => 24 ore
  • T esterna media Media => 14,6 ore
  • T esterna media MAX => 4,3 ore

Con una pompa di calore con pavimento radiante questo non e’ sicuramente la modalità ottimale perché:

  • per tutto l’inverno si dovrebbe adottare costantemente la temperatura di mandata massima (e quindi il COP minimo)
  • la temperatura di mandata massima favorirebbe gli sbrinamenti (vedi ad esempio Daikin HPSU Compact: come funziona lo sbrinamento ?) riducendo ulteriormente il rendimento
  • il comfort varierebbe molto nel corso dell’inverno

Curva climatica

La curva climatica può migliorare di molto la situazione perché:

  • la temperatura di mandata sale nelle giornate fredde in cui e’ maggiore il fabbisogno termico
  • il rendimento della pompa di calore sarebbe quello ottimale perché la temperatura di mandata potrebbe essere minimizzata per le determinate condizioni ambientali
  • il comfort sarebbe molto più uniforme nel corso dell’inverno

Ovviamente tra il dire ed il fare ci sta di mezzo il mare !

Lo Zen e l’arte della manutenzione della curva climatica

Trovare la curva climatica perfetta e’ un po’ come questo famoso libro:

Alla prossima.

Curva climatica pompa di calore Daikin

Per il riscaldamento invernale ci sono due opzioni possibili, ciascuna con i propri vantaggi e svantaggi, per la regolazione della temperatura nominale di mandata: curva climatica e mandata fissa. Vediamo come far funzionare la curva climatica con la pompa di calore Daikin.

Curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

Partiamo dalla macchina che utilizzo da qualche anno e con la descrizione di curva climatica nel manuale della pompa di calore Daikin HPSU Compact:

Con la curva di riscaldamento la temperatura di mandata viene adeguata in base alla rispettiva temperatura esterna a seconda del tipo di edificio.

La pendenza delle curve di riscaldamento descrive in generale il rapporto fra il cambiamento della temperatura di mandata e il cambiamento della temperatura esterna.

La curva di riscaldamento è valida entro i limiti della temperature minima e massima impostati per il relativo circuito di riscaldamento.

In apparenza tutto chiaro ma attenzione ad un concetto espresso in modo tale da generare fraintendimenti: la temperatura nominale di mandata dipende dalla temperatura esterna ed anche dal valore nominale di temperatura ambientale.

Di fatto la curva climatica di riscaldamento, intesa come algoritmo regolazione della temperatura nominale di mandata, cambia secondo due parametri presenti nella configurazione della macchina)

  • la pendenza della curva climatica di riscaldamento
  • la posizione (o scorrimento) della curva denominato valore nominale di temperatura ambientale

E’ quindi necessario fare chiarezza assoluta su questa denominazione un po’ fuorviante:: il valore nominale di temperatura ambiente non c’entra assolutamente nulla col valore di temperatura interna a cui un termostato fa accendere il riscaldamento ma è semplicemente uno dei due parametri di configurazione della curva climatica.

Detto in altre parole potreste trovarvi in queste condizioni normalissime di funzionamento ma contro-intuitive rispetto al termine di valore nominale temperatura ambientale:

  • la temperatura interna è maggiore del valore nominale di temperatura ambiente ed il compressore esterno è acceso
  • la temperatura interna è inferiore del valore nominale di temperatura ambiente ed il compressore esterno è spenta

Nota: il compressore esterno, in modalità di riscaldamento invernale con pompa di circolazione attiva, si accende quando la differenza tra la temperatura di mandata e la temperatura di ritorno e’ superiore ad un certa soglia di circa 3 ºC / 4 ºC.

Leggi anche il mio articolo sula Curva climatica e pompa di calore.

Modello matematico curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

Per aiutarmi nelle regolazioni, mi sono creato un modello delle curve presenti sul manuale rappresentando delle possibili configurazioni (che ho provato nel mio caso) con differenti coppie dei parametri valore nominale temperatura ambiente (ad es. T-Ambiente 1) e Curva riscaldamento:

Vi prego di notare dal grafico della curva climatica della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact:

  • oltre a posizione e pendenza della curva climatica, ci sono anche due parametri importanti come Min T-FlowMax T-Flow che servono, questa volta intuitivamente, a limitare il valore minimo e massimo della temperatura di mandata del circuito
  • a parità di temperatura esterna, modificando i parametri la temperatura di mandata può variare moltissimo !

Questo modello è presente nel file contenete le configurazioni presente alla pagina Configurazione HPSU e LET.

Velocità di adeguamento della curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

La regolazione con curva climatica nella pompa di calore Daikin HPSU Compact prevede anche la possibilità di configurare la velocità con la quale la temperatura di mandata viene adeguata alla temperatura esterna.

Questo è particolarmente importante perché il livello di isolamento della nostra abitazione (per essere precisi la sua inerzia termica):

  • in una casa poco isolata, la temperatura interna varia molto velocemente seguendo subito la temperatura esterna (diciamo minuti o ore per semplicità)
  • con un ottimo isolamento invece la variazione di temperatura all’interno è molto più lenta (semplificando diciamo ore o giorni)

Per fare questo la pompa di calore applica l’algoritmo di curva climatica utilizzando un valore medio della temperatura esterna calcolato su una finestra temporale che deve essere dunque adeguata al livello di isolamento:

  • casa molto isolata: intervallo di molte ore
  • casa poco isolata: in tempo reale (intervallo sostanzialmente nullo)

La curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact prevede il parametro di configurazione Livello Isolamento con cui è possibile impostare il di coibentazione dell’edificio riscaldato influenzando la curva di riscaldamento ed i tempi di riscaldamento. I valori possibili sono:

  1. Off
  2. Scarso
  3. Normale
  4. Buono
  5. Ottimo

Configurazione curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

Per accedere alla configurazione dei parametri relativi al riscaldamento con regolazione della temperatura di mandata con curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact occorre:

  • portare il Selettore sulla posizione Configurazione
    • scegliere il livello Config. Circ. Risc.
    • impostare il parametro Livello Isolamento
    • selezionare il sottolivello riscaldare
    • impostare i parametri Min T-FlowMax T-FlowCurva riscaldamento
  • portare il Selettore sulla posizione Val Temp Giornata
    • impostare i parametri T-Ambiente 1T-Ambiente 2T-Ambiente 3
  • portare il Selettore sulla posizione Val Temp Notte
    • impostare il parametro T-Riduzione
LIVELLO
SOTTO-LIVELLO
PARAMETROVALOREDESCRIZIONE
Config. Circ. Risc.Livello Isolamento0 - offCoibentazione edificio che influenza la velocità di adeguamento della curva climatica rispetto alla T esterna:
0: off, 1: scarso, 2: normale, 3: buono, 4: ottimo
Config. Circ. Risc. - riscaldareMax T-Flow31 °CLimite superiore temperatura nominale di mandata.
Vale sia per curva climatica che mandata fissa.
Config. Circ. Risc. - riscaldareMin T-Flow25 °CLimite inferiore temperatura nominale di mandata.
Vale sia per curva climatica che mandata fissa.
Config. Circ. Risc. - riscaldareTemp. Mandata giorno31 °CTemperatura nominale di mandata fissa durante il periodo di accensione (modalità "Automatico 1", "Automatico 2", "riscaldare", "Raffreddare").
Config. Circ. Risc. - riscaldareTemp. Mandata notte31 °CTemperatura nominale di mandata fissa durante il tempo di riduzione (modalità "Automatico 1", "Automatico 2", "Ridurre").
Config. Circ. Risc. - riscaldareCurva riscaldamento0,5Pendenza curva climatica.
T-Ambiente 118,0 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica ("riscaldare", "Raffreddare" e 1° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Ambiente 219,5 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica (2° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Ambiente 320,5 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica (3° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Riduzione19,0 °CValore nominale, durante il periodo di riduzione, della temperatura ambientale per curva climatica ([Automatico 1], [Automatico 2]).

Curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3

Passiamo a vedere le differenze pratiche presenti nella curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 che prevede due opzioni di configurazione:

  • curva a 2 punti
  • curva con pendenza-sfalsamento

Curva a 2 punti

La curva viene definita mediante una coppia di set-point (X1, Y1) e (X2, Y2) dove:

  • X è la temperatura esterna
  • Y è la temperatura di mandata
Curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3 – impostazione a due punti

E’ possibile configurare in modo distinto la curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 per:

  • Riscaldamento della zona principale o della zona aggiuntiva
  • Raffrescamento della zona principale o della zona aggiuntiva
  • Acqua calda sanitaria

Curva con pendenza-sfalsamento

In alternativa, in modo molto simile alla HPSU Compact, è possibile definire la curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 in base alla sua pendenza ed al suo sfasamento:

Configurazione curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3

Per attivare la curva climatica dovrete:

  • selezionare Zona Principale
  • selezionare Modo setpoint
  • impostare su Riscaldamento con curva climatica, raffreddamento a punto fisso oppure Dipendente da condizioni meteorologiche (curva climatica)

Per impostare la tipologia di curva climatica di riscaldamento (a 2 punti o pendenza-sfalsamento):

  • selezionare Zona Principale
  • selezionare Tipo di curva climatica
  • impostare su 2 punti oppure Offset-pendenza

Per modificare i parametri della curva climatica di riscaldamento:

  • selezionare Zona Principale
  • selezionare Curva climatica per il riscaldamento

Leggi anche il mio articolo sulla pompa di calore aria acqua Daikin Altherma 3.

Suggerimenti sulla curva climatica pompa di calore Daikin

Ma veniamo ora a qualche suggerimento pratico per regolare con successo la curva climatica della pompa di calore Daikin:

  • al primo inverno cominciate con la mandata fissa:
    • individuate qualitativamente i valori di temperatura di mandata necessari per la vostra abitazione per garantire un comfort accettabile
    • a fine autunno ed inizio primavera, grazie alle temperature esterne più miti, userete una valore di temperatura di mandata più basso
    • in pieno inverno, nei mesi di dicembre e gennaio, servirà invece la temperatura di mandata massima
  • impostate da subito dei valori limite di temperatura di mandata, i parametri Min T-FlowMax T-Flow, onde proteggervi dagli errori di regolazione in fase di apprendimento
  • siate pazienti: ci vuole almeno un inverno intero per trovare la curva climatica perfetta (ed unica) per coprire l’intera stagione invernale
  • partite da valori di temperatura di mandata più elevati del necessario onde evitare il rischio di raffreddare troppo la vostra abitazione (ci potrebbero volere dei giorni per recuperare) e poi scendete man mano
  • puntate ad avere  la minima temperatura di mandata necessaria, compatibile con le vostre necessita’, per poter ottimizzare i consumi elettrici
  • quando le temperature esterne sono elevate e’ inutile scendere troppo con la temperatura di mandata poiché anche la modulazione del compressore non può scendere sotto certi valori (si otterrebbero comunque una serie di on-off anziché un funzionamento continuativo)

Ma ora diciamo tutta la verità: sto ancora cercando la mia curva climatica perfetta !

Leggi tutti i miei articoli su Daikin HPSU Compact:

Curva climatica: impostare temperatura pompa di calore

Ci sono molti dubbi e discussioni in merito a come impostare la temperatura in una pompa di calore, scegliendo tra mandata fissa e regolazione mediante curva climatica di riscaldamento. In questo articolo approfondiamo in particolare l’utilizzo della regolazione con curva climatica di riscaldamento con la pompa di calore.

Pur focalizzando il caso di riscaldamento invernale con pompa di calore aria acqua possiamo generalizzare la maggior pare dei concetti su curva climatica di riscaldamento e pompa di calore a qualsiasi generatore di calore come una caldaia a condensazione.

Regolazione con curva climatica di riscaldamento

Regolazione con curva climatica di riscaldamento e pompa di calore non sono sinonimi, vediamo perché.

Innanzitutto: che cos’è la regolazione con curva climatica di riscaldamento?

In generale parliamo di un impianto di riscaldamento che utilizza l’acqua per trasportare e trasmettere il calore:

  • il generatore di calore può essere una caldaia oppure una pompa di calore idronica
  • i terminali possono essere termosifoni, pavimento radiante o ventilconvettori

Per regolare il funzionamento dell’impianto possiamo agire in due modi, anche combinati tra di loro:

  • accendere e spegnere il riscaldamento in base alla temperatura ambiente interna mediante l’utilizzo di un termostato; è chiamata anche regolazione On/Off
  • impostare la temperatura di mandata della pompa di calore o della caldaia per aumentare o ridurre il calore prodotto

Per impostare la temperatura della mandata della pompa di calore o della caldaia abbiamo a sua volta due opzioni:

  • mandata fissa
  • regolazione con curva climatica

Nella mandata fissa il valore impostato per la temperatura di mandata dell’acqua è costante: per aggiustare il clima utilizzeremo esclusivamente un termostato che accende e spegne il riscaldamento.

Con la curva climatica di riscaldamento abbiamo invece una regolazione automatica della temperatura di mandata dell’acqua in base alla temperatura esterna.

Il comportamento della curva climatica di riscaldamento è stato ideato per assicurare il massimo comfort durante l’intera stagione invernale: la pompa di calore o la caldaia incrementa il calore prodotto al decrescere della temperatura esterna in modo da compensare le dispersioni termiche crescenti della nostra abitazione.

Detto in parole semplici, con la regolazione mediante curva climatica di riscaldamento minore è la temperatura esterna maggiore è la temperatura di mandata dell’acqua verso termosifoni o pavimento radiante come possiamo vedere in questo diagramma:

Regolazione con curva climatica di riscaldamento

Poiché la regolazione con curva climatica di riscaldamento deve essere adeguata alle caratteristiche della propria abitazione è caratterizzata normalmente dai seguenti parametri configurabili (o simili):

  • pendenza, o inclinazione, della curva, ovvero il rapporto tra variazione della temperatura di mandata e variazione della temperatura esterna; in alcuni casi è possibile definire pendenze multiple per diversi intervalli di temperatura
  • scostamento, o sfalsamento, della curva: valore costante di temperatura con cui far spostare la curva

Un impianto di riscaldamento a termosifoni utilizza una curva con pendenza compresa tra 1,0 e 4,0 a seconda del livello di isolamento dell’abitazione. Con il riscaldamento a pavimento, che lavora a temperature inferiori, si utilizzano invece curve con inclinazione da 0,4 a 0,8.

Spesso sono anche disponibili le seguenti due regolazioni:

  • temperatura minima e massima di mandata: per assicurare di rimanere nei limiti di funzionamento della pompa di calore o della caldaia
  • caratteristiche termiche involucro: per poter adeguare la velocità di reazione dell’algoritmo della curva in base alle caratteristiche termiche dell’involucro onde assicurare il comfort anche con forti scostamenti di temperatura nella giornata

Nella caldaia a condensazione l’utilizzo della regolazione con curva climatica di riscaldamento consente un un risparmio poiché favorisce la condensazione dei fumi che avviene tramite l’utilizzo del flusso d’acqua fredda di ritorno dall’impianto:

Rendimento caldaia a condensazione

La regolazione con curva climatica di riscaldamento si adatta perfettamente alle pompe di calore ad inverter che possono modulare il loro regime di funzionamento adeguandosi alla potenza termica richiesta.

Regolazione curva climatica pompa di calore Daikin

Possiamo prendere come primo esempio la curva climatica della pompa di calore Daikin HPSU Compact da me utilizzata:

Curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

Vediamo invece la configurazione della curva climatica per la pompa di calore Daikin Altherma 3 che prevede due opzioni:

  • curva a 2 punti
Curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3 – impostazione a due punti
  • curva con pendenza-sfalsamento

Leggi anche il mio articolo su Curva climatica pompa di calore Daikin.

Regolazione curva climatica Viessmann

La regolazione con curva climatica Viessmann, nel caso sia di caldaia che pompa di calore, prevede come parametri di configurazione Inclinazione e Scostamento:

A: modifica dell’inclinazione

B: modifica dello scostamento (scostamento parallelo verticale della curva di riscaldamento)

Questa è la video guida che illustra come impostare la curva climatica Viessmann nel caso di caldaia:

Curva climatica Viessmann – caldaia

Mentre qui è illustrata l’impostazione della curva climatica Viessmann nel caso di pompa di calore:

Curva climatica Viessmann – pompa di calore

Regolazione curva climatica Vaillant

Passando alla regolazione con curva climatica del termostato WiFi vSMART Vaillant si vede che il concetto è molto simile:

Regolazione curva climatica caldaia Ariston Genus Premium Evo System

Anche considerando la regolazione con curva climatica di riscaldamento della caldaia Ariston Genus Premium Evo System vediamo che l’algoritmo è sempre il medesimo:

Regolazione curva climatica caldaia Ariston Genus Premium Evo System

Anche in questo caso possiamo impostare sia la pendenza che lo sposamento della curva.

Regolazione curva climatica caldaia Ferroli BLUEHELIX TECH RRT C

Consideriamo anche l’esempio della regolazione con curva climatica della caldaia Ferroli BLUEHELIX TECH RRT C:

Regolazione curva climatica caldaia Ferroli BLUEHELIX TECH RRT C

In questo caso sul manuale si utilizzano i termini equivalenti di curva di compensazione e regolazione a temperatura scorrevole; come di consueto è possibile impostare la pendenza e lo spostamento parallelo della curva.

Sonda climatica

Una caldaia o una pompa di calore per funzionare in curva climatica di riscaldamento deve essere dotata di una sonda climatica esterna dotata di un sensore di temperatura.

Di solito una sonda climatica esterna si presenta come una semplice scatoletta di plastica protettiva col sensore al suo interno:

Regolazione con curva climatica di riscaldamento e temperatura esterna

Passiamo ora ad un paio di considerazioni apparentemente banali sulla temperatura esterna:

  • varia molto nel corso della stagione invernale
  • può avere grandi escursioni nel corso della medesima giornata, a seconda delle condizioni meteo

Vediamolo con dei dati concreti prelevati dal mio sistema di monitoraggio partendo dall’andamento della temperatura esterna lungo una intera stagione invernale:

Come vedete le condizioni medie di inizio e fine stagione sono ben diverse da quelle nel pieno dell’inverno.

Questo esempio ci permette proprio di capire la comodità della regolazione con curva climatica di riscaldamento per assicurare un comfort uniforme nel corso della stagione invernale:

  • quando la temperatura esterna si abbassa, la regolazione con curva climatica di riscaldamento aumenta la temperatura di mandata aumentando il calore immesso: la temperatura ambiente nell’abitazione rimane costante
  • quando la temperatura esterna risale, la regolazione con curva climatica di riscaldamento riduce la temperatura di mandata diminuendo il calore immesso: la temperatura ambiente nella casa rimane uniforme

Nel caso utilizzassimo invece una temperatura di mandata fissa e volessimo comunque cercare la massima efficienza del nostro impianto di riscaldamento con pompa di calore avremmo inevitabilmente l’onere di aggiustare il set-point nel corso della stagione.

Ingrandendo i dati possiamo anche analizzare come il meteo della giornata influenzi le escursioni termiche.

Le seguenti sono delle giornate allo stesso tempo fredde e limpide in cui l’irraggiamento solare contribuisce ad una notevole escursione termica tra notte e giorno:

Mentre qui abbiamo la combinazione di freddo e nebbia che riduce l’escursione termica tra giorno e notte:

Il nostro impianto di riscaldamento deve essere in grado di adeguarsi anche a queste queste variazioni di temperatura esterna per garantire condizioni di comfort sempre ottimale garantendo comunque la massima efficienza per risparmiare sui consumi energetici.

In questo senso è importante che la regolazione mediante curva climatica di riscaldamento reagisca alle escursioni termiche giornaliere con una velocità coerente al livello di isolamento della nostra abitazione.

Se la nostra casa non è ben isolata, la temperatura interna tende a seguire immediatamente quella esterna: in questo caso la regolazione con curva climatica di riscaldamento garantisce un comfort ottimale anche rispetto alle escursioni termiche giornaliere.

Se invece abitiamo in una casa ottimamente isolata, la temperatura interna varia più lentamente rispetto all’esterno: la regolazione con curva climatica di riscaldamento può reagire rapidamente col rischio di portare ad un comfort non ottimale nel corso della giornata.

Per questo motivo normalmente la regolazione con curva climatica di riscaldamento utilizza una media della temperatura esterna su un intervallo temporale regolabile: questo consente di configurare la velocità di reazione in base all’isolamento dell’involucro assicurando un comfort ottimale anche rispetto alle escursioni termiche giornaliere.

Nel caso della caldaia le considerazioni sulla regolazione della temperatura di mandata rispetto alla temperatura esterna con la curva climatica sono complete, mentre nel caso della pompa di calore occorre qualche ragionamento ulteriore.

Efficienza della pompa di calore aria acqua

Focalizziamoci ora sull’utilizzo della regolazione con curva climatica di riscaldamento per impostare la temperatura in una pompa di calore aria acqua.

L’efficienza di una pompa di calore è misurata tramite il cosiddetto coefficiente di prestazione (COP) che non è altro che il rapporto tra la potenza termica erogata e la potenza elettrica necessaria alla sua produzione.

Detto in altre parole, tanto maggiore è il COP di una pompa di calore tanto minore sarà il consumo di energia elettrica a parità di calore prodotto.

Il coefficiente di prestazione di una pompa di calore aria acqua varia molto al variare della differenza tra la temperatura di mandata dell’acqua e la temperatura esterna dell’aria a cui viene sottratto il calore:

In poche parole, a parità di potenza termica prodotta:

  • maggiore è la differenza tra temperatura di mandata dell’acqua e temperatura esterna dell’aria
    • maggiore sarà la potenza elettrica necessaria
    • minore sarà l’efficienza

Possiamo vederlo anche sotto due altri punti di vista:

  • a parità di energia termica prodotta e temperatura esterna dell’aria
    • minore è la temperatura di mandata dell’acqua
    • minore sarà l’energia elettrica richiesta (per quanto con un allungamento del tempo di riscaldamento)
  • a parità di energia termica prodotta e temperatura di mandata dell’acqua
    • minore è la temperatura esterna dell’aria
    • maggiore sarà l’energia elettrica richiesta (con un intuitivo allungamento del tempo di riscaldamento)

Per rendere in modo reale i concetti descritti, ho costruito un grafico esemplificativo utilizzando i dati di prestazione dichiarati per la pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact:

[Delta T = Temperatura di mandata acqua – temperatura esterna aria]

In conclusione, per ottenere la migliore efficienza è bene impostare la temperatura della pompa di calore col minimo valore possibile di mandata, sia che lavoriamo con mandata fissa che tramite regolazione con curva climatica di riscaldamento, con conseguente allungamento dei tempi di funzionamento.

Sotto questo punto di vista l’ideale sarebbe un funzionamento 24×7. Ma dobbiamo completare il ragionamento.

Regolazione curva climatica di riscaldamento e pompa di calore

Abbiamo ora tutti gli strumenti per approfondire come impostare la temperatura in una pompa di calore con la regolazione con curva climatica di riscaldamento tenendo conto di temperatura esterna, efficienza e presenza di un impianto fotovoltaico.

Ripartiamo dall’esempio concreto di una giornata di dicembre con cielo sereno, in cui abbiamo aggiunto alla temperatura esterna anche la potenza elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico per rappresentare l’irradiazione solare:

Osservando l’andamento della temperatura esterna possiamo notare:

  • prima dell’alba siamo ai valori minimi (alle 6 di mattina abbiamo 0 ºC)
  • nel pomeriggio, prima del tramonto, raggiungere i valori massimi grazie all’effetto dell’irradiazione solare (alle 15 è di 9 ºC)

Temperatura esterna ed efficienza della pompa di calore

Utilizzando i ragionamenti sul coefficiente di prestazione della pompa di calore visti in precedenza, possiamo stimare quanto sia efficiente produrre la medesima quantità di calore in momenti differenti di questa giornata.

Assumendo di avere una temperatura di mandata fissa di 30 ºC avremmo:

Prima dell’albaMezzogiornoPrima del tramonto
Temperatura esterna0 °C7 °C9 °C
ΔT mandata – esterno30 °C23 °C21 °C
COP3,74,75,4
Energia elettrica+46 %+15 %

Grazie a questo esempio vediamo come produrre la medesima quantità di energia termica con la pompa di calore prima del tramonto può costarmi il 46 % in meno rispetto a farlo intorno all’alba, in termini di energia elettrica consumata. Davvero una bella differenza. Nel caso di giornate questo gap sarebbe inferiore ma comunque sempre presente.

Dunque in inverno è meglio impostare la temperatura della pompa di calore per funzionare di giorno anziché di notte per avere i consumi energetici ottimali. Per una ragionamento completo occorre anche includere il costo dell’energia: con una tariffa bioraria questa differenza sarebbe ridotta.

Questa conclusione è parzialmente contrastante col funzionamento della regolazione con curva climatica di riscaldamento che aumenta la temperatura di mandata al ridursi della temperatura esterna.

Ma c’è la soluzione già indicata in precedenza: basta configurare la velocità della curva climatica in modo che si adegui lentamente alle escursioni termiche!

Impianto fotovoltaico

Nel caso che la vostra casa sia anche dotata di impianto fotovoltaico abbiamo un suggerimento molto semplice.

L’irradiazione solare è solamente di giorno e la conseguente produzione dell’impianto fotovoltaico: è il momento ottimale per utilizzare la pompa di calore per l’autoconsumo.

Per quanto l’irraggiamento solare sia decisamente più ridotto, in inverno è meglio impostare la temperatura della pompa di calore in modo che funzioni di giorno anziché di notte per massimizzare l’autoconsumo del fotovoltaico.

Impostare la temperatura della pompa di calore con la curva climatica: conclusioni

Sintetizziamo tutte le considerazioni precedenti:

  • La regolazione con curva climatica di riscaldamento aumenta la temperatura di mandata dell’acqua con lo scendere della temperatura esterna dell’aria
  • Il comfort stagionale è assicurato
  • Il funzionamento 24×7 del riscaldamento può portare ad un aumento dei consumi elettrici poiché le prestazioni della pompa di calore (COP) sono ridotti si riducono inevitabilmente alle temperature inferiori della notte

Quindi in inverno occorre utilizzare e configurare la regolazione con curva climatica di riscaldamento con la pompa di calore con attenzione per bilanciare il livello di comfort con l’ottimizzazione dei consumi elettrici, soprattutto quando l’edificio sia ben isolato.

Pompa di calore e curva climatica dunque non sono dunque necessariamente un sinonimo.

Ovviamente questa conclusione va gestita con particolare attenzione perché occorre:

  • assicurare di poter produrre tutto il calore necessario all’edificio nel corso del giorno
  • accettare una discesa della temperatura interna nel corso della notte per quanto minima in caso di buon isolamento
  • individuare un soluzione equilibrata per l’intera gamma di temperature esterne della stagione invernale (non agevole)
  • trovare il compromesso tra la crono-programmazione del termostato e l’impostazione della temperatura fissa di mandata.

Alla pagina Configurazione Daikin HPSU Compact Daikin per tutti trovate la mia configurazione corrente.

Leggi tutti i miei articoli sulla Pompa di calore:

Daikin HPSU Compact hack: riscaldamento smart

Un nuovo inverno e’ alle porte ed abbiamo a disposizione l’esperienza e tutti gli strumenti per provare a realizzare controllo alternativo per la regolazione della temperatura di mandata sulla nostra pompa di calore Daikin HPSU Compact per ottenere un riscaldamento smart !

Una alternativa decisamente più semplice in termini di realizzazione e’ quella ottenibile adottando un termostato intelligente WiFi: puoi leggere Termostato WiFi tado vs Netatmo vs Nest: miglior termostato intelligente.

Regolazione temperatura di mandata

Ripassiamo le modalità a disposizione nella nostra pompa di calore Daikin HPSU Compact per il controllo del set-point rispetto al quale viene regolata la temperatura di mandata:

  • mandata fissa: la temperatura di mandata viene regolata rispetto ad un set-point fisso
  • curva climatica: la temperatura di mandata viene regolata rispetto ad set-point variabile con la temperatura esterna

Come visto nelle mie varie sperimentazioni, le due modalità hanno ciascuna vantaggi e svantaggi:

La miglior configurazione a cui sono riuscito ad arrivare sfruttando quando disponibile a bordo macchina e’ questa:

Disponendo anche della stazione ambientale RoCon U1 sarebbe possibile raffinare leggermente aggiungendo anche l’ottimizzazione in funzione della temperatura interna corrente.

Sbrinamenti pompa di calore Daikin Rotex

A tutto questo occorre purtroppo aggiungere la mia storia infausta e senza fine con gli sbrinamenti precoci della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Nel caso non lo aveste ancora fatto, vi suggerisco la lettura di alcune delle puntate più recenti:

Pompa di calore Daikin HPSU Compact hack

L’elemento chiave per questo progetto e’ la possibilità che ora ho di programmare esternamente la pompa di calore, grazie a quanto descritto in:

Questo articolo e’ idealmente la quarta parte di questa serie.

Obiettivi riscaldamento smart

Direi che abbiamo messo insieme tutte le motivazioni e gli strumenti per definire un algoritmo di regolazione del riscaldamento smart che possa perseguire gli obiettivi seguenti:

  • regolare il riscaldamento in base al clima
    • adeguare l’energia termica generata giornaliera alla temperatura esterna media prevista: una sorta di curva climatica ma su base giornaliera anziché in tempo reale
  • massimizzare le prestazioni della pompa di calore
    • concentrare il funzionamento del riscaldamento nelle ore con temperature esterne massime
    • assicurare che la potenza termica generata sia sempre entro un range ottimale per il compressore
    • assicurare che il salto termico in uscita alla pompa di calore, differenza tra temperatura di mandata e temperatura di ritorno, sia superiore ad un valore minimo
    • controllare che la potenza termica generata sia uniforme nel tempo (addirittura costante)
  • minimizzare gli sbrinamenti precoci
    • concentrare il funzionamento nelle ore con temperature esterne massime per ridurne la frequenza
    • accorciare gli intervalli di fermo dell’unita’ esterna a valle di ogni ciclo di sbrinamento

Sinteticamente si potrebbe dire che mettiamo insieme il meglio di mandata fissa, curva climatica ed integrazione smart con delle previsioni meteo.

Per rendere smart la regolazione in base al clima e’ necessario utilizzare un servizio di previsione meteo, anche con API di integrazione, come Weather Underground.

Regolare il riscaldamento in base al clima

Come trattato dettagliatamente in Dimensionamento pompa di calore aria acqua, e’ facile prevedere l’energia termica giornaliera richiesta dalla nostra abitazione conoscendo i dati di efficienza energetica dell’involucro e la temperatura esterna prevista:

  • E_termica_giorno = E_termica_riscaldamento_inverno_media * (T_interna – T_esterna) / (T_interna – T_esterna_media_inverno)

Per chiarire meglio possiamo rappresentare un semplice grafico con i dati relativi alla mia abitazione:

Piccolo punto di attenzione: questi sono dati medi che non tengono conto delle variazioni possibili quali:

  • apporti interni: quante persone ci sono in casa ?
  • apporti esterni: una giornata soleggiata contribuisce meglio di una nuvolosa

In sintesi accedendo alla temperatura media prevista per il giorno successivo si determina l’energia termica necessaria nel corso di tale giornata.

Massimizzare le prestazione della pompa di calore

COP di una pompa di calore aria acqua

Il coefficiente di prestazione di una pompa di calore aria acqua (COP), definito come il rapporto tra l’energia termica ottenuta rispetto all’energia elettrica necessaria, varia molto in funzione della differenza di temperatura tra l’acqua in mandata e l’aria esterna da cui viene prelevato il calore.

Vediamo su un grafico i dati della pompa di calore Daikin HPSU Compact da 6 kW che possiedo:

Con ottima sintesi:

  • maggiore e’ la temperatura esterna, migliore e’ il COP
  • maggiore e’ la temperatura di mandata, minore e’ il COP

Mi raccomando comunque di non dimenticare mai Pompa di calore limiti di funzionamento.

In sintesi accedendo alla distribuzione di temperatura prevista per la giornata successiva è possibile posizionare la finestra di accensione del riscaldamento smart nell’intervallo delle temperature massime.

Regime ottimale di funzionamento

Passiamo ad un aspetto meno che influenza l’efficienza delle pompe di calore.

Il coefficiente di prestazione COP varia anche in funzione del fattore di carico, ovvero il rapporto tra la potenza termica prodotta e quella massima possibile in quelle condizioni di funzionamento.

Vediamo ad esempio i dati della pompa di calore Daikin HPSU Compact da 6 kW che possiedo:

In buona sostanza e’ opportuno non essere esattamente a pieno carico.

La mia raccomandazione e’ di stabilire un range di regime di carico all’interno del quale cercare di fare operare sempre la pompa di calore, ad esempio diciamo tra il 40% ed il 70% della potenza termica erogabile.

Controllo salto termico

Come avevo già evidenziato in un’articolo precedente, la smania di spremere al massimo il COP della pompa di calore non deve fare dimenticare che ci sono dei valori minimi oltre i quali non e’ possibile scendere.

Nella documentazione Daikin e’ indicato che i dati della capacita’ di riscaldamento per l’unita’ esterna sono validi per un salto termico, inteso come differenza tra temperatura di mandata e temperatura di ritorno, compreso tra i 3 ºC ed gli 8 ºC.

Diventa allora particolarmente interessante vedere quali siano i valori della temperatura di ritorno da un pavimento radiante con riscaldamento acceso.

Ho arbitrariamente preso i dati relativi all’ 8 marzo 2017 in cui il riscaldamento e’ stato riacceso al mattino dopo l’intera notte spento:

Si possono osservare agevolmente le variazioni della temperatura di ritorno:

  • a pavimento freddo la temperatura è sostanzialmente prossima a quella dell’aria nell’abitazione (21,5 °C)
  • dopa una decina di ore di funzionamento si arriva a quasi 28 °C

Questo spiega facilmente perché in mandata fissa o curva climatica sia difficile seguire questo andamento.

Ovviamente se non avessimo la zavorra degli sbrinamenti precoci potremmo anche affrontare serenamente un più tradizionale funzionamento 24×7 in curva climatica.

Algoritmo di riscaldamento smart

Unendo tutte le considerazioni precedenti e’ possibile definire un algoritmo di massima per il controllo del set-point della temperatura di mandata:

  • su base giornaliera si adegua il riscaldamento smart al clima previsto
    • calcolare l’energia termica giornaliera necessaria in base alla temperatura esterna media prevista
    • determinare potenza termica, ore di funzionamento e salto termico (mandata – ritorno) giornaliera per ottimizzare il rendimento
    • stabilire orario di accensione e spegnimento in base alla previsioni orarie per la temperatura esterna
  • in tempo reale il set-point della temperatura di mandata insegue la temperatura di ritorno
    • se si eccedono i limiti di temperatura interna accendere o spegnere comunque il riscaldamento smart
    • regolare il set-point della temperatura di mandata pari alla temperatura di ritorno corrente maggiorata di uno scalino pari al salto termico previsto
    • se appena concluso un ciclo di sbrinamento alzare il set-point di mandata fino a quando il compressore esterno si riaccende

Per certi versi abbiamo ingegnerizzato in modo smart quanto realizzato con Pompa di calore Daikin HPSU Compact: curva climatica inversa a 4 scorrimenti.

Aspettiamo i primissimi freddi per concludere gli sviluppi ed osservare i risultati.

Non appena consolidato riverserò tutto il codice Python sviluppato sul repository https://github.com/zanac/pyHPSU.

Stay tuned e buon inverno a tutti con la vostra pompa di calore Daikin Rotex !

Nel caso vi capiti con frequenza di bruciare la SD Card del vostro Raspberry Pi leggere la mia soluzione in Raspberry Pi | Collegare hard disk esterno.

Curva climatica inversa Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

Come impostare la temperatura in una pompa di calore è uno degli argomenti più delicati: la ricerca della configurazione ottimale per il riscaldamento invernale della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact è uno dei miei pallini e la curva climatica inversa, possibile anche con la recente Daikin Altherma 3 ECH2O, è un risultato alla portata di tutti anche grazie dall’uso di un interruttore WiFi Shelly Plus 1.

Come impostare la temperatura in una pompa di calore

Il mio percorso è stato lungo, interessante, articolato, lastricato di prove ed errori. Per capire se sia meglio impostare la temperatura di mandata fissa oppure la regolazione con curva climatica nella pompa di calore.

Sintetizziamo tutto quanto imparato per impostare la temperatura in una pompa di calore al fine di ottimizzare comfort e consumi per il riscaldamento:

  • minore è la temperatura esterna, maggiori saranno i consumi elettrici e/o più lungo sarà il tempo di accensione del riscaldamento necessario
  • minore è la temperatura di mandata della pompa di calore
    • minori saranno i consumi elettrici con allungamento periodo di accensione del riscaldamento, a parità di calore prodotta e temperatura esterna
    • minori saranno gli sbrinamenti
  • per avere il rendimento (COP) massimo, anche in presenza di tariffa bi-oraria, è meglio il funzionamento diurno / tardo pomeriggio anziché notturno / prima mattina
  • per massimizzare l’autoconsumo del fotovoltaico è meglio il funzionamento diurno anziché notturno

Per approfondire ulteriormente leggi anche il mio articolo su curva climatica e pompa di calore.

Regolazione curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact e Daikin Altherma 3 ECH2O

Il funzionamento della pompa di calore con temperatura di mandata fissa o la sua regolazione con curva climatica pura non sono in grado di soddisfare tutti i principi precedenti, per quanta l’uso della curva climatica permetta di compensare le variazioni di temperatura esterna nel corso dell’inverno.

La pompe di calore Daikin HPSU Compact e Daikin Altherma 3 ECH2O ci vengono però in soccorso, ed alla grande !

Prima di procedere puoi approfondire come funziona la curva climatica e pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Riprendiamo per comodità il grafico della curva climatica utilizzata dalla Daikin Altherma 3 ECH2O e dalla precedente Daikin HPSU Compact:

Curva climatica di riscaldamento pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

E’ possibile programmare i valori della temperatura nominale ambientale TR (scorrimento della curva climatica) definendoli nei programmi orari [Automatico 1] ed [Automatico 2] della modalità Riscaldare e della modalità Riduzione:

  • T-Ambiente 1, T-Ambiente 2T-Ambiente 3 per i tre intervalli con riscaldamento attivo del programma [Automatico 1]
  • T-Ambiente 1, T-Ambiente 2T-Ambiente 3 per i tre periodi con riscaldamento attivo del programma [Automatico 2]
  • T-Riduzione nelle fasce di riscaldamento in riduzione dei programmi [Automatico 1] ed [Automatico 2]

Detto in altre parole possiamo configurare facilmente la nostra pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O o HPSU Compact in modo da alzare o abbassare la curva climatica su 4 intervalli giornalieri distinti: esattamente quanto ci serve !

Questa configurazione funziona con:

  • modo operativo [Automatico 1] o [Automatico 2]
  • termostato esterno assente o disattivato ([Room thermostat] = Off)

Non avere un termostato esterno collegato potrebbe essere una limitazione di questa configurazione, ma possiamo gestirla facilmente come vedremo successivamente nell’articolo.

Leggi anche la mia recensione della pompa di calore Daikin Altherma 3.

Funzionamento circolatore pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O ed HPSU Compact

L’unità interna della pompa di calore è dotato di un circolatore per l’acqua, in particolare:

Grundfos UPM2 15-70 CES87

Con basso fabbisogno termico e portate d’acqua importanti l’assorbimento elettrico del circolatore potrebbe non essere più così trascurabile.

Molti di voi avranno sicuramente osservato questo comportamento nel funzionamento della pompa di calore ad inizio e fine stagione:

  • riscaldamento acceso
  • temperatura ambiente interna inferiore al set-point
  • pompa di circolazione accesa
  • unità esterna spenta per molte decine di minuti o addirittura ore

La pompa di calore può entrare in questo “stato” quando il riscaldamento in corso si interrompe per una delle ragioni seguenti:

  • ciclo di reintegro ACS
  • ciclo di sbrinamento
  • differenza tra temperatura di mandata e ritorno sotto una soglia minima

La ragione è da ricercare nel limite inferiore di potenza termica della gamma di funzionamento della pompa di calore: parliamo indicativamente del 20-30% della capacità termica della pompa di calore ad una determinata temperatura esterna.

Se non ci sono le condizioni per superare tale potenza termica minima, ovvero un salto termico minimo tra temperatura di mandata e temperatura di ritorno, pur col riscaldamento accesso l’unità esterna rimane spenta e la pompa di circolazione accesa.

Il fenomeno è accentuato ad inizio e fine stagione in case ben isolate quando per mantenere la temperatura ambiente interna serve una quantità di calore molto bassa ed è quindi molto facile scendere sotto la soglia minima di potenza.

Ad esempio con la mia Daikin HPSU Compact 6 kW con un valore di set-point inferiore ai 26 °C e temperature esterne appena sotto i 10 °C ci vogliono davvero tante ore perché l’unità esterna riparta dopo un ciclo di reintegro ACS (tempo necessario perché temperatura ambiente interna e conseguentemente temperatura di ritorno scendano di quando necessario).

Commutando dalle modalità di funzionamento in riscaldamento (Riscaldare, Automatico 1 ed Automatico 2) ad Estate possiamo ottenere lo spegnimento del riscaldamento e della pompa di circolazione senza un termostato esterno collegato.

Commutazione modalità funzionamento Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact mediante contatto esterno

Se vogliamo risparmiare anche su questo consumo sostanzialmente inutile della pompa di circolazione, possiamo però utilizzare la possibilità di modificare la modalità operativa dell’unità interna mediante un contatto di commutazione esterno anziché manualmente tramite il pannello di comando a bordo unità interna.

Per farlo occorre utilizzare l’apposito ingresso J8, prevista sia sulla scheda RoCon BM1 della “vecchia” Daikin HPSU Compact che nella scheda RoCon BM2C della attuale Daikin Altherma 3 ECH2O seguendo uno schema di collegamento come il seguente:

Collegamento contatto di commutazione EXT Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

Tramite la modifica del valore di resistenza Rv viene commutata la modalità di funzionamento corrente secondo i valori seguenti (tolleranza ±5% quindi serie E24):

Modalità di funzionamentoResistenza RV
Standby< 680 Ω
Riscaldare1.200 Ω
Ridurre1.800 Ω
Estate2.700 Ω
Automatico 14.700 Ω
Automatico 28.200 Ω
Valori di resistenza per la valutazione del segnale EXT Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

Con valori di resistenza maggiori del valore per Automatico 2, non si tiene conto dell’ingresso. La commutazione della modalità di esercizio funziona solo se il contatto di commutazione esterno è chiuso.

Gestione remota Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact con Shelly 1

Per automatizzare questa commutazione esterna possiamo utilizzare un interruttore WiFi controllabile da remoto dotato di contatto pulito in uscita come ad esempio gli Shelly 1 o Shelly Plus 1 (1 canale) oppure il Sonoff 4CH Pro R3 (dotato di ben 4 canali).

Lo schema elettrico di collegamento dell’interruttore WiFi Shelly 1 con la pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O o HPSU Compact per realizzare la commutazione remota dalla modalità corrente alla modalità Estate è il seguente:

Gestione remota Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact con Shelly 1

Per l’automazione basta programmare l’accensione e lo spegnimento dell’interruttore WiFi Shelly in due orari prefissati secondo le nostre necessità; leggi anche la mia guida a Shelly Cloud App.

Programmazione curva climatica inversa pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O HPSU Compact

Utilizzando tutti gli accorgimenti descritti in precedenza, ovvero:

  • programmazione della temperatura nominale ambientale TR (scorrimento della curva climatica) col modo operativo [Automatico 1]
  • commutazione automatica o da remoto tra la modalità di funzionamento in riscaldamento (Riscaldare, Automatico 1 ed Automatico 2) e la modalità Estate tramite un interruttore WiFi con contatto pulito

E’ possibile ottenere una crono-programmazione del funzionamento in riscaldamento e dello scorrimento della curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact come la seguente:

che può essere giustamente chiamata curva climatica inversa (a 4 scorrimenti).

Attenzione: ricordate sempre che i valori T-Ambiente e T-Riduzione del diagramma non sono i set-point di un crono-termostato On-Off ma bensì gli scorrimenti della curva climatica: quindi non temperature effettive misurate.

Questa programmazione è in grado di soddisfare tutti i principi descritti sopra funzionando in modalità curva climatica ed essendo quindi potenzialmente adatta a coprire l’interno inverno.

Mi preme ringraziare diverse persone del forum CercaEnergia poiché questo è un risultato collettivo di cui sono stato a lungo detrattore (chiamatemi San Tommaso !).

Questa soluzione ha un bel bonus incluso: utilizzando un sensore di temperatura possiamo di fatto realizzare anche un termostato WiFi per comandare l’accensione e lo spegnimento della pompa di calore anche in base a set-point di temperatura configurabili.

Continuando con l’esempio precedente, possiamo aggiungere al sistema di gestione un sensore di temperatura ed umidità Shelly H&T che posizioneremo nel punto più rappresentativo dell’abitazione.

Shelly H&T

Questa volta basterà aggiungere un paio di scene automatiche su Shelly Cloud in base a due soglie di temperatura di accensione e spegnimento.

Leggi anche il mio articolo su termostato pompa di calore Daikin Altherma 3.

Andiamo oltre la curva climatica inversa !

Pur essendo il massimo che si possa ottenere dalle funzioni disponibili nella pompa di calore Daikin HPSU Compact ho cercato di andare oltre !

Il tutto parte dall’osservazione che la regolazione della temperatura di mandata ottenuta in un certo modo non fa altro che “inseguire” la temperatura di ritorno del pavimento radiante …

… non perderti la puntata successiva scoprendo come ho usato anche Raspberry in Daikin HPSU Compact hack: prima parte.

E se vuoi spoilerare le puntate successive potresti anche saltare direttamente a Pompa di calore Daikin HPSU Compact: riscaldamento smart.

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Leggi tutti i miei articoli su Riscaldamento:

Calcolo curva climatica riscaldamento con pompa di calore

Dopo che è trascorso quasi un altro inverno, il terzo con la pompa di calore Daikin HPSU Compact, ritorno di nuovo sui ragionamenti necessari per ridurre al minimo il costo di esercizio tramite il calcolo curva climatica riscaldamento.

Riassunto delle puntate precedenti

Qualche mese fa avevo sintetizzato le mie prime conclusioni: Riscaldamento invernale: usare la curva climatica ?

Avevo volutamente omesso gli effetti degli sbrinamenti che invece questo inverno mi ha aiutato ad analizzare per bene, puoi leggere Formazione ghiaccio unità esterna e sbrinamento pompa di calore.

Ripartiamo dai punti saldi del riscaldamento con pompa di calore aria-acqua:

  • a parità di energia termica prodotta e temperatura esterna, minore è la temperatura di mandata, minori saranno i consumi elettrici (con allungamento dei tempi di funzionamento per mantenere la temperatura ambiente interna)
  • a parità di energia termica prodotta e temperatura di mandata, minore è la temperatura esterna, maggiori saranno i consumi elettrici (con allungamento dei tempi di funzionamento per mantenere la temperatura ambiente interna)
  • è meglio che la pompa di calore funzioni di giorno anziché di notte per avere il rendimento (COP) massimo
  • è meglio che la pompa di calore funzioni di giorno anziché di notte per massimizzare l’autoconsumo del fotovoltaico
  • gli sbrinamenti possono ridurre in modo significativo rendimento e tempi di funzionamento della pompa di calore soprattutto in condizioni di umidità esterna elevata

Per i motivi precedenti la mia conclusione era stata di escludere la regolazione della temperatura di mandata mediante curva climatica calcolata in tempo reale ed a considerare solo il funzionamento con temperatura di mandata fissa.

Ma non è detto che sia la conclusione ottimale sotto tutti gli aspetti.

Comfort e calcolo curva climatica riscaldamento

Avevo però lasciato aperto il problemino di comfort legato alla variazione della temperatura interna a causa delle grandi escursioni di temperatura esterna tra inizio/fine inverno e pieno inverno potrebbe dover essere necessario aggiustare leggermente la temperatura di mandata fissa per poter garantire il comfort atteso (leggasi temperatura interna).

Ma questo e’ esattamente il lavoro che fa una curva climatica con pendenza non troppo ripida !

Questo è la curva climatica effettiva a cui sono arrivato questo inverno (quella in colore azzurro):

La linea tratteggiata rappresenta la distribuzione delle temperature medie giornaliere esterne dello scorso inverno. Come potete notare siamo sempre molto lontani dalla temperatura esterna di progetto.

Ciascuna abitazione avrà la curva climatica coerente con i propri fabbisogni energetici: occorre un po’ di pazienza e tentativi per parecchie settimane onde osservare il comportamento effettivo con temperature esterne piuttosto differenti tra di loro. Quindi non pensate di riuscire ad azzeccare la curva climatica perfetta solo ad inizio della stagione invernale.

Visto che ci siamo, completiamo l’analisi: un altro elemento ulteriore ed importante è la propria tariffa elettrica.

In caso di tariffa mono-oraria non e’ rilevante, ma nel caso di bi-oraria (come il mio) la differenza nella convenienza tra consumi elettrici serali/notturni rispetto a quelli diurni può diventare davvero importante ed in contraddizione con la necessità di massimizzare il COP della pompa di calore !

Calcolo curva climatica riscaldamento con Daikin HPSU Compact

Come sempre vediamo qualche numero per essere concreti, rifacendomi ad una limpida giornata natalizia dove si vede l’andamento della temperatura esterna e della produzione del fotovoltaico che ben rappresenta l’irraggiamento solare:

Possiamo provare a possiamo provare a stimare il COP della pompa di calore in tre orari di funzionamento differenti in base ai seguenti ragionamenti:

  • utilizzare la formula per il calcolo della curva climatica per ottenere la temperatura di mandata in funzione della temperatura esterna
  • utilizzare la scheda tecnica della pompa di calore per risalire al COP date temperature esterna e temperatura di mandata

Il risultato che ottengo è il seguente:

  • 07:00 → T esterna = 0 ºC → T mandata = 31,1 ºC → COP = 3,05
  • 15:00 → T esterna = 9 ºC → T mandata = 27,3 ºC → COP = 7,03
  • 21:00 → T esterna = 3 ºC → T mandata = 29,9 ºC → COP = 3,56

Considerando solo i soli consumi elettrici della pompa di calore è sempre cristallina la grande convenienza a riscaldare di giorno, in cui tra l’altro non ci sarebbero nemmeno sbrinamenti, ed in subordine la sera.

Passiamo all’aspetto economico considerando di avere una tariffa elettrica bi-oraria con le seguenti fasce di costo:

  • fascia blu (19:00 ÷ 08:00 giorni feriali) → 0,22 Eur/kWh
  • fascia arancione (08:00 ÷ 19:00 giorni feriali, 00:00 24:00 giorni festivi) → 0,31 Eur/kWh

Consumare energia elettrica in fascia blu vuole dire un risparmio di ben il 29% rispetto al consumo in fascia arancione !

Vediamo a questo punto il costo di 3 kWh termici nei tre orari per un giorno feriale:

  • 07:00 → T esterna = 0 ºC → T mandata = 31,1 ºC → COP = 3,05 → 0,22 Eur
  • 15:00 → T esterna = 9 ºC → T mandata = 27,3 ºC → COP = 7,03 → 0,13 Eur
  • 21:00 → T esterna = 3 ºC → T mandata = 29,9 ºC → COP = 3,56 → 0,19 Eur

Abbiamo quindi raffinata e confermata una delle conclusioni per l’ottimizzazione dei consumi del riscaldamento mediante pompa di calore:

  • è meglio che la pompa di calore funzioni di giorno ed in subordine il tardo pomeriggio e la sera anziché in piena notte ed al mattino presto per avere il rendimento (COP) massimo e sfruttare una eventuale tariffa bi-oraria

Ancora una volta ciascuno deve trovare prima di tutto il bilanciamento tra risparmio e comfort: con una casa non particolarmente isolata la caduta nella temperatura ambiente interna durante il periodo di spegnimento del riscaldamento potrebbe non risultata accettabile.

Inoltre ciascuna abitazione avrà la sua specifica regolazione tra crono-programmazione mediante termostato ed impostazione della curva climatica sulla pompa di calore.

Il mio suggerimento è il seguente:

  • il primo inverno utilizzare il riscaldamento con temperatura di mandata fissa ed aggiustandola nel corso della stagione
  • comprendere il comportamento ed annotare la corrispondenza tra temperature esterne e temperatura di mandata
  • il secondo inverno provare l’utilizzo della regolazione della temperatura di mandata con curva climatica partendo dai dati acquisiti in precedenza

Alla pagina Configurazione Daikin HPSU Compact Daikin per tutti trovate sempre la mia configurazione aggiornata.

E ricordate sempre: la maniera migliore per risparmiare sul riscaldamento è isolare bene e non riscaldare !

Ma senza esagerare perché ad un certo punto potrebbe non essere così conveniente passare, ad esempio, da un classe energetica A ad una A+. Ma questo è un altro discorso !

Leggi tutti i miei articoli su Pompa di calore: