Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Se la vostro fonte di calore e’ una pompa di calore, in questo articolo potete scoprire i dettagli sulla temperatura limite di funzionamento pompa di calore.

Con un dimensionamento corretto, anche in presenza di temperatura minima esterna, possiamo stare certi di non rimanere mai al freddo.

Se sei interessato ad un metodo semplice per verificare il corretto dimensionamento della tua pompa di calore puoi leggere Dimensionamento pompa di calore aria acqua.

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Prestazioni e consumi ottimali pompa di calore

Ci sono alcuni punti attenzione di cui e’ meglio essere consapevoli per ottenere prestazioni e consumi ottimali durante le varie modalità di funzionamento di una pompa di calore (riscaldamento, raffrescamento, produzione di acqua calda sanitaria)

In linea generale la gamma di funzionamento, in cui l’efficienza di una pompa di calore aria acqua di un determinato produttore e’ ottimale, dipende da:

  • temperatura esterna dell’aria
  • temperatura di mandata nell’acqua verso il sistema di distribuzione
  • regime di carico parziale (potenza termica erogata rispetto a quella nominale)

Prendiamo come punto di riferimento la mia pompa di calore Rotex HPSU Compact, ma le considerazioni fatte sono facilmente generalizzabili.

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Partiamo con i dati, tratti dal manuale di prodotto, della mia pompa di calore Rotex HPSU Compact nelle varie modalità di funzionamento.

Grazie a questi dati comprenderemo come, a seconda della regione di funzionamento, il funzionamento sara’ assicurato da:

  • unita’ esterna (compressore)
  • resistenza integrativa interna

Riscaldamento

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Raffrescamento

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Produzione acqua calda sanitaria

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore
Legenda

AREADESCRIZIONE
AArea Pull-Down
BSolo funzionamento BUH. Apparecchi con Backup-Heater (BUH) opzionale
C Solo funzionamento BOH. Apparecchi con Booster-Heater (BOH) opzionale
DFunzionamento della pompa di calore possibile solo se il valore di impostazione della temperatura di mandata e' ≥ 25 ºC
EFunzionamento della pompa di calore possibile, ma nessuna garanzia per la potenza:
4-8 kW: l'apparecchio esterno si spegne se TA ≤ -20 ºC
11-14 kW: l'apparecchio esterno si spegne se TA ≤ -25 ºC
Apparecchio interno e riscaldatore aggiuntivo opzionale (BOH o BUH) continuano a funzionare
LWETemperatura di fuoriuscita dell'acqua all'evaporatore
LWCTemperatura di uscita dell'acqua al condensatore
TATemperatura ambiente (aria esterna)
TDHWTemperatura dell'acqua calda
Per semplificare (non me ne vogliano i veri esperti) LWE, LWC e TDHW rappresentano la temperatura di mandata nelle varie condizioni di funzionamento della pompa di calore:
  • TDHW: produzione di acqua calda sanitaria
  • LWE: modalità raffrescamento
  • LWC: modalità riscaldamento

Temperatura minima esterna pompa di calore

I diagrammi riportati sopra ci dicono in estrema sintesi che:

  • il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria funziona con l’unita’ esterna fino ad una temperatura esterna di -20 ºC (con potenza da verificare); al di sotto funziona ancora ma esclusivamente con la resistenza integrativa
  • la produzione di acqua calda sanitaria avviene con l’unita’ esterna fino ai 50 / 55 ºC; al di sopra esclusivamente con la resistenza integrativa
Attenzione
Una resistenza elettrica ha efficienza pari ad 1, ovvero l’energia elettrica utilizzata si trasforma integralmente in energia termica.

Ovviamente il COP della pompa di calore e’ significativamente superiore (quasi 3 volte): cercate dunque di non far lavorare troppo frequentemente il backup-heater per evitare consumi elettrici eccessivi ma soprattutto inattesi.

Regime di carico parziale

Per quanto le pompe di calore attuali, tutte ad inverter, assicurino una gamma di carico molto ampia, l’efficienza non e’ ottimale in tutte le condizioni di potenza termica erogata rispetto a quella nominale:

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Questa flessibilità consente di adattarsi ai vari periodi dell’inverno in cui la potenza termica richiesta e’ differente.

Attenzione

In linea generale, per ottenere l’efficienza massima, e’ opportuno che i regimi di carico estremi siano evitati.

Un corretto dimensionamento della pompa di calore assicura un corretto bilanciamento in tutte i momenti delle stagioni in cui utilizziamo il riscaldamento.

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore esempi

Riscaldamento

Partiamo con un esempio reale tratto dalle due giornate con la temperatura minima esterna di gennaio 2017:

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

Nel grafico sono rappresentate:

  • la potenza elettrica assorbita dalla mia pompa di calore Rotex HPSU Compact (area rossa)
  • temperatura interna (linea ambra)
  • temperatura esterna (linea blu)

Possiamo commentare

  • la temperatura esterna media e’ inferiore a -1 ºC
  • il funzionamento della pompa di calore e’ sostanzialmente continuativo
  • tutte le micro-interruzioni sono legate agli sbrinamenti
  • i vari picchi corrispondono ai cicli di reintegro dell’accumulo di acqua calda sanitaria
  • il comfort e’ assolutamente mantenuto

Come già scritto per la mia Rotex HPSU Compact la temperatura limite di funzionamento pompa di calore e’ fino ai -20 ºC per quanto con quelle temperature, che trovereste comunque solo in Lapponia insieme alla renne, le prestazioni sarebbero talmente basso che potrebbe essere opportuno ricorrere ad una sorgente alternativa più tradizionale.

Raffrescamento

Questa volta prendiamo come esempio concreto una giornata torrida di luglio 2015, in cui il raffrescamento lavora molto e si consuma acqua calda sanitaria come e più del solito.

Le temperature esterne sono estremamente impegnative:

Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

per la maggior parte del giorno si viaggia intorno ai 32 ºC, mentre la minima e’ intorno ai 23 ºC per pochissime ore.

In raffrescamento non ci sono sostanzialmente limiti fino ad una temperature esterna di 43 ºC (ricordiamoci che si parla di temperatura dell’aria). Ovviamente il discorso cambia se l’unita’ esterna fosse in pieno sotto il sole ! Attenti a dove la posizionate !!!

Nella produzione di acqua calda sanitaria (ACS) i limiti di funzionamento dell’unita’ esterna intervengono portando all’accensione del backup-heater.

Per temperature dell’accumulo fino a 45 ºC, la resistenza elettrica non opera fino a temperature esterne di 35 ºC.

Salendo ulteriormente il backup-heater interviene: attenzione alla corretta configurazione nel caso in cui la resistenza integrativa non sia disponibile oppure non risulti disponibile.

Se in questi giorni di caldo notate “fatica” nel raggiungere i setpoint acqua calda sanitaria potrebbe proprio dipendere da una configurazione non corretta del backup-heater.

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27 pensieri su “Temperatura limite di funzionamento pompa di calore

  1. Giacomo Brogi

    Nei prossimi gg stenderò sul solaio della soffitta uno strato di biobeton in canapa e calce di 20cm di spessore. Nella parte a sud della soffitta di c.ca 70mq, sono necessari 10mc di biobeton che in questo caso ha una trasmittanza di 0,25W/mqK, densità 200kg/mc, 50kg/mq, e uno sfasamento di 9 ore.
    Tale spessore si aggiungerà a 12 cm di lana di roccia (che ho steso io 10 anni fa) su un solaio a pignatta che ha uno spessore di 22cm.
    Questi 10mc costano 1500euro c.i. e trasporto e sono già pronti per essere stesi a mano anche in autocostruzione. La mia difficoltà sarà in quei 70mq, dove il tetto scende, districarmi per stendere il biobeton tra una paretina e l’altra; dovrò fare anche il muratore. Negli altri 70mq il tetto è a capanna e nel sottotetto tra un muretto e l’altro, dieci anni fa, ho messo pannelli di polisterolo da 10cm di spessore in modo da schermare sia il tetto bollente estivo che gelido d’inverno. Quando a settembre stenderò gli altri 10mc, prevedo un risparmio annuo di c.ca 300euro.

    Il biobeton ha una resistenza termica notevole anche in estate e per questo non teme paragoni ad esempio con l’argilla espansa Leca, che per la stesura necessita di un impresa e sarebbe anche molto pesante.
    Attualmente la resistenza termica estiva di tutta la soffitta è praticamente nulla.

    Rispondi
  2. Giacomo Brogi

    Buran o Burian a Ponsacco (PI)
    Domenica 25 febbraio dopo quasi una settimana di vento forte da NE, è arrivata la neve senza però attaccare, perché la temperatura durante la tarda mattinata e il pomeriggio è scesa da 8°C a solo 2°C. Durante la notte fino alla mattina di lunedì è calata per arrivare a -2°C. Arco di durata della climatizzazione dalle 9 alle 22:30, da 19,6°C a 21,2°C, sia nella zona notte che in quella giorno che è a nord.

    Lunedì alle 9:00, 19,5°C e accensione climatizzazione con fuori -1°C. A differenza della domenica c’è un sole splendente con una potenza FV non indifferente e una temp che al massimo è arrivata a 2°C! Arco di durata della climatizzazione dalle 9:00 fino alle 23:00, con 21°C in zona notte e 20,9°C in zona giorno. Alle 12:00 fatta anche la disinfezione settimanale con ACS da 45°C a 70°C.

    Martedì minima -4°C, alle 9:00, 19,2°C in zona giorno e 19,3 in zona notte, con fuori -1,3°C e sole splendente con una temp che è arrivata a max 3°C. Arco di durata della climatizzazione dalle 9:00 alle 23:30, con 20,8°C in zona notte e 20,6°C in zona giorno.

    Mercoledì minima -5°C, alle 9:00, 19,1°C in zona giorno e 19,2 in zona notte, con fuori -1,3°C e sole splendente con una temp. che è arrivata a max 5°C. Arco di durata della climatizzazione dalle 9:00 alle 23:30, con 20,5°C in zona notte e 23°C in zona giorno, grazie alla prima accensione stagionale del caminetto per grigliata! Nevicata nella Notte.

    Giovedì minima -1°C, alle 9:00, 20,°C in zona giorno e 19°C in zona notte, con fuori 0,8°C e Tutto sotto c.ca 10cm di neve con una temp. che è arrivata a max 2°C. Arco di durata della climatizzazione dalle 9:00 alle 23:30, con 20,3°C in zona notte e 23°C in zona giorno, grazie alla seconda e ultima accensione stagionale del caminetto.

    Venerdì minima 3°C, alle 9:00, 20,2°C in zona giorno e 18,7°C in zona notte, con fuori 5°C, con una temp. che è arrivata a max 10°C. Arco di durata della climatizzazione dalle 9:00 alle 21:30, con 20,9°C in zona notte e 21,1°C in zona giorno. L’UR è stata sempre al 40%. Ciao, ciao Burian.

    Considerazioni finali. L’involucro edilizio in presenza di climi estremamente rigidi, seppur efficientato tende a raffreddarsi di giorno in giorno (figuriamoci un colabrodo energetico), tuttavia vedere la mattina presto fumare gli scarichi di caldaie e caminetti, mentre casa mia non emette nulla da più di 9 ore mi sembra già eccezionale. Poi col sole continua a non emettere nulla per quasi altrettante ore, anche con la climatizzazione accesa, senza sole o con la neve tutto sommato 14 ore di climatizzazione in clima quasi da montagna per una casa da 144mqx3m al primo piano e a tetto mi sembra buono.
    In definitiva la curva climatica sarebbe divenuta necessaria se l’ondata di gelo si fosse protratta per qualche altro giorno, regolando il termostato notte a 18,5°C e quello giorno a 19°C.

    Per questo dico sempre a chi si ristruttura la casa di non risparmiare in efficientamenti energetici dell’involucro edilizio, perché se la climatizzazione viene poi abbinata al FV in pratica i consumi si riducono al minimo e l’autoconsumo va al massimo, senza bisogno di sistemi di accumulo e con minimi sistemi di domotica intelligente.

    Rispondi
  3. Giacomo Brogi

    Grazie.
    Una risposta in pratica ce l’ho già da verificare. Se alle 7 di mattina in casa ci sono meno di 19°C, anche se ci fossero 18,5°C, come probabile, allora conviene tornare temporaneamente, e solo in queste condizioni meteo eccezionali, alla curva climatica con 19,5°C sul termostato zona giorno e 18,5°C su quello zona notte. Dall’ottobre 2015 non mi era mai capitato di dover tornare forzatamente alla curva climatica, seppure ci siano stati anche periodi meteo molto rigidi.

    Rispondi
  4. Giacomo Brogi

    Da quando nell’ottobre del 2015 ho messo la vmc puntuale, non dovendo più aprire le finestre per ricambiare l’aria, uso la curva climatica solo quando siamo via per più di un giorno con temp a 19,5°C.
    Ho migliorato di anno in anno le prestazione dell’involucro edilizio (colabrodo anni ’60 tutto al piano di 144mq a tetto e esposto ai quattro venti) compreso gli infissi, e grazie infine alla vmc, accendo la pompa di calore la mattina alle 9, con 34°C di mandata per il pavimento, per raggiungere 21°C, d’inverno, e 25°C d’estate, con 7°C di mandata per 4 ventilconvettori e un po’ di pavimento. Al raggiungimento di tali temp si spegne tutto. In estate ci vogliono max 9ore con UR 55%. Nei gg d’inverno molto rigidi ci possono volere massimo 12-13 ore con UR 44%. In questo modo ho aumentato l’autoconsumo FV dal 41 al 50-55%.Iin questo modo ho limitato al minimo gli sbrinamenti.
    La prossima settimana molto probabilmente dovrò affrontare temp minime di -9°C e max 0-!°C. Sarà una situazione eccezionale che forse mi costringerà a tornare alla curva climatica?
    Abito nella pianura della provincia di Pisa.

    Rispondi
  5. Matteo Castellani

    Effettivamente avevi ragione tu Emiliano: si era staccato un contatto nella PdC per cui mi compariva il segnale di errore sopra indicato.
    Ora tutto tornato nella normalità.

    Rispondi
  6. La mia Casa Elettrica

    Ciao, premesso che non mi si e’ mai presentato l’errore.
    Sul manuale Rotex c’e’ la spiegazione seguente per quel codice d’errore (9010 AC Errore STB):
    Componente/denominazione => Ponticello sulla scheda elettronica A1P
    Errori e possibili cause => Ponticello del connettore “X21A” sulla scheda elettronica A1P mancante.

    Purtroppo sul manuale non ci sono spiegazioni sul connettore X21A (la scheda A1P e’ concettualmente interna, non serve a collegare elementi esterni).

    Potresti aprire la macchina e scoprire se penzola qualcosa 🙂

    Rispondi
  7. Matteo Castellani

    Scrivo qui nella speranza che Emiliano o chi legge il blog si sia trovato nella mia stessa situazione e sappia che strada intraprendere per uscirne. Non di meno credo che sia un’esperienza utile per aumentare il know-how per quanto riguarda la conoscenza delle HPSU.
    Partiamo dall’inizio: mercoledì per evitare problemi di comfort ho settato il seguente cronoprogramma per ACS:
    00:00-11.15 Tnom1=40°C
    11.15-17.30 Tnom2=48°C
    17.30-00.00 Tnom3=43°C
    Fino ad oggi nessun problema e programma rispettato perfettamente.
    Questa mattina con accumulo a 41°C, sapendo che alle 11.15 l’HPSU sarebbe partita ho deciso di seguire la produzione di ACS. Con mia grande sorpresa dopo pochi minuti dalla partenza l’unità esterna si è fermata, andando a vedere il monitor della HPSU ho notato il seguente messaggio di errore:
    E9010/AC
    Err.STB
    UNITà MODULO RISCALDAMENTO
    INDIRIZZO 0
    Ho chiamato il tecnico Rotex che mi ha fatto l’installazione e mi ha detto 1) che non conosceva il tipo di errore 2) che secondo lui si è staccata una qualche sonda nell’accumulo di ACS.
    In poche parole quando la temperatura scende sotto quella Tnom-TDHW l’unità esterna parte ma l’errore che compare sul monitor (e quindi il software della PDC) blocca la produzione.
    Ho notato che quando è presente il messaggio di errore la pompa di calore non è silenziosa come quando è in stand-by, a questo punto mi sono chiesto se in presenza del messaggio di errore (e quindi in richiesta di produzione ACS) l’HPSU non faccia partire l’unità esterna ma faccia funzionare la resistenza interna. Indizio che mi porta a pensare a questo è che dopo che viene visualizzato il messaggio di errore la temp di ACS è leggermente più alta rispetto a prima che si visualizzasse.
    Domani farò ulteriori prove per avere conferma delle mie teorie.
    Nel mentre se qualcuno avesse riscontrato lo stesso problema sulla sua e mi potesse dare qualche consiglio su come uscirne ne sarei grato..

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