Se pensate di usare la pompa di calore come unica fonte di riscaldamento ed avete qualche dubbio, questo articolo vi toglierà tutti i dubbi se la pompa di calore funziona sotto zero in inverno e scopriremo, numeri alla mano, fino a che temperatura esterna conviene la 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 il mio articolo sul Dimensionamento pompa di calore.
Prestazioni e consumi pompa di calore in inverno con temperatura sotto zero
L’installazione di una pompa di calore come unico generatore del nostro impianto di riscaldamento si sta diffondendo sempre più, ma spesso tecnici conservatori con esperienza un po’ datata fanno ancora terrorismo psicologico spingendo per una caldaia a condensazione: la pompa di calore funziona sotto zero in inverno? Fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore?
Ci sono certamente alcuni punti attenzione che differenziano il funzionamento di una pompa di calore da quello di una caldaia di cui è meglio essere consapevoli per ottenere prestazioni e consumi ottimali durante le varie modalità di funzionamento (riscaldamento, raffrescamento, produzione di acqua calda sanitaria) ma la pompa di calore funziona sotto zero!
In linea generale l’efficienza ottimale di una pompa di calore in inverno dipende dalla combinazione dei fattori seguenti:
- temperatura esterna dell’aria
- temperatura di mandata nell’acqua verso il sistema di distribuzione del calore
- regime di carico, ovvero la potenza termica erogata effettivamente rispetto a quella massima possibile
Prendiamo come esempio concreto la mia pompa di calore Daikin HPSU Compact, ma le considerazioni fatte sono del tutto generalizzabili a qualsiasi produttore o modello.
La pompa di calore funziona sotto zero in inverno?
Per scoprire se una pompa di calore funziona sotto zero in inverno analizziamo i dati, relativi a riscaldamento e produzione ACS, tratti dal manuale della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact e delle più recente Daikin Altherma 3 R e Daikin Altherma 3 H HT.
Grazie a questi dati comprenderemo come una pompa di calore funziona sotto zero in inverno grazie a:
- unità esterna con compressore
- resistenza elettrica integrativa interna
Ovviamente quando il funzionamento è integrato o garantito dalla resistenza elettrica interna il rendimento può abbassarsi molto: scopriremo anche fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore.
La temperatura esterna alla quale il compressore dell’unità esterna viene spento e resta attivo il solo il generatore integrativo è chiamata temperatura di cut-off della pompa di calore.
I dati reali ci dimostreranno chiaramente come la pompa di calore funziona sotto zero in inverno.
Riscaldamento con pompa di calore e temperatura sotto zero
Daikin HPSU Compact
Dove:
- TA temperatura esterna dell’aria
- LWC temperatura di mandata dell’acqua verso l’impianto di riscaldamento
- B area di funzionamento mediante resistenza integrativa
- D area di funzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 25 ºC)
- E area di funzionamento mediante compressore unità esterna (se TA > -20 ºC) e resistenza integrativa in parallelo
Come vedete l’area in cui il riscaldamento è assicurato mediante il solo compressore, evidenziata in verde e giallo, copre temperature esterne davvero rigide per le nostre latitudini.
Nel caso di riscaldamento con la Daikin HPSU Compact la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -20 ºC.
Daikin Altherma 3 R
Dove:
 | funzionamento con resistenza integrativa |  | funzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 25 ºC) |
 | funzionamento con compressore unità esterna (se TA > -25 ºC) e resistenza integrativa in parallelo |  | funzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 55 ºC e salto termico = 10 ºC) |
Nel caso di riscaldamento con la Daikin Altherma 3 R la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -25 ºC.
Daikin Altherma 3 H HT
Dove:
 | funzionamento con resistenza integrativa |  | funzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 20 ºC) |
 | funzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 55 ºC e salto termico = 10 ºC) |
Nel caso di riscaldamento con la Daikin Altherma 3 H HT la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -28 ºC.
Come si vede da questo diagramma l’unità esterna della Daikin Altherm 3 H HT è la più avanzata per lavorare con bassissime temperature esterne.
Produzione ACS con pompa di calore in inverno
Daikin HPSU Compact
Dove:
- TA è la temperatura esterna dell’aria
- TDHW è la temperatura di produzione dell’acqua calda sanitaria
- B e C area di funzionamento mediante resistenza integrativa
- E area di funzionamento mediante compressore unità esterna (se TA > -20 ºC) e resistenza integrativa in parallelo
Come vedete l’area di funzionamento garantita mediante il solo compressore, evidenziata in verde, copre temperature esterne davvero rigide per le nostre latitudini.
Daikin Altherma 3 R
Dove:
area di funzionamento mediante resistenza integrativa
Nel caso di produzione ACS con la Daikin Altherma 3 R la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -25 ºC.
Daikin Altherma 3 H HT
Dove:
area di funzionamento mediante resistenza integrativa
Nel caso di produzione ACS con la Daikin Altherma 3 H HT la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -28 ºC.
La pompa di calore funziona sotto zero in inverno!
I riportati sopra ci dicono in estrema sintesi che una pompa di calore funziona sotto zero in inverno senza alcun problema:
- il riscaldamento e la produzione di ACS funzionano col compressore dell’unità esterna fino ad una temperatura esterna sotto zero fino a -28 ºC; al di sotto continua a funzionare per quanto utilizzando una resistenza integrativa
- la produzione di acqua calda sanitaria avviene con l’unità esterna fino ai 50 / 55 ºC; al di sopra esclusivamente con la resistenza integrativa
Per quanto abbiamo la certezza che la pompa di calore funziona sotto zero in inverno, cercate comunque di non abusare della resistenza elettrica di integrazione in modo da evitare consumi elettrici inattesi. Ricordate sempre che:
- una resistenza elettrica ha efficienza pari ad 1, ovvero l’energia elettrica utilizzata si trasforma integralmente in energia termica
- una pompa di calore ha una performance sempre superiore a 3: l’energia termica prodotta è tre volte superiore a quella elettrica consumata grazie al calore estratto dall’aria esterna
Direi che ora possiamo capire fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore.
Fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore: salto termico e regime di carico
Per quanto le pompe di calore ad inverter, sostanzialmente la totalità, assicurino di gestire condizioni di carico molto ampie per assicurare il massimo comfort durante tutto l’inverno, la performance non è uniforme in tutte le condizioni.
Come già anticipato, la performance di una pompa di calore dipende fondamentalmente da:
- salto termico tra temperatura di mandata acqua calda e temperatura esterna aria: tanto è minore tanto maggiore sarà il rendimento della pompa di calore
- regime di carico della pompa di calore, ovvero la potenza termica erogata rispetto alla potenza massima erogabile: avvicinandosi al pieno carico il rendimento si abbassa
Per ragionare sempre su dei dati concreti e non semplicemente sui concetti, nei due grafici seguenti ho elaborato i dati di targa da mia pompa di calore Daikin HPSU Compact rispetto alle variabili seguenti:
- temperatura esterna di 2 °C e -2 °C
- temperatura di mandata tra 30 °C e 50 °C
- regime di carico tra 30 % e 100 %
Questi grafici della performance della pompa di calore ci dimostrano chiaramente:
- grande flessibilità nei regimi di carico per adattarsi ai vari periodi dell’inverno in cui la potenza termica richiesta può essere molto differente
- efficienza massima della pompa di calore nei regimi di carico intermedi
E’ proprio un corretto dimensionamento della capacità della pompa di calore che assicura il bilanciamento tra potenza e performance in tutti i momenti dell’inverno in cui utilizziamo il riscaldamento.
Esempio di riscaldamento con pompa di calore in inverno con temperatura esterna sotto zero
Partiamo con un esempio reale del funzionamento in riscaldamento della mia pompa di calore con temperatura sotto zero nel mese di gennaio:
Nel grafico sono rappresentate:
- la potenza elettrica assorbita dalla mia pompa di calore Daikin HPSU Compact (area rossa)
- temperatura interna (linea ambra)
- temperatura esterna (linea blu)
Possiamo fare le considerazioni seguenti sul funzionamento della pompa di calore con temperatura sotto zero:
- la temperatura esterna media è inferiore a -1 ºC
- il funzionamento della pompa di calore è 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 è assolutamente mantenuto
Come già scritto per la mia pompa di calore Daikin HPSU Compact la temperatura di cut-off è -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.
Esempio di raffrescamento con pompa di calore in estate
Per completezza prendiamo in considerazione anche un esempio concreto una giornata torrida nel mese di luglio, in cui il raffrescamento lavora molto e si consuma acqua calda sanitaria come e più del solito.
Le temperature esterne sono estremamente impegnative:
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.
Leggi tutti i miei articoli su Pompa di calore:
Calcolo curva climatica riscaldamento con pompa di calore
Consumo pompa di calore: quanto consuma una pompa di calore?
Dimensionamento pompa di calore | Calcolo potenza termica nominale
Pompa di calore per appartamento 100 mq calcolo potenza kW
Daikin HPSU Compact pompa di calore Daikin come funziona
Ciao a tutti,
Mi trovo in questi giorni di caldo a dover combattere con la Pdc perché non porta l’acs a 48° come impostato, restando diverso tempo in produzione acs (più di un’ora) senza mai superare i 45,6° e di conseguenza il raffreddamento si interrompe. Ho scritto anche al tecnico daikin ma è come se ignorasse il fatto che la resistenza (3kW) non si attacca mai..tra l’altro nemmeno quest’inverno si è mai attaccata la resistenza.
Mi potete aiutare a verificare se i settaggi sono corretti?cosa devo guardare?
Grazie mille
Ciao Loga,
hai letto il mio articolo sul backup heater ?
Buongiorno,
intanto bella spiegazione. Io desideravo un approfondimento sui limiti di funzionamento in riscaldamento.
In particolare, con riferimento alla figura 3-5, perchè la pompa di calore non riesce a fare nulla nel campo B e “qualcosina” nel campo D? Chiedo perchè sembra una cosa molto legata alla temperatura di mandata più che alla temperatura Esterna e non capisco il motivo Fisico della cosa.
Voi avete qualche informazione a riguardo? Vi ringrazio.
Ciao Antonio,
sono fondamentalmente limiti nei salti termici e nel gas compresso oggetto di scambio.
Ricorda che sono processi di scambio termodinamici e non meccanici.
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.
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.
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.
Ciao Giacomo, Vediamo accade col freddo dei prossimi giorni !
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.
Ciao Giacomo, ottimi risultati. Vediamo nei prossimi giorni !
Effettivamente avevi ragione tu La mia Casa Elettrica: si era staccato un contatto nella PdC per cui mi compariva il segnale di errore sopra indicato.
Ora tutto tornato nella normalità.
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 🙂
Scrivo qui nella speranza che La mia Casa Elettrica 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..
Devo emigrare dalla pianura padana.