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:
buonasera.
il mio problema è questo: dovrei riscaldare un locale di circa 30 mq e sto valutando diverse soluzioni tra cui appunto un condizionatore con pompa di calore. Il locale si trova in Umbria dove qualche volta la temperatura va qualche grado sotto zero ma non frequentemente. Secondo te la soluzione pompa di calore è perseguibile ?? Io abito a Guidonia e vedo che il mio condizionatore, un Daikin commerciale, quando la temperatura si avvina a zero, perde abbastanza di efficienza e l’aria calda che esce è sempre meno calda rispetto a quando la temperatura esterma è attorno agli 8-10°. Esistono poi, eventualmente, brand e modelli particolari per lavorare nelle condizioni di cui sopra e che non richiedono grossi investimenti???
Grazie
Roberto Starna
Ciao Roberto,
vorrei chiarire subito i termini.
Quando si parla di riscaldamento con pompa di calore si intende normalmente l’utilizzo di una macchina aria acqua (quindi con termosifoni, ventilconvettori o pavimento radiante).
E’ comunque possibile pensare all’utilizzo di un climatizzare per il riscaldamento ma solo in integrazione alla fonte di riscaldamento principale.
Che la capacità termica di una pompa di calore possa scendere al calare della temperatura esterna è normale. Ovviamente le macchine progettate specificamente per il riscaldamento, quindi pompe di calore aria acqua, mitigano e sostanzialmente eliminano questa caratteristica.
Probabilmente quello che osservi è una capacità termica del climatizzatore insufficiente per il fabbisogno termico del locale.
Nello specifico dovresti valutare la potenza termica necessaria per la tua abitazione (leggi ad esempio il mio articolo sul dimensionamento pompa di calore).
Credo che per Guidonia la temperatura esterna di progetto sia 0 °C.
A questo punto scegliere un sistema con capacità termica in riscaldamento adeguata al fabbisogno termico del locale.
Giusto a titolo illustrativo ho dato un’occhiata al catalogo Daikin per i climatizzatori Ururu Sarara (FTX-N RXZ-N).
Sono disponibili tre taglie:
– FTXZ25N: capacità di riscaldamento nominale 3,6 kW ed SCOP 5,90
– FTXZ35N con capacità di riscaldamento nominale 5,0 kW ed SCOP 5,73
– FTXZ50N con capacità di riscaldamento nominale 6,3 kW ed SCOP 5,50
Buonasera, il mio tecnico mi suggerisce di installare una pompa di calore aria acqua abbinata ad un sistema di ventilconvettore per fare caldo e freddo. L’abitazione si trova in provincia di Milano, temperatura alta d’estate e molto bassa in inverno, ma la casa sarà ben coibentata con cappotto e serramenti. Ho il timore che possa non essere la scelta giusta anche per via dell’uso del fan coil. Temo in particolare il raffrescamento estivo e la possibile rumorosità del fan coil, anche se sarà un canalizzato. Mi darebbe il suo parere? Grazie, Paolo.
Ciao Paolo,
personalmente associo sempre i fan-coil agli uffici, dove serve un intervento rapido sul clima interno e non continuativo.
Per ragionare sulla percezione hai sicuramente l’esperienza degli split di un climatizzatore.
In generale la climatizzazione ad aria è un’ottima soluzione ma il comfort è massimo se la velocità dell’aria è relativamente bassa (come nei molto moderni aggregati compatti).
Per risponderti in modo compiuto bisognerebbe fare qualche ragionamento anche su:
1) fabbisogno termico, sia invernale che estivo, che raggiungerebbe la tua abitazione dopo l’intervento sull’involucro
2) budget a tua disposizione
3) eventuali altri vincoli materiali
A meno che non abbia una casa super isolata, in cui sarebbe l’ideale una soluzione tutt’aria, in termini di comfort e costi di esercizio il massimo è il pavimento radiante.
Rispetto ai ventilconvettori, oltre alla piacevolezza del calore radiante, avrebbe il vantaggio di operare a temperature di mandata inferiori (30÷35 °C contro 45 °C) e quindi migliorare il rendimento della pompa di calore a parità di potenza termica e temperatura esterna risparmiando sulle bollette future
In estate hai due opzioni col pavimento radiante:
a) usare il pavimento anche in raffrescamento grazie ad una pompa di calore aria acqua reversibile
b) installare una climatizzatore con qualche split
Usando il pavimento radiante per raffrescamento devi per forza avere anche un deumidificatore. E regolarlo molto bene.
Se nel tuo intervento metterai anche la ventilazione meccanica controllata (VMC) potresti virare ad una unità trattamento aria (UTA) che potrebbe svolgere efficacemente i lavori di ventilazione, filtrazione e deumidifica. Soluzione con comfort spaziale come quella che uso io. Ovviamente ha un costo addizionale.
Per lo scenario (b) ci sono alcune soluzioni interessanti che mettono insieme una pompa di calore aria acqua e l’espansione diretta con degli split interni.
In altre parole con una sola unità esterna puoi fare:
1) aria-acqua: riscaldamento a pavimento e acqua calda sanitaria
2) aria-aria: raffrescamento e deumidifica
Soluzioni di questo tipo sono ad esempio il Samsung EHS ed il Mitsubishi Mr Slim+.
Spero di averti dato opzioni e non aumentato la confusione.
Personalmente non farei mai e poi mai il ventilconvettori in tutta la mia casa.
buona sera
ho una pompa di calore istallata da tre anni, riscaldamento/raffrescamento/acqua sanitaria, e abbiamo un problema di acqua fredda verso le 19-21 di ogni sera, che sia inverno che sia in estate. Non ci è possibile fare la doccia ne lavare i piatti con acqua calda. non riusciamo a trovare la soluzione. Ha qualche idea in merito?
Grazie e Saluti
Ciao Morsalsi,
purtroppo le informazioni fornite sono un po’ generiche. Potrebbe darsi semplicemente che il volume dell’accumulo dell’acqua calda sanitaria è un po’ sottodimensionato.
L’unico suggerimento che posso darti su questa basi è quello di aumentare il più possibile il set-point di temperatura dell’accumulo stesso.
Ciao, sto iniziando a ristrutturare casa, ma non c’è riscaldamento e il mio tecnico mi ha detto di optare per un riscaldamento a pavimento ibrido. Ho letto in rete pareri negativi su pompa di calore + caldaia. Cosa mi consiglieresti?? Grazie
Ciao Angelo,
ti suggerisco di cambiare tecnico. Battute a parte, un sistema ibrido è solo più complesso e costoso e non porta vantaggi.
Vai di pompa di calore, l’importante è:
1) isolare bene l’abitazione
2) se possibile usare il pavimento radiante per avere il rendimento miglior possibile della pompa di calore
Salve, per il mio appartamento di Mq. 104,880 riscaldabili, dovendo sostituire la caldaia pensavo di installare una PdC .. applicando la formula: Mc. 271,458 (da riscaldare) * (T°int. 20°C + T°ext. -5°) * K 1,5-1,75 (coeficente dispersione) risultano 10,179 Kcal/h / 860,4 che diviso 860,4 mi da 11,831 KW (12KW) ..
Domanda base.. è giusta la formula ? sono giusti i calcoli ? Attendo e se la risposta fosse positiva beh mi sentirei un “grande” fortunato !!
Ciao Graziano,
premesso che questo commento non è pertinente all’articolo, di quale formula stai parlando?
Salve, dispongo di un abitazione di 110mq che attualmente riscaldo con veltinconvettori. Vorrei installare una caldaia a pompa di calore ma trovo opinioni contrastanti sulla sua possibile applicazione con tale sistema di irradiazione. Saprebbe darmi una sua opinione in merito?
Angelo
Ciao Angelo,
può assolutamente funzionare. Ovviamente l’applicazione ideale per una pompa di calore e’ con un sistema di distribuzione del calore a bassa temperatura al fine di poter avere il rendimento ideale.
Non ho esperienza diretta.
Salve, ho un piccolo locale seminterrato di circa 15mq per il quale vorrei montare un climatizzatore a pompa di calore. Ho bisogno che la funzione di deumidificazione sia attiva anche a 16°, ma non ne trovo che scendano sotto i 18°. Potreste consigliarmi un modello?
Grazie.
Ciao Luigi,
hai letto il mio articolo sul miglior deumidificatore ?
Mi accingo a ristrutturare in primavera una casetta in sasso in montagna,2 piani e circa 140 mq calpestabili.farò sicuramente isolamento interno con pareti a Tavella e isolante trucciolare o styrodur, un bel tetto super isolato e ventilato il mio dilemma è impianto riscaldamento.Sicuramente non a pavimento ma radiatori anche perché sarà una casa abitata saltuariamente, ma in autunno inverno vorrei preriscaldarla in remoto.la mia scelta sicura è una termo cucina a legna con impianto ausiliario integrato e collegato con pompa di calore o caldaia a gas liquido.potrebbe essere che a volte accenda in remoto la caldaia ausiliaria alla sera per trovare al mattino confortevole la casa. (Tempesta esterna anche -5/-10.
Cosa mi consigliate.grazie
Ciao Alessandro,
il consiglio richiesto per cosa sarebbe ?
Salve, ho un impianto di riscaldamento a pavimento, casa di 120 mq, nel Salento (LE). Cosa mi consigliate?
Ciao Fabio, dipende dalle tue esigenze e dall’isolamento della casa. Con la pompa di calore ci puoi pure fare il raffrescamento.
Ciao, certo che l’ho letto ed è proprio per questo che non capisco perché non intervenga mai la resistenza..