Dimensionamento dei sistemi a pompa di calore

Sintesi

Il corretto dimensionamento delle pompe di calore è essenziale per un riscaldamento efficiente, affidabile e a basse emissioni di carbonio. Una pompa di calore troppo grande può entrare e uscire frequentemente dal ciclo di funzionamento, aumentando l’usura, il rischio di rumore e il consumo di elettricità, mentre una pompa di calore troppo piccola potrebbe fare eccessivo ricorso al riscaldamento elettrico di riserva durante i periodi più freddi.

Per dimensionare correttamente un impianto a pompa di calore, i progettisti devono calcolare il carico termico di progetto dell’edificio, considerare le temperature di distribuzione del calore, il fabbisogno di acqua calda sanitaria, le condizioni climatiche e utilizzare dati affidabili sulle prestazioni dei prodotti, verificati in modo indipendente. Man mano che l’Europa accelera la decarbonizzazione degli edifici, inasprisce i requisiti di prestazione energetica e si orienta verso refrigeranti a basso GWP nell’ambito del quadro normativo rivisto sui gas fluorurati, il dimensionamento accurato degli impianti a pompa di calore diventa ancora più importante.

Perché il dimensionamento delle pompe di calore è così importante?

I vantaggi economici e ambientali della produzione di calore con le pompe di calore rispetto ai sistemi a combustibili fossili sono significativi solo se gli impianti sono stati progettati con cura, correttamente dimensionati e installati, e poi gestiti in modo adeguato. In particolare, il dimensionamento degli impianti a pompa di calore rappresenta una sfida progettuale fondamentale. Gli errori possono avere un impatto maggiore rispetto alle tradizionali caldaie a gasolio o a gas, poiché l’efficienza delle pompe di calore è strettamente legata alle temperature di esercizio, ai tempi di funzionamento, alle condizioni climatiche e alla progettazione dell’impianto.

Cosa sono il fabbisogno termico totale e il carico termico?

Un sistema di distribuzione del calore mal progettato o abbinato in modo errato può compromettere l’efficienza della pompa di calore e ridurne la durata. Una volta installato l’impianto, è difficile correggere tali errori. Per il dimensionamento della potenza della pompa di calore, è quindi importante determinare sia il fabbisogno termico annuale sia il carico termico di progetto dell’edificio. I calcoli devono essere effettuati secondo le norme e i metodi nazionali più recenti in vigore in ciascun paese.

Il fabbisogno termico e il carico termico non sono la stessa cosa. Il fabbisogno termico si riferisce alla quantità di energia necessaria in un determinato periodo di tempo, solitamente espressa in kWh all’anno. Il carico termico si riferisce alla potenza termica che l’impianto di riscaldamento deve fornire nelle condizioni esterne di progetto, solitamente espressa in kW. Per il dimensionamento della pompa di calore, il carico termico di progetto è il parametro chiave.

Come si calcola il fabbisogno termico?

Il fabbisogno termico specifico per metro quadrato di superficie abitabile dipende dalla costruzione dell’edificio. I valori effettivi dipendono dal livello di isolamento, dalla tenuta all’aria, dai ponti termici, dalla ventilazione, dalla geometria dell’edificio, dalle temperature interne di progetto e dal clima locale.

Nota: I valori riportati di seguito sono puramente indicativi e non devono sostituire un calcolo del carico termico specifico per il progetto.

La formula per calcolare il fabbisogno termico dell’edificio è:

Superficie abitabile [m²] × fabbisogno termico specifico [kW/m²] = fabbisogno termico indicativo dell’edificio [kW]

Questo calcolo semplificato può essere utile per una prima stima, ma non dovrebbe essere utilizzato come base definitiva per la scelta di una pompa di calore. Si raccomanda un calcolo dettagliato stanza per stanza secondo il metodo nazionale applicabile, in particolare per progetti di ristrutturazione, emettitori di calore a bassa temperatura, sistemi ibridi ed edifici con livelli di isolamento variabili.

Come si calcola il carico termico?

Il carico termico di un edificio viene calcolato secondo la norma o il metodo nazionale applicabile e non deve essere confuso con il fabbisogno termico totale. Il carico termico indica la potenza che un impianto di riscaldamento deve fornire per mantenere la temperatura interna desiderata alla temperatura esterna di progetto pertinente.

• Fabbisogno termico annuale = energia / consumo nel tempo
• Carico termico = potenza termica richiesta alle condizioni di progetto

Per determinare il carico termico, si tiene conto della situazione climatica, che viene inclusa sotto forma di temperature esterne di progetto per le rispettive regioni.

Ad esempio, in molte regioni dell’entroterra o in quota della Germania, le temperature esterne di progetto possono essere significativamente inferiori allo zero. Nelle regioni costiere più miti, le temperature esterne di progetto sono in genere meno rigide. Nel calcolo vengono inclusi anche i materiali da costruzione, i valori U, i ponti termici, le perdite di ventilazione, la tenuta all’aria e la geometria dell’edificio.

Molto spesso, il calcolo del carico termico e del fabbisogno termico annuo viene omesso e vengono scelte pompe di calore più grandi per garantire un margine di sicurezza. Non di rado, la pompa di calore risulta quindi significativamente più grande del necessario. Ciò ha un impatto negativo sull’efficienza, sul comfort e sulla durata del compressore. Soprattutto nelle stagioni di transizione, ovvero in primavera e in autunno, una pompa di calore sovradimensionata può causare frequenti cicli di accensione e spegnimento, con tempi di funzionamento brevi che possono aumentare l’usura e ridurre l’efficienza dell’impianto. Se la potenza è troppo bassa, il riscaldatore di riserva potrebbe dover coprire una quota maggiore del carico durante le giornate fredde, aumentando il consumo di energia elettrica e i costi di esercizio.

Il corretto dimensionamento della pompa di calore dovrebbe inoltre tenere conto di:

• Tipo di emettitore di calore e temperatura di mandata richiesta, ad esempio radiatori, riscaldamento a pavimento, ventilconvettori o sistemi ad aria
• Miglioramenti dell’involucro edilizio previsti prima o dopo l’installazione
• Requisiti di produzione e accumulo dell’acqua calda sanitaria
• Funzionamento bivalente o ibrido, compresa la temperatura alla quale subentra il riscaldamento di riserva
• Le prestazioni della pompa di calore a carico parziale e a diverse temperature esterne
• I livelli di potenza sonora e i vincoli legati all’ubicazione
• Il tipo di refrigerante e i futuri requisiti normativi, compresa la transizione verso refrigeranti a basso GWP ai sensi del Regolamento (UE) 2024/573.

In che modo la certificazione fornisce dati accurati sulle prestazioni?

Anche se la domanda annuale prevista di un edificio e, cosa ancora più importante, l’esatto carico termico richiesto sono stati determinati da un consulente energetico, da un ingegnere progettista o da un installatore, le informazioni imprecise fornite dal produttore possono comunque rappresentare un problema. La certificazione contribuisce a escludere questa fonte di errore e consente alle pompe di calore di offrire i massimi vantaggi economici ed ecologici possibili.

Ad esempio, la Certificazione Eurovent delle prestazioni delle pompe di calore (Eurovent-HP) e la norma NF 414 per le pompe di calore condividono lo stesso ambito di applicazione e le stesse caratteristiche certificate per le pompe di calore residenziali e per il settore commerciale leggero con una potenza termica inferiore o pari a 100 kW. Le caratteristiche certificate possono includere potenze termiche e/o frigorifere, potenza elettrica assorbita, COP, potenza nominale, SCOP, SCOPnet, efficienza stagionale, consumo annuo e livelli di potenza sonora.

Eurovent Certification offre anche altri schemi relativi alle pompe di calore, tra cui Eurovent Certified Performance per refrigeratori e pompe di calore (LCP-HP), Heat Pump KEYMARK, MCS per pompe di calore e Pompe di calore ibride NF 462. A seconda del tipo di prodotto e del mercato di riferimento, questi schemi consentono di accedere a dati prestazionali verificati in modo indipendente e comparabili per la definizione delle specifiche, la progettazione, la conformità normativa e i programmi di incentivazione.

I test di laboratorio vengono eseguiti da terze parti in condizioni rigorosamente definite e identiche, utilizzando norme europee e internazionali riconosciute. I processi di controllo in fabbrica, sorveglianza del prodotto e verifica dei dati sono progettati per soddisfare i requisiti di competenza, imparzialità e indipendenza.

Per progettisti, installatori, prescrittori e utenti finali, i dati certificati riducono il rischio di affidarsi a dichiarazioni del produttore prive di fondamento. Essi supportano il dimensionamento accurato, la modellizzazione energetica, il confronto tra prodotti, le specifiche di gara, la valutazione del rumore e le aspettative di rendimento a lungo termine. Ciò è particolarmente importante per i progetti in cui le pompe di calore sono fondamentali per le strategie di decarbonizzazione e in cui dati affidabili sono essenziali per evitare sistemi con prestazioni insufficienti.

Molto spesso, il calcolo del carico termico e del fabbisogno termico annuo viene omesso e vengono scelte pompe di calore più grandi per garantire un margine di sicurezza. Non di rado, la pompa di calore risulta quindi significativamente più grande del necessario. Ciò ha un impatto negativo sull’efficienza, sul comfort e sulla durata del compressore. Soprattutto nelle stagioni di transizione, ovvero in primavera e in autunno, una pompa di calore sovradimensionata può causare frequenti cicli di accensione e spegnimento, con tempi di funzionamento brevi che possono aumentare l’usura e ridurre l’efficienza dell’impianto. Se la potenza è troppo bassa, il riscaldatore di riserva potrebbe dover coprire una quota maggiore del carico durante le giornate fredde, aumentando il consumo di energia elettrica e i costi di esercizio.

Il corretto dimensionamento della pompa di calore dovrebbe inoltre tenere conto di:

• Tipo di emettitore di calore e temperatura di mandata richiesta, ad esempio radiatori, riscaldamento a pavimento, ventilconvettori o sistemi ad aria
• Miglioramenti dell’involucro edilizio previsti prima o dopo l’installazione
• Requisiti di produzione e accumulo dell’acqua calda sanitaria
• Funzionamento bivalente o ibrido, compresa la temperatura alla quale subentra il riscaldamento di riserva
• Le prestazioni della pompa di calore a carico parziale e a diverse temperature esterne
• I livelli di potenza sonora e i vincoli legati all’ubicazione
• Il tipo di refrigerante e i futuri requisiti normativi, compresa la transizione verso refrigeranti a basso GWP ai sensi del Regolamento (UE) 2024/573.

In che modo la certificazione fornisce dati accurati sulle prestazioni?

Anche se la domanda annuale prevista di un edificio e, cosa ancora più importante, l’esatto carico termico richiesto sono stati determinati da un consulente energetico, da un ingegnere progettista o da un installatore, le informazioni imprecise fornite dal produttore possono comunque rappresentare un problema. La certificazione contribuisce a escludere questa fonte di errore e consente alle pompe di calore di offrire i massimi vantaggi economici ed ecologici possibili.

Ad esempio, la Certificazione Eurovent delle prestazioni delle pompe di calore (Eurovent-HP) e la norma NF 414 per le pompe di calore condividono lo stesso ambito di applicazione e le stesse caratteristiche certificate per le pompe di calore residenziali e per il settore commerciale leggero con una potenza termica inferiore o pari a 100 kW. Le caratteristiche certificate possono includere potenze termiche e/o frigorifere, potenza elettrica assorbita, COP, potenza nominale, SCOP, SCOPnet, efficienza stagionale, consumo annuo e livelli di potenza sonora.

Eurovent Certification offre anche altri schemi relativi alle pompe di calore, tra cui Eurovent Certified Performance per refrigeratori e pompe di calore (LCP-HP), Heat Pump KEYMARK, MCS per pompe di calore e Pompe di calore ibride NF 462. A seconda del tipo di prodotto e del mercato di riferimento, questi schemi consentono di accedere a dati prestazionali verificati in modo indipendente e comparabili per la definizione delle specifiche, la progettazione, la conformità normativa e i programmi di incentivazione.

I test di laboratorio vengono eseguiti da terze parti in condizioni rigorosamente definite e identiche, utilizzando norme europee e internazionali riconosciute. I processi di controllo in fabbrica, sorveglianza del prodotto e verifica dei dati sono progettati per soddisfare i requisiti di competenza, imparzialità e indipendenza.

Per progettisti, installatori, prescrittori e utenti finali, i dati certificati riducono il rischio di affidarsi a dichiarazioni del produttore prive di fondamento. Essi supportano il dimensionamento accurato, la modellizzazione energetica, il confronto tra prodotti, le specifiche di gara, la valutazione del rumore e le aspettative di rendimento a lungo termine. Ciò è particolarmente importante per i progetti in cui le pompe di calore sono fondamentali per le strategie di decarbonizzazione e in cui dati affidabili sono essenziali per evitare sistemi con prestazioni insufficienti.

Domande frequenti

Perché è importante il corretto dimensionamento della pompa di calore?

Il corretto dimensionamento della pompa di calore garantisce che l’impianto possa soddisfare in modo efficiente il fabbisogno di riscaldamento dell’edificio senza un dimensionamento eccessivo. Una pompa di calore sovradimensionata può entrare e uscire frequentemente in funzione, riducendo l’efficienza e aumentando l’usura dei componenti. Una pompa di calore sottodimensionata può fare troppo affidamento sul riscaldamento di riserva quando fa freddo, aumentando il consumo di elettricità e i costi di esercizio.

Qual è la differenza tra fabbisogno termico e carico termico?

Il fabbisogno termico è la quantità di energia di cui un edificio ha bisogno nel tempo, solitamente espressa in kWh all’anno. Il carico termico è la potenza termica richiesta alle condizioni esterne di progetto, solitamente espressa in kW. Il carico termico è il dato fondamentale per la scelta e il dimensionamento di una pompa di calore.

Posso dimensionare una pompa di calore utilizzando solo la superficie calpestabile?

La superficie calpestabile può fornire una stima iniziale approssimativa, ma non è sufficiente per la scelta definitiva della pompa di calore. Un calcolo affidabile dovrebbe includere il livello di isolamento, i valori U, la tenuta all’aria, i ponti termici, le perdite di ventilazione, la geometria dell’edificio, il fabbisogno di acqua calda sanitaria, i diffusori di calore e le temperature di progetto locali.

Perché scegliere pompe di calore certificate Eurovent?

Le pompe di calore certificate Eurovent forniscono dati prestazionali verificati in modo indipendente, aiutando gli utenti a confrontare i prodotti utilizzando informazioni affidabili e coerenti. La certificazione garantisce un dimensionamento accurato dell’impianto, l’efficienza energetica, la conformità alle normative, una valutazione attendibile e la certezza che le prestazioni dichiarate siano state verificate tramite test di terze parti e una sorveglianza continua.

Scopri di più

Prestazioni certificate Eurovent per le pompe di calore (Eurovent-HP)

Prestazioni certificate Eurovent per refrigeratori e pompe di calore (LCP-HP)

NF per pompe di calore (NF414)

NF per pompe di calore ibride (NF462)

KEYMARK per pompe di calore (HPKM)

MCS per pompe di calore (MCS007)

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