Come scegliere una pompa di calore

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Come scegliere una pompa di calore - guida completa per la scelta del tipo, della potenza e dei parametri del generatore di riscaldamento per una casa unifamiliare.

Perché oggi così tante persone si decidono per una pompa di calore

La pompa di calore negli ultimi anni si è trasformata da tecnologia periferica in uno dei fonti di riscaldamento più frequentemente considerate per nuove costruzioni e ristrutturazioni in Slovacchia. Il motivo è semplice - preleva la maggior parte dell'energia necessaria per il riscaldamento direttamente dall'ambiente circostante (aria, terra o acqua) e per il suo "prelievo" a una temperatura più alta necessita solo di una frazione di questa energia sotto forma di elettricità. Mentre una caldaia elettrica trasforma 1 kWh di elettricità in 1 kWh di calore, una pompa di calore comune produce tipicamente 3 a 4,5 kWh di calore con la stessa 1 kWh di elettricità. Proprio questo rapporto è il motivo per cui una pompa di calore si rivela conveniente nel lungo termine, nonostante l'investimento iniziale più elevato rispetto a una caldaia a gas.

Al contempo, va detto che la scelta di una pompa di calore non è una questione semplice "prendo la più potente, così ho la certezza". Un tipo scelto male, una potenza sottodimensionata o, al contrario, eccessivamente sovradimensionata può ridurre in modo significativo l'efficienza operativa, abbreviare la durata del compressore e, in ultima analisi, prolungare il ritorno sull'investimento di anni. Questo articolo vi guiderà attraverso tutti i passaggi che dovreste completare prima dell'acquisto - dalla scelta del tipo di pompa, al corretto dimensionamento della potenza, fino ai parametri che vale la pena osservare nella scheda tecnica.

Un'importante avvertenza all'inizio: questo articolo è puramente informativo e consulenziale. Non specifica modelli particolari né i prezzi di prodotti specifici - il suo obiettivo è che, dopo averlo letto, sappiate a cosa chiedere, come calcolare e cosa evitare, che acquistiate la pompa dove volete.

Come funziona una pompa di calore - in breve

Il principio è lo stesso di un frigorifero, solo invertito. Il refrigerante nel circuito della pompa si evapora a una temperatura e pressione basse nel cosiddetto evaporatore e in questo processo preleva calore dall'ambiente (aria, terra o acqua). Il compressore quindi comprime il vapore del refrigerante, aumentando notevolmente la sua temperatura. Il refrigerante caldo successivamente cede il calore all'acqua di riscaldamento (ai radiatori, al riscaldamento a pavimento o al bollitore per acqua calda sanitaria) e si raffredda e condensa da solo. Attraverso la valvola di espansione la pressione si riduce nuovamente e il ciclo si ripete. L'unica energia che realmente aggiungi a tutto il processo è l'elettricità necessaria per il funzionamento del compressore e dei circolatori - il resto del calore "è preso" gratuitamente dall'ambiente.

Proprio il rapporto tra l'elettricità fornita e il calore ottenuto si esprime con la grandezza COP (Coefficient of Performance) per la potenza istantanea e SCOP (Seasonal COP) per la potenza media stagionale durante l'intero periodo di riscaldamento. Per l'acquirente è molto più importante il numero SCOP, poiché tiene conto anche di come si comporta la pompa in condizioni di freddo, quando la fonte di calore (ad esempio l'aria esterna) è più fredda e la pompa deve lavorare più duramente.

Le tre tipologie fondamentali di pompe di calore

Aria-acqua (il tipo più diffuso)

La pompa preleva il calore dall'aria esterna tramite un'unità esterna (simile a quella di un climatizzatore, solo più grande) e lo cede all'acqua di riscaldamento nell'unità interna o direttamente in un'unità combinata. È la scelta più comune per le case unifamiliari anche in Slovacchia, poiché l'installazione non richiede alcun lavoro di scavo - basta posizionare l'unità esterna su una superficie stabile o su un supporto vicino alla casa. Il coefficiente stagionale tipico SCOP per questo tipo varia tra 3,2 e 4,5, a seconda del modello specifico, della zona climatica e della temperatura dell'acqua di riscaldamento con cui il sistema lavora.

Lo svantaggio è che l'efficienza diminuisce con l'aumentare del freddo - nei giorni più freddi dell'anno (sotto -10 a -15 °C) il COP è notevolmente inferiore rispetto alle temperature primaverili o autunnali intorno a +7 °C. Per questo motivo, nella maggior parte dei progetti si calcola il cosiddetto punto bivalente (vedi più avanti).

Terra-acqua (collettore geotermico o foratura)

Il calore viene prelevato dal suolo - o con un collettore orizzontale posato a una profondità di circa 1,2 a 1,5 metri su una superficie corrispondente a 1,5 a 2 volte la superficie riscaldata della casa, o con un foro verticale fino a una profondità di 80 a 150 metri (a seconda delle condizioni geologiche e della potenza necessaria). La temperatura del suolo è molto più stabile nel corso dell'anno rispetto a quella dell'aria (tipicamente 8 a 12 °C nelle nostre condizioni), quindi le pompe geotermiche raggiungono SCOP più elevati e stabili, tipicamente tra 4,0 e 5,0, anche in inverno rigido.

La compensazione per l'elevata efficienza è un investimento iniziale molto più alto (lavori di scavo o foratura) e la necessità di un terreno sufficientemente ampio per il collettore orizzontale, oppure l'autorizzazione per una foratura profonda. Il ritorno sull'investimento della differenza rispetto alla variante aria-acqua dipende dalla località specifica e dai costi dell'energia, in generale si muove nell'orizzonte di 8 a 15 anni.

Aria-aria (unità di climatizzazione in modalità riscaldamento)

Si tratta essenzialmente di unità split di climatizzazione che possono funzionare anche in modalità inversa, di riscaldamento. Il calore non viene ceduto all'acqua, ma direttamente all'aria nella stanza. L'investimento è il più basso tra tutti e tre i tipi e l'installazione la più semplice, ma il sistema non è in grado di riscaldare l'acqua calda sanitaria né di alimentare radiatori tradizionali o riscaldamento a pavimento - è più adatto come fonte di calore complementare o locale (ad esempio per una singola stanza, una baita o come supporto al riscaldamento esistente), non come unico generatore centrale per tutta la casa unifamiliare. Il COP stagionale qui si muove tipicamente tra 3,0 e 4,0.

Confronto visivo dei tre tipi

COP e SCOP - i numeri più importanti nella scheda tecnica

Nel confronto tra modelli specifici Lei si imbatterà in diversi valori COP, sempre indicati in relazione a una precisa combinazione di temperatura esterna e temperatura dell'acqua di riscaldamento (ad esempio "COP a A7/W35" significa aria esterna +7 °C, temperatura dell'acqua in uscita 35 °C). Più bassa è la temperatura richiesta dell'acqua di riscaldamento, più alto è il COP che la pompa di calore raggiunge - per questo le pompe di calore funzionano molto meglio con il riscaldamento a pavimento (tipicamente 30-35 °C) che con radiatori ad alta temperatura (45-55 °C).

Una proprietà fondamentale delle pompe di calore con l'aria come fonte di calore è che il loro rendimento varia nel corso dell'anno in base alla temperatura esterna. A una temperatura intorno a +7 °C (temperatura tipica autunnale/primaverile) una buona pompa raggiunge un COP intorno a 4,0. Con la riduzione a 0 °C il COP scende a circa 3,2. A -7 °C (giorno tipico di gelo in Slovacchia) è già solo intorno a 2,6 e in un gelo estremo a -15 °C il COP può avvicinarsi al valore 2,0. Proprio per questo è più importante il SCOP stagionale rispetto al valore COP singolo a una temperatura - cattura realmente come si comporta la pompa durante l'intera stagione di riscaldamento, non solo in condizioni ideali.

Come varia il COP in base alla temperatura esterna

Dal graf si vede, perché è importante conoscere la zona climatica in cui si trova la casa e perché i fornitori calcolano il cosiddetto punto bivalente - la temperatura, al di sotto della quale la pompa di calore da sola non riesce a coprire l'intera perdita termica della casa e entra in funzione una fonte ausiliaria (bivalente), più spesso una barra riscaldante elettrica integrata direttamente nella pompa. Per la maggior parte dei luoghi in Slovacchia il punto bivalente si imposta intorno a -5 °C e -10 °C - in pratica ciò significa che la pompa copre da sola circa il 95-98 % del fabbisogno annuo di calore e solo in pochi giorni più freddi dell'anno la aiuta una fonte ausiliaria.

Come dimensionare correttamente la potenza della pompa di calore

L'errore più comune nella scelta della pompa di calore non è il tipo sbagliato, ma la potenza sbagliata - o sottodimensionata (la pompa non riesce a tenere il passo in inverno e deve riscaldare estremamente spesso con una barra elettrica, il che aumenta in modo significativo il consumo), o sovradimensionata (la pompa parte e si ferma troppo spesso - cosiddetto ciclare - il che riduce la durata del compressore e abbassa il rendimento reale rispetto ai valori del catalogo).

La procedura corretta per scegliere la potenza parte sempre dal calcolo delle perdite termiche della casa, non dalla sua superficie a terra stimata "a occhio". Le perdite termiche si calcolano in base alla norma STN EN 12831 e tengono conto dell'area e dell'orientamento delle strutture esterne, dello spessore e del tipo di isolamento, delle dimensioni e del tipo di finestre, dell'altezza delle stanze e della zona climatica. Approssimativamente (e davvero solo approssimativamente, un calcolo preciso non lo sostituisce), in una casa unifamiliare media nella zona climatica centrale della Slovacchia le perdite termiche si aggirano:

Nuova costruzione con isolamento conforme alle norme attuali (standard a basso consumo energetico o passivo): circa 30-50 W per m² di superficie a terra
Costruzione più vecchia isolata (isolata in seguito, finestre di buona qualità): circa 50-70 W per m²
Costruzione più vecchia non isolata: 80-120 W per m² e anche di più

Per una casa orientativa con una superficie a terra di 120 m² ciò significa una perdita termica di circa 5-6 kW per una costruzione nuova, 7-8 kW per una costruzione isolata più vecchia e 10-12 kW e anche di più per una costruzione non isolata più vecchia. Questi numeri servono solo per una prima orientazione prima della decisione, per capire approssimativamente che ordine di grandezza di potenza Lei avrà bisogno - vincolante dovrebbe sempre essere il calcolo da parte del progettista o dell'azienda installatrice in base all'etichetta energetica specifica e allo stato reale della casa.

Perché non è necessario calcolare per il giorno più freddo dell'anno

L'approccio comune da parte di un laico "che abbia una pompa per il gelo più estremo, per essere sicuro" porta direttamente a una sovradimensione. La temperatura esterna progettuale per il calcolo delle perdite termiche (ad esempio -12 °C o -15 °C in base alla località) si verifica nel corso della stagione di riscaldamento solo per pochi giorni all'anno - la maggior parte della stagione avviene a temperature comprese tra 0 °C e +10 °C, dove la pompa ha il massimo rendimento. Proprio per questo la potenza della pompa si progetta normalmente in modo che copra il 90-100 % delle perdite termiche alla temperatura progettuale, e le restanti punte estreme le prende in carico la fonte bivalente - è una soluzione più economica rispetto all'acquisto di una pompa più grande e costosa solo per pochi giorni all'anno.

Procedura di progettazione della potenza - schema chiaro

Altri parametri su cui è utile prestare attenzione

Temperatura dell'acqua di riscaldamento e tipo di corpi riscaldanti

Com'è già stato menzionato, più bassa è la temperatura dell'acqua di riscaldamento, più alto è il COP. Il riscaldamento a pavimento che funziona con una temperatura dell'acqua di 30-35 °C è quindi l'ideale come partner per una pompa di calore. Se la casa è riscaldata con radiatori tradizionali progettati per temperature più elevate (ad esempio 55/45 °C), bisogna contare su un rendimento complessivo inferiore del sistema, oppure (se il budget e lo stato della casa lo permettono) valutare l'acquisto di radiatori a bassa temperatura più grandi, che riescono a fornire lo stesso potere termico a una temperatura dell'acqua più bassa grazie a una superficie di scambio maggiore.

Il rumore dell'unità esterna

Le unità esterne aria-acqua e aria-aria contengono un ventilatore e un compressore che producono rumore. I valori comuni di potenza acustica oscillano tra 55 e 65 dB(A) misurati direttamente sull'unità, che a una distanza di alcuni metri e con un naturale calo del rumore con la distanza, si riducono al livello di una conversazione normale o inferiore. Nonostante ciò, è importante tener conto della distanza dalla camera da letto (propria e dei vicini) e dal confine del terreno quando si progetta l'ubicazione: il limite notturno del rumore ha i propri limiti legislativi e un vicino con la camera da letto sotto la finestra verso cui viene espulso l'aria dall'unità potrebbe essere legittimamente insoddisfatto. Oggi i produttori offrono anche cosiddimi modi di funzionamento silenziosi (silent), che riducono le velocità del ventilatore e il rumore di alcuni decibel a scapito di una leggera riduzione della potenza in quel momento.

Gas refrigerante e profilo ecologico

I modelli più vecchi utilizzavano gas refrigeranti con un GWP (Global Warming Potential - potenziale di riscaldamento globale) elevato, mentre i modelli più recenti passano sempre più spesso a gas refrigeranti a basso GWP (ad esempio R290 - propano), che sono più rispettosi dell'ambiente in caso di perdite, ma richiedono misure di sicurezza più rigorose durante l'installazione a causa della loro infiammabilità. Quando si confrontano i modelli, è utile verificare quale gas refrigerante viene utilizzato e qual è il suo numero GWP - più basso è, meglio è a lungo termine, anche in considerazione della futura regolazione europea sui gas fluorurati.

Consumo elettrico e tipo di regolazione della potenza (on/off vs. regolazione inverter)

Le pompe di calore moderne utilizzano quasi esclusivamente un compressore inverter, che varia in modo continuo le sue velocità (e quindi la potenza) in base al fabbisogno attuale della casa, invece del vecchio principio di accensione e spegnimento a piena potenza. La regolazione inverter significa meno cicli, una temperatura interna più stabile e in genere anche un rendimento reale (non solo catalogo) più elevato durante i periodi di transizione dell'anno, quando la casa ha bisogno solo di una parte della potenza massima della pompa.

Produzione dell'acqua calda sanitaria

La maggior parte delle pompe di calore aria-acqua e terra-acqua è in grado di riscaldare l'acqua in un bollitore per acqua calda sanitaria sanitaria (ACS) durante il riscaldamento. Bisogna però tenere presente che il riscaldamento dell'ACS avviene a una temperatura più alta (tipicamente 50-55 °C per prevenire la legionella) rispetto al riscaldamento a pavimento, il che riduce leggermente il COP medio durante il riscaldamento dell'acqua rispetto al normale regime di riscaldamento. Alcuni sistemi combinano quindi la pompa di calore con un riscaldamento elettrico supplementare dell'ACS o con un serbatoio più grande, che viene riscaldato fuori picco (ad esempio di notte con un prezzo più basso dell'elettricità).

Confronto orientativo dei costi di esercizio

Il calcolo seguente è un modello puramente illustrativo, non è un'offerta di un prodotto specifico né un prezzo attuale delle energie - serve solo a mostrare in modo approssimativo, di quanto una pompa di calore possa essere più vantaggiosa rispetto ad altre fonti di calore comuni. Consideriamo un modello di casa familiare con un fabbisogno annuo di calore per il riscaldamento di 10 000 kWh (valore medio per una casa familiare di dimensioni medie, adeguatamente isolata in Slovacchia):

Caldaia a condensazione a gas con un rendimento approssimativo del 92 % necessita di circa 10 870 kWh di gas per fornire 10 000 kWh di calore.
Riscaldamento elettrico diretto (caldaia elettrica o riscaldatori elettrici) con un rendimento vicino al 100 % necessita direttamente di 10 000 kWh di elettricità.
Pompa di calore con un SCOP stagionale di 3,8 (valore realistico medio per una buona pompa aria-acqua nelle nostre condizioni climatiche) necessita di soli circa 2 630 kWh di elettricità per fornire gli stessi 10 000 kWh di calore (10 000 / 3,8).

Anche senza fissarci sui prezzi specifici delle energie attuali (che cambiano e variano a seconda del fornitore e della tariffa), da questo calcolo si vede chiaramente il principio: una pompa di calore necessita solo di poco meno di un terzo della quantità di elettricità rispetto al riscaldamento elettrico diretto per ottenere lo stesso comfort termico. Proprio questo rapporto fisico (non affermazioni pubblicitarie) è la ragione per cui le pompe di calore si rivelano convenienti nel lungo termine - la precisa economia in euro per la Sua casa e i prezzi attuali delle energie possiamo calcolarla insieme in modo individuale.

Illustrazione - consumo energetico per la stessa quantità di calore

Errori frequenti nella scelta della pompa di calore

Nella nostra esperienza pluridecennale con l'equipaggiamento per il riscaldamento ci siamo ripetutamente imbattuti in alcuni errori tipici, che si può evitare in anticipo:

Scelta della potenza in base alla superficie della casa senza calcolare le perdite termiche. Come abbiamo visto sopra, due case della stessa dimensione possono avere perdite termiche diverse anche del 100 %, a seconda della qualità dell'isolamento e delle finestre. Una stima "a occhio" porta spesso a una sovradimensionata.

Ignorare la temperatura del sistema di riscaldamento. L'acquirente si concentra sul SCOP del catalogo, ma dimentica che il valore reale nella Sua casa dipende da quale temperatura dell'acqua la pompa effettivamente lavorerà - i radiatori ad alta temperatura riducono in modo sensibile l'efficienza reale rispetto al valore catalogato misurato a bassa temperatura.

Sottovalutare il rumore dell'unità esterna. L'installazione troppo vicina alla camera da letto (propria o dei vicini) può causare un problema a lungo termine che si risolve con difficoltà e costi elevati (coperture antirumore, spostamento dell'unità).

Dimenticare la sorgente bivalente e la sua regolazione. Se la sorgente bivalente (di norma una barra elettrica nella pompa) si attiva troppo presto o troppo spesso a causa di un'impostazione errata della regolazione, il consumo elettrico può aumentare notevolmente rispetto alle aspettative, anche se la pompa stessa è dimensionata correttamente.

Sottovalutare l'adattamento idraulico del sistema. La pompa di calore è sensibile al corretto flusso d'acqua attraverso lo scambiatore e all'adattamento dei singoli circuiti di riscaldamento - un'adattamento idraulico trascurato può ridurre l'efficienza reale del sistema, indipendentemente da quanto la pompa stessa sia di alta qualità.

Riassunto - su cosa concentrarsi nella scelta

Se deve ricordare solo pochi punti da questo articolo, siano questi: in primo luogo, farsi calcolare le perdite termiche reali della casa, non una stima in base alla superficie. In secondo luogo, scegliere il tipo di pompa in base alla disponibilità del terreno, al budget e all'orizzonte temporale di rimborso - aria-acqua per la maggior parte delle case normali, terra-acqua se si ha un terreno e si prevede un lungo periodo. In terzo luogo, guardare il SCOP a una temperatura realistica dell'acqua di riscaldamento della Sua casa, non solo al miglior numero del catalogo. In quarto luogo, non sottovalutare l'adattamento idraulico e l'ubicazione dell'unità esterna in relazione al rumore. E infine, calcolare che l'economia reale dipende dalla combinazione di una potenza scelta correttamente, del tipo di sistema di riscaldamento e dei prezzi attuali delle energie - nessun numero su Internet può sostituire un calcolo individuale per una casa specifica.

Domande frequenti

Conviene installare una pompa di calore anche in una casa vecchia e non isolata?

Sì, ma con riserve. Una casa non isolata presenta perdite termiche elevate, quindi avrà bisogno di una pompa più potente (e quindi più costosa) e il suo SCOP reale sarà più basso, se la casa è riscaldata con radiatori ad alta temperatura. In molti casi conviene effettuare almeno un isolamento parziale (tetto, finestre) prima dell'installazione della pompa o contestualmente ad essa - l'investimento nell'isolamento si ripagherà sotto forma di una pompa più piccola (e quindi più economica) e di una maggiore efficienza operativa.

È possibile combinare una pompa di calore con un caldaia a gas esistente?

Sì, questa soluzione si chiama sistema ibrido - la pompa di calore copre la maggior parte della stagione di riscaldamento, mentre la caldaia a gas esistente funge da fonte di riserva o di picco in caso di gelate estreme al posto di una resistenza elettrica. Questa soluzione può essere interessante soprattutto là dove la caldaia è ancora funzionante e non si vuole investire immediatamente nella sua sostituzione.

Quanto dura una pompa di calore e quali componenti si usurano più frequentemente?

La durata media di una pompa di calore di buona qualità si aggira intorno ai 15-20 anni, e con manutenzione regolare può durare anche di più. Il componente più sollecitato è il compressore, la cui durata è direttamente legata al numero di avviamenti e arresti (cicli) - per questo motivo la corretta dimensione della potenza è così importante anche in termini di affidabilità a lungo termine, non solo di efficienza.

Hai bisogno di un permesso edilizio per installare una pompa di calore?

Nel caso di una pompa aria-acqua si riesce spesso a fare a meno del permesso edilizio o l'installazione viene considerata come manutenzione ordinaria, visto che non si interviene in modo esteso sulla struttura portante della casa o del terreno - il procedimento esatto però varia in base al comune e si consiglia di verificare preventivamente presso l'ufficio edilizio. Nel caso di un foro nel terreno la situazione è più complessa, visto che si tratta di un'attività mineraria soggetta a comunicazione all'ufficio minerario e in alcuni casi anche a un procedimento idraulico, se il foro entra in contatto con le acque sotterranee.

Può una pompa di calore sostituire completamente il caldaia esistente senza alcuna modifica all'impianto di riscaldamento?

No, non automaticamente. Se la casa è riscaldata con radiatori ad alta temperatura progettati per temperature intorno ai 70-90 °C (tipici per installazioni più vecchie con caldaia a gas o a combustibile solido), bisogna contare o su una minore efficienza della pompa o sulla sostituzione o integrazione dei radiatori con varianti a bassa temperatura e con una superficie maggiore. Un'analisi tecnica professionale prima della sostituzione del generatore è quindi sempre consigliata.

Una pompa di calore è rumorosa anche all'interno della casa?

L'unità interna (se separata da quella esterna) contiene principalmente il circolatore e l'elettronica, il suo livello di rumorosità è generalmente paragonabile a una lavatrice o inferiore e, con un posizionamento corretto (ad esempio in una stanza tecnica, non in camera da letto), è praticamente impercettibile. La fonte principale di rumore è quasi sempre l'unità esterna con il ventilatore.

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