Pompa di calore e riscaldamento a pavimento o radiatore

Stiamo ancora preparando i prodotti.

Ma è possibile consultare altre categorie.

Pompa di calore e riscaldamento a pavimento o radiatori

Una delle domande più frequenti che affrontiamo quando si progetta una pompa di calore è semplice: "Ho i radiatori in casa, si può combinare con la pompa di calore, o devo fare il riscaldamento a pavimento?" La risposta non è nera o bianca. La pompa di calore può funzionare con entrambi i sistemi, ma con un'efficienza, costi di esercizio e, in alcuni casi, con la necessità di modificare l'impianto di riscaldamento, molto diversi. In questo articolo spiegheremo perché questo aspetto è importante, quali sono le reali differenze nei costi di esercizio e come si può combinare in modo sicuro il riscaldamento a pavimento con i radiatori nello stesso edificio.

Perché la temperatura dell'acqua di riscaldamento è fondamentale

La pompa di calore non è una caldaia a gas. Mentre una caldaia a condensazione è in grado di riscaldare l'acqua fino a 70 o 80 °C senza perdere molto rendimento, la pompa di calore funziona su un principio completamente diverso: preleva il calore dall'aria esterna (o dal terreno, nel caso di una pompa di calore terra-acqua) e lo "preme" a una temperatura più alta tramite un compressore e un fluido refrigerante. Maggiore è la differenza tra la temperatura esterna e quella a cui la pompa deve riscaldare l'acqua di riscaldamento, maggiore è l'energia elettrica che il compressore consuma per ogni unità di calore prodotto.

Quest'efficienza si esprime con il cosiddetto fattore di riscaldamento COP (coefficient of performance) - il rapporto tra il calore prodotto e l'elettricità consumata. Un COP 4,0 significa che da 1 kWh di elettricità la pompa produce 4 kWh di calore. Proprio la temperatura dell'acqua in ingresso nell'impianto di riscaldamento (non la temperatura esterna, che è determinata dal clima e non si può influenzare) è l'unico parametro del sistema che si può scegliere autonomamente già in fase di progettazione - e ha un'enorme influenza su quanto costerà realmente l'esercizio della pompa.

In media, si stima che con ogni grado Celsius in meno di temperatura dell'acqua in ingresso, il consumo elettrico per il riscaldamento diminuisce di circa il 2 al 2,5 %. A prima vista un numero piccolo che, però, su tutta la stagione di riscaldamento si traduce in centinaia di kWh di differenza.

Valori tipici di COP in base alla temperatura dell'acqua in ingresso

I valori esatti variano da modello a modello e dipendono anche dalla temperatura esterna in quel momento, ma come riferimento generale per una pompa di calore aria-acqua di media classe a una temperatura esterna intorno ai 2 e 7 °C (media tipica della stagione di riscaldamento in Slovacchia) si può contare su questi valori approssimativi:

Ingresso 35 °C (tipico riscaldamento a pavimento) - COP circa 4,0 a 4,5
Ingresso 45 °C (radiatori a bassa temperatura, superfici più grandi) - COP circa 3,3 a 3,8
Ingresso 55 °C (radiatori più vecchi, parzialmente sovradimensionati) - COP circa 2,6 a 3,0
Ingresso 65 °C (radiatori originali dimensionati per una caldaia, senza modifiche) - COP circa 2,0 a 2,3

La differenza tra 35 °C e 65 °C significa quindi un consumo elettrico doppio per riscaldare la stessa casa. Questo è il motivo per cui, in ogni installazione di pompa di calore, si consiglia di ridurre il più possibile la temperatura progettuale dell'impianto di riscaldamento - e per cui il riscaldamento a pavimento è un naturale alleato della pompa di calore.

Riscaldamento a pavimento - perché è il "partner ideale"

Il riscaldamento a pavimento funziona sul principio di una grande superficie radiante con una piccola differenza di temperatura rispetto alla stanza. Mentre un radiatore ha in genere una superficie di 1 a 2,5 m² e deve essere abbastanza caldo da poter trasferire tutta la potenza necessaria attraverso una superficie così piccola, il pavimento in una stanza ha una superficie dell'ordine di 15 a 25 m². Per questo motivo, basta che la superficie del pavimento abbia solo 3 a 5 °C in più rispetto all'aria nella stanza, il che significa che l'acqua nel circuito del pavimento ha bisogno di una temperatura di solito solo tra 28 e 35 °C.

Proprio questa bassa temperatura dell'acqua in ingresso è esattamente l'ambiente in cui la pompa di calore funziona più efficientemente. Per questo motivo, nelle nuove costruzioni si progetta quasi sempre la combinazione pompa di calore più riscaldamento a pavimento - non è un trend di marketing, ma una coincidenza fisica tra ciò che la pompa può fare in modo efficiente e ciò che il riscaldamento a pavimento richiede.

Un'altra vantaggio è l'inerzia termica. Il pavimento con l'intonaco ha una grande capacità termica - una volta riscaldato, mantiene la temperatura a lungo anche dopo lo spegnimento della pompa, il che permette alla pompa di calore di funzionare in cicli più lunghi e meno interrotti. Questo riduce il numero di avvii del compressore, cosa positiva sia per la durata del dispositivo, sia per la stabilità della temperatura nella stanza.

Come prestare attenzione al riscaldamento a pavimento con la pompa di calore

Spessore e composizione del pavimento - uno spessore eccessivo del pavimento o un intonaco non adatto possono rallentare il trasferimento del calore, bisogna tenerne conto nella progettazione della potenza.
Distanza tra le tubazioni - una distanza più fitta (ad esempio 15 cm invece di 25 cm) permette di lavorare con una temperatura d'ingresso più bassa con la stessa potenza, cosa auspicabile con una pompa di calore.
Regolazione per stanza - termostati ambientali per i singoli circuiti evitano il surriscaldamento delle stanze che hanno un proprio guadagno termico (ad esempio finestre a sud).
Mobili senza gambe direttamente sul pavimento - grandi superfici di mobili posizionate direttamente sul pavimento (ad esempio armadi integrati) possono limitare localmente l'espulsione del calore, bisogna tenerne conto nella progettazione dei circuiti.

Radiatori con pompa di calore - quando funziona e quando no

La maggior parte delle case più vecchie in Slovacchia ha un sistema di riscaldamento a radiatori progettato originariamente per una caldaia a gas o a combustibile solido, tipicamente con un salto termico di 75/65 °C o 90/70 °C. Se in una casa come questa si installa semplicemente una pompa di calore senza alcuna modifica all'impianto di riscaldamento e si imposta la pompa in modo da raggiungere la temperatura originale progettata, il risultato è un sistema funzionante, ma estremamente inefficiente - con un COP intorno a 2,0 a 2,3, quindi solo leggermente migliore di una resistenza elettrica.

La buona notizia è che, nella stragrande maggioranza dei casi, i radiatori non sono progettati per il gelo estremo per tutta la stagione - la temperatura progettata (ad esempio -11 °C o -15 °C in base alla località) si verifica realmente solo pochi giorni all'anno. Per la maggior parte della stagione di riscaldamento basta una temperatura più bassa di quella per cui i radiatori erano originariamente progettati, perché fuori non è così freddo da richiedere la potenza massima. Proprio per questo motivo, una pompa di calore ben regolata con una regolazione climatica (la temperatura dell'acqua in ingresso varia in base alla temperatura esterna) riesce a muoversi per la maggior parte della stagione in temperature più ragionevoli intorno ai 45 a 50 °C, e solo nei giorni più freddi salirà più in alto.

Quando è necessario aumentare o sostituire i radiatori

Se vogliamo che la pompa di calore funzioni in modo continuo a una temperatura più bassa (ad esempio 45 °C anche nel massimo freddo), il radiatore originale progettato per 75 °C semplicemente non sarà sufficiente - con una minore differenza di temperatura, rilascerà meno calore. Vale approssimativamente il seguente rapporto: ridurre la temperatura dell'acqua di mandata da 75 °C a 45 °C richiede un aumento della superficie riscaldante del radiatore a circa 2-2,3 volte la dimensione originale, per fornire la stessa potenza. In pratica, ciò significa una delle seguenti opzioni:

Sostituzione con un radiatore a pannello più grande o con un numero maggiore di sezioni/lamelle (tipo 33 invece del tipo 11, quindi una lastra triplice con due file di lamelle invece di una lastra semplice).
Aggiunta di un altro radiatore nella stessa stanza, se non c'è spazio per un pezzo più grande.
Mantenimento dei radiatori originali e accettazione del fatto che la pompa funzionerà a una temperatura più alta nei giorni più freddi (COP più basso solo per poche settimane all'anno, mentre per il resto della stagione rimarrà comunque buona l'efficienza grazie alla curva climatica).
Combinazione con una sorgente bivalente - la caldaia originale rimarrà come sorgente di riserva per i giorni più freddi, mentre la pompa di calore coprirà il resto della stagione.

Quale opzione è corretta dipende dal budget, da quanto è ben isolata la casa e da se il proprietario prevede, nel giro di pochi anni, un isolamento della facciata o la sostituzione delle finestre (dopo l'isolamento, la potenza richiesta e la temperatura necessaria dei radiatori diminuiranno, quindi potrebbe convenire attendere la sostituzione dei radiatori fino dopo l'isolamento).

Combinazione di riscaldamento a pavimento e radiatori in una stessa casa

Una situazione molto comune è quella in cui la zona piano terra (soggiorno, cucina) è riscaldata con riscaldamento a pavimento, mentre i piani superiori (camere da letto, cameretta) hanno i radiatori per diversi motivi - ad esempio perché in origine non si prevedeva il riscaldamento a pavimento, oppure perché l'altezza costruttiva del pavimento al piano superiore è minore e non c'era spazio per sistemare la struttura del riscaldamento a pavimento. Una buona notizia è che questa combinazione può essere realizzata senza problemi con una pompa di calore, purché l'idraulica venga progettata correttamente.

Come si risolve tecnicamente

La soluzione più comune è dividere l'impianto di riscaldamento in due circuiti separati con temperature diverse:

Circuito diretto (senza mescolamento) per il riscaldamento a pavimento - collegato direttamente all'uscita della pompa di calore, eventualmente attraverso un collettore di distribuzione con circolatore, funziona a una temperatura più bassa (ad esempio 32-35 °C).
Circuito di mescolamento per i radiatori - contiene una valvola di mescolamento a tre o quattro vie con circolatore, che aggiunge acqua più calda dal circuito principale alla temperatura necessaria per i radiatori (ad esempio 45-50 °C), controllata da una propria curva climatica indipendente da quella del circuito del riscaldamento a pavimento.

Grazie a questa soluzione, la pompa di calore produce acqua solo alla temperatura più bassa necessaria (quella per il riscaldamento a pavimento) e il circuito dei radiatori aumenta la temperatura localmente solo dove necessario - la pompa non dovrà quindi aumentare la temperatura per l'intera casa, inclusa la zona del riscaldamento a pavimento, solo per pochi radiatori in alto. Questa soluzione richiede una regolazione leggermente più complessa (due sensori di temperatura, due curve climatiche, un'unità di controllo che possa gestirle), ma si tratta di un principio collaudato e comunemente utilizzato anche da noi.

Nella maggior parte delle installazioni con sistema combinato si consiglia anche una vasca di accumulo (o di equilibrio) tra la pompa di calore e le distribuzioni. Questa svolge due funzioni: garantisce un volume sufficiente di acqua nel sistema, in modo che la pompa non debba avviarsi e spegnersi troppo spesso (soprattutto se la potenza installata è leggermente superiore al fabbisogno attuale della casa), e al contempo separa la produzione di calore dal suo consumo, il che aiuta anche durante i cicli di sbrinamento dell'unità esterna in inverno.

Costi operativi - esempio concreto

Per mostrare l'impatto reale, presentiamo un esempio semplificato, ma realistico. Immaginiamo una casa unifamiliare con un fabbisogno annuo di calore per il riscaldamento di 12 000 kWh (valore tipico per una casa mediamente isolata di circa 120-140 m²). Con un COP di 4,3 (riscaldamento a pavimento, 35 °C), il consumo elettrico per il riscaldamento sarebbe approssimativamente 2 790 kWh per la stagione. Con un COP di 2,1 (radiatori originali senza modifiche, 65 °C), la stessa casa con lo stesso fabbisogno di calore consumerebbe circa 5 710 kWh di elettricità - più del doppio.

Con lo stesso fabbisogno annuo di calore di 12 000 kWh, una casa con i vecchi radiatori senza modifiche (COP 2,1) consuma circa il doppio di elettricità rispetto a una casa con riscaldamento a pavimento (COP 4,3) - una differenza di quasi 3 000 kWh in una sola stagione di riscaldamento.

Nel caso di un sistema ibrido, dove la maggior parte della casa è riscaldata con il riscaldamento a pavimento e una parte minore (ad esempio due stanze al piano superiore) con radiatori opportunamente sovradimensionati che operano a 45-50 °C, l'efficienza reale media del sistema durante la stagione si colloca generalmente tra questi due valori estremi, più vicina a quello migliore - poiché la maggior parte del calore viene fornita attraverso il circuito più efficiente del riscaldamento a pavimento.

Questi numeri sono orientativi e servono solo per illustrare il principio - il consumo esatto di una casa specifica dipende dalle perdite termiche, dalla zona climatica, dal modello specifico della pompa di calore e dal modo in cui è configurata e regolata. Nonostante questo, il principio è universale: più bassa è la temperatura dell'acqua di riscaldamento, minore è il consumo elettrico per ottenere lo stesso calore nelle stanze.

Come procedere, se si intende installare una pompa di calore in una casa con radiatori

Fare calcolare un bilancio termico - un progettista o un installatore esperto calcolerà le reali perdite termiche della casa stanza per stanza e le confronterà con la potenza dei radiatori esistenti a una temperatura inferiore.
Identificare le "stanze problematiche" - di norma non è necessario sostituire tutti i radiatori della casa, ma solo quelli che sono già al limite della potenza (stanze d'angolo, bagni, stanze con grandi finestre).
Considerare una sostituzione parziale - spesso conviene sostituire solo i radiatori critici con modelli più grandi o con una potenza maggiore, invece di sostituire tutti i radiatori.
Pianificare la regolazione - una curva climatica calibrata per la casa specifica è altrettanto importante dell'hardware; una curva mal configurata può compromettere l'efficienza anche di un sistema altrimenti ben progettato.
Considerare l'ordine delle operazioni - se si intende effettuare anche un isolamento termico o sostituire le finestre, è più sensato farlo prima o contemporaneamente all'installazione della pompa di calore, non dopo, poiché questo riduce il fabbisogno di potenza e la temperatura necessaria.

Errori comuni da evitare

Mantenere la curva climatica originale "al massimo" solo per essere "sicuri del calore" - è la causa più comune di un consumo eccessivo dopo l'installazione della pompa di calore.
Sottovalutare l'equilibratura idraulica - se alcuni radiatori ricevono troppa acqua e altri troppa poca, il sistema nel complesso richiede una temperatura più alta di quanto non sarebbe necessario.
Una caldaia di accumulo troppo piccola o assente in un sistema con più circuiti - causa cicli frequenti del compressore e usura inutile.
Dimenticare il raffrescamento estivo - se la pompa di calore ha anche la funzione di raffrescamento, il riscaldamento a pavimento può essere utilizzato anche per un leggero raffrescamento, i radiatori non sono adatti a questo scopo, quindi va considerato già in fase di progettazione, se si desidera questa funzione.

Domande frequenti

Si può collegare direttamente una pompa di calore ai vecchi radiatori in ghisa?

Sì, tecnicamente sì - i vecchi radiatori in ghisa hanno in genere una superficie riscaldante maggiore rispetto ai moderni radiatori a pannello della stessa "dimensione", quindi a volte sopportano sorprendentemente bene anche una temperatura d'ingresso inferiore. È comunque sempre necessario verificare con un calcolo se, alla temperatura scelta (ad esempio 50 °C), riescono a coprire le perdite termiche della stanza alla temperatura esterna di progetto.

Vale la pena sostituire tutti i radiatori in casa in una volta sola?

Non sempre. Spesso basta sostituire solo quei radiatori che sono già sottodimensionati o si trovano in stanze con perdite termiche elevate. Gli altri radiatori possono rimanere e il sistema può essere configurato in modo che, nei giorni più freddi, funzioni a una temperatura leggermente più alta solo temporaneamente.

Il riscaldamento a pavimento è sempre più efficiente dei radiatori per una pompa di calore?

Sì, in termini di efficienza - una temperatura d'ingresso inferiore significa un COP più alto. Il riscaldamento a pavimento non è però adatto o possibile ovunque (ad esempio in ristrutturazioni senza sollevamento del pavimento, in stanze con altezza costruttiva ridotta), e in questi casi una soluzione sensata è un sistema a radiatori a bassa temperatura ben progettato.

Quanto cala l'efficienza, se si lasciano i radiatori originali senza modifiche?

Approssimativamente, se la pompa deve raggiungere costantemente una temperatura intorno ai 65 °C invece che ai 35-45 °C, il fattore di riscaldamento può ridursi a circa la metà rispetto al riscaldamento a pavimento - quindi un consumo doppio di elettricità per lo stesso calore. L'impatto reale dipende da quanti giorni all'anno è effettivamente necessaria una temperatura così alta.

È possibile combinare riscaldamento a pavimento al piano terra e radiatori al piano superiore?

Sì, è una soluzione comune. Richiede due circuiti separati con temperature diverse - un circuito diretto a bassa temperatura per il riscaldamento a pavimento e un circuito misto con valvola dedicata per i radiatori, controllati da curve climatiche indipendenti.

Influisce il tipo di radiatore (a pannello vs modulare) sull'efficienza della pompa di calore?

Sì, indirettamente. Un radiatore con una superficie riscaldante maggiore (più pannelli, più alette, dimensioni più grandi) è in grado di trasferire la stessa potenza a una temperatura d'acqua inferiore. Per questo motivo, quando si passa a una pompa di calore, si consiglia spesso un radiatore tipo 33 (due piani con due file di alette) rispetto al tipo originale 11 (una lastra liscia), anche mantenendo le stesse dimensioni.

Argomenti correlati

Tutta la gamma delle pompe di calore è disponibile nella categoria Pompe di calore.

Ha una domanda su questo argomento?

Non riesce a prendere una decisione o sta affrontando una situazione specifica in casa sua - ad esempio la combinazione di riscaldamento a pavimento e radiatori, radiatori vecchi e pompa di calore? Scrivici - siamo felici di aiutarti.