Quando si parla di pompe di calore, la maggior parte delle persone collega questa tecnologia alla stagione estiva, soprattutto a causa dell'abbinamento frequente con i climatizzatori split. Tuttavia, è importante ricordare che i moderni sistemi in pompa di calore non si limitano a raffrescare l’ambiente interno durante l’estate, ma forniscono anche un apporto di calore nei mesi più freddi. Inoltre, è possibile abbinare la pompa di calore a diversi sistemi di emissione, come il riscaldamento a pavimento.
L’obiettivo principale di una pompa di calore, in funzionamento invernale, è quello di compensare le perdite termiche che si verificano nell’edificio. Sapere quanta energia termica viene dispersa da una casa consente di comprenderne il fabbisogno termico, che è presente nell’attestato di prestazione energetica (APE) dell’edificio.
Cos'è la Potenza Termica?
La potenza termica è la misura dell’energia per un determinato tempo che occorre per alimentare un apparecchio che produce calore, come ad esempio una caldaia. In fisica è l’energia trasferita nell’unità di tempo. Un macchinario ad alta potenza significa che riesce a trasferire una grande quantità di energia in un intervallo di tempo molto breve. L’unità di misura della potenza termica è il kW.
Come Calcolare la Potenza Termica Nominale
Se si hanno a disposizione anche i consumi di gas globali necessari per il riscaldamento della nostra casa, è possibile determinare la potenza termica nominale della pompa di calore necessaria per garantire una temperatura di comfort interno.
La formula per il calcolo della potenza termica è la seguente:
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V · ∆T · K = [kcal/h]
Dove:
- V = Volume dell’ambiente da riscaldare (m³)
- ∆T = Differenza di temperatura tra l’esterno e l’interno (°C)
- K = Coefficiente di dispersione
Grazie a questo semplice calcolo possiamo ipotizzare un dimensionamento ragionevole della nostra pompa di calore, che quindi avrà una potenza indicativa nominale di 5,07 kW. Ricordiamo che questa situazione è stata creata considerando un edificio ubicato a Milano, in cui il riscaldamento è attivo per 16 ore al giorno. Variando questi ultimi dati, varierà anche la potenza nominale della pompa di calore.
La potenza termica nominale o “potenza utile massima” è la potenza termica effettivamente resa all’ambiente, cioè la quantità di calore trasferita nel tempo al fluido termovettore. Ad esempio la potenza termica utile di una caldaia (espressa in kW) è riportata nei dati di targa sull’apparecchio.
Considerazioni sul Dimensionamento
In base alla nostra esperienza nell’installazione delle pompe di calore, possiamo affermare che non esiste un dimensionamento certo al 100%, ma piuttosto uno statisticamente accettabile. Infatti, un tecnico potrebbe proporre una pompa di calore di potenza elevata, per garantire un’efficienza assicurata, anche con le condizioni climatiche più rigide. Tuttavia, bisogna valutare bene una soluzione di questo tipo, poiché si rischierebbe di sfruttare il suo massimo potenziale solo per pochi giorni all’anno e, per il resto, avere una macchina sovradimensionata.
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Al contrario, facendo una stima troppo ottimista, per quanto riguarda le condizioni climatiche, il risparmio sarebbe solo iniziale. Se si sta pensando di installare tale tecnologia, è importante ricordare che questo è un sistema fatto per funzionare alle basse temperature in modalità continua (come abbiamo visto nell’esempio sopra, in cui l’impianto funzionava 16 ore al giorno). Quindi, è meglio evitare di richiedere una pompa di calore sovradimensionata, pensando di impiegare meno tempo per riscaldare la casa. Così facendo, la pompa di calore lavorerà alle alte temperature e comporterà dei consumi elevati.
Importanza della Valutazione Professionale
Il dimensionamento della pompa di calore è un’operazione tutt’altro che semplice. L’obiettivo di questo articolo è stato quello di fornire dei metodi semplici per valutare correttamente un’offerta di vendita di questa tecnologia.
La Conduttività Termica
La conduttività termica rappresenta la capacità di un materiale di condurre il calore. In particolare, la conduttività termica è il rapporto fra il flusso di calore (cioè la quantità di calore trasferita nell’unità di tempo attraverso l’unità di superficie) e il gradiente di temperatura che provoca il passaggio del calore nel caso della conduzione termica (ovvero quando i contributi al trasferimento di calore per convezione e per irraggiamento termico siano trascurabili).
Essa dipende solo dalla natura del materiale, non dalla sua forma. La conduttività termica viene misurata come quantità di calore, espressa in Watt per ora, che attraversa uno strato di spessore pari a 1 metro con un’area di 1 m², quando la differenza di temperatura agli estremi del materiale è di un grado. Questa grandezza viene rappresentata con la lettera greca λ (lambda) e può essere calcolata mediante la seguente formula:
λ = W • h • m / (h • m² • K) - espressa in W/mK
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dove:
- W = quantità di calore per ora
- h = tempo
- m = spessore
- m² = area
- K = differenza di temperatura misurata in gradi Kelvin
Quanto più il valore di λ è basso, tanto migliore è il potere isolante del materiale. I materiali isolanti tipici hanno all’incirca valori di λ= 0,01 ÷ 0,06 W/m K.
Potenza al Focolare e Rendimento Termico
La potenza al focolare, sempre espressa in kW, è la potenza che si sviluppa nell’unità di tempo durante la combustione. Essa avviene all’interno di una camera di combustione: il “focolare”. Il potenziale energetico del combustibile non viene sfruttato completamente e di conseguenza non viene trasferito del tutto al fluido termovettore (aria o acqua). Il rendimento termico è il rapporto fra la potenza termica “utile” e la potenza termica al focolare: è il rapporto fra il calore che va al fluido termovettore e quello prodotto per combustione. Il resto del calore viene espulso attraverso la canna fumaria (fumi caldi e gas).
Impianto Termico: Definizione
Un impianto termico è ciò che provvede a riscaldare nella stagione invernale o a raffreddare nella stagione estiva unità immobiliari o edifici (per approfondimenti, vedere la definizione della legge 90/2013). Perché si abbia in casa un impianto termico non è necessario che il generatore di calore (ad esempio, una caldaia) sia connesso a degli elementi riscaldanti (ad esempio, dei termosifoni).
La nuova definizione di impianto è la seguente: “Impianto termico: impianto tecnologico fisso destinato ai servizi di climatizzazione invernale o estiva degli ambienti, con o senza produzione di acqua calda sanitaria, o destinato alla sola produzione di acqua calda sanitaria, indipendentemente dal vettore energetico utilizzato, comprendente eventuali sistemi di produzione, distribuzione, accumulo e utilizzazione del calore nonché gli organi di regolazione e controllo, eventualmente combinato con impianti di ventilazione. Non sono considerati impianti termici i sistemi dedicati esclusivamente alla produzione di acqua calda sanitaria al servizio di singole unità immobiliari ad uso residenziale ed assimilate…”
Esempi di impianti termici sono dunque i sistemi caldaia e termosifoni, ma anche i semplici condizionatori d’aria (purché fissi!).
Responsabilità dell'Impianto Termico
Il ruolo di responsabile dell’impianto può essere ricoperto da varie figure:
- l’occupante, a qualsiasi titolo, in caso di singole unità immobiliari residenziali;
- il proprietario, in caso di singole unità immobiliari residenziali non locate;
- l’amministratore, in caso di edifici dotati di impianti termici centralizzati amministrati in condominio;
- il proprietario o l’amministratore delegato in caso di edifici di proprietà di soggetti diversi dalle persone fisiche.
Sono a cura del responsabile dell’impianto vari aspetti dell’impianto termico, quali:
- l’esercizio;
- la conduzione;
- il controllo;
- la manutenzione;
- il rispetto delle disposizioni di legge in materia di efficienza energetica.