La pompa di calore è una macchina che, servendosi di diverse forme di energia, è in grado di estrarre e trasferire energia termica. La scelta di un modello di pompa di calore piuttosto che un altro dipende da numerosi fattori.
Uno di questi è il COP (coefficiente di prestazione) che permette di misurare l’efficienza di una pompa di calore ed è presente all’interno della cosiddetta scheda tecnica. Si tratta di un parametro fondamentale per capire se la pompa di calore scelta consumerà di più o meno rispetto ad un’altra.
Per scegliere la pompa di calore più idonea al miglioramento dell’efficienza energetica di un edificio, puoi usare il software per la certificazione energetica, all’avanguardia sia dal punto di vista tecnologico che normativo, contenente una libreria con oltre 1000 oggetti BIM, definiti per proprietà e caratteristiche tecniche direttamente fornite dall’azienda produttrice.
Cos’è il COP di una Pompa di Calore?
L’acronimo COP sta per coefficient of performance (coefficiente di prestazione) e rappresenta l’efficacia di una pompa di calore, ossia il rapporto tra l’energia termica generata (calore ceduto al mezzo da riscaldare) e l’energia elettrica assorbita. Indica la quantità di energia impiegata dalla macchina per ottenere una certa quantità di calore.
Il COP è variabile a seconda del tipo di pompa di calore e delle condizioni di funzionamento ed ha, in genere, valori prossimi a 3. Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 3 kWh (2580 kcal) di calore al mezzo da riscaldare.
Leggi anche: Specifiche tecniche della pompa di calore Aermec
In generale, per definire il coefficiente di prestazione i produttori adottano un codice che specifica le condizioni operative a cui si riferisce l’efficienza dell’apparecchio, così composto:
- sigla della fonte termica;
- temperatura in °C;
- sigla del fluido termovettore;
- temperatura di mandata.
Le lettere impiegate per identificare la fonte termica sono:
- A per air (aria);
- B per brine (acqua glicolata/terreno);
- W per water (acqua di falda).
Ad esempio, il codice A2W35 indica una pompa di calore aria/acqua con una fonte termica (aria) a 2 °C e un fluido termovettore (acqua) a una temperatura di mandata di 35 °C.
Formula per il Calcolo del COP
Il COP di una pompa di calore può essere calcolato mediante la seguente formula:
COP = energia termica ceduta (kWh)/energia elettrica per produrla (kWh)
Leggi anche: Calore vs. Temperatura: Una Guida Dettagliata
Più il COP è alto, quindi, più energia termica viene erogata, maggiore sarà l’efficienza della pompa di calore e minore il dispendio di energia per riscaldare l’ambiente.
Dunque, il coefficiente sarà tanto maggiore quanto più bassa è la temperatura a cui il calore viene ceduto (nel condensatore) e quanto più alta quella della sorgente da cui viene assorbito (nell’evaporatore).
Valori di Riferimento del COP
Il valore ottimale del coefficiente di prestazione per le pompe di calore di solito parte da 2. Nello specifico:
- per le pompe di calore aria-aria: il COP generalmente varia tra 3 e 4;
- nel caso delle pompe di calore aria-acqua: il COP dovrebbe essere almeno 4, considerando una situazione in cui la sorgente termica (aria) ha una temperatura di 2° e l’acqua raggiunge una temperatura di mandata di 35°;
- per le pompe di calore acqua/acqua: il COP ideale dovrebbe aggirarsi intorno a 5,5, considerando una situazione in cui l’acqua di falda ha una temperatura di 10° e il fluido termovettore (acqua) raggiunge una temperatura di mandata di 35°.
Variazione del COP
Il coefficiente di prestazione di una pompa di calore non è un valore assoluto ma varia in base alla temperatura della fonte da cui assorbe il calore e alla temperatura di mandata, ossia la temperatura che deve raggiungere l’acqua del mio impianto.
La temperatura della fonte termica, cioè aria, acqua, terra, dalla quale viene assorbito il calore, riveste un ruolo importante. Ad esempio, la temperatura dell’aria può variare a seconda delle stagioni, a differenza di quella dell’acqua di falda che rimane costante durante tutto l’anno.
Leggi anche: Pompe di calore Daikin ad alta temperatura: cosa sapere
Questo impatta principalmente sulle pompe di calore aria-acqua, mentre quelle geotermiche sono meno influenzate. Un aumento della temperatura della fonte termica si traduce in un minore consumo di energia elettrica per il riscaldamento ambientale. Al contrario, con il calo delle temperature, il COP diminuisce, comportando un aumento dei consumi della pompa di calore.
Temperatura di Mandata: Un Parametro Chiave
Anche la temperatura di mandata, ovvero la temperatura dell’acqua che scorre nelle tubazioni di alimentazione (in mandata) di un sistema di riscaldamento, costituisce un elemento chiave. Quando si parla di impianti di riscaldamento domestici o industriali, la temperatura di mandata rappresenta un parametro importantissimo.
Essa indica la temperatura dell’acqua che viene immessa nei terminali di riscaldamento (termosifoni, pannelli radianti, ventilconvettori, ecc.) a partire dalla caldaia o da un altro generatore di calore. Una regolazione corretta della temperatura di mandata consente di ottenere il giusto comfort termico, ottimizzare i consumi energetici e garantire la durata dell’impianto di riscaldamento.
La temperatura di mandata è fondamentale in tutti i contesti, dagli appartamenti agli edifici commerciali, fino ai grandi impianti di riscaldamento industriale con esigenze specifiche e complessità maggiori.
Importanza della Temperatura di Mandata
La temperatura di mandata è il valore con cui l’acqua calda lascia il generatore (caldaia, pompa di calore, ecc.) per distribuire il calore ai terminali. Ad esempio, in un impianto tradizionale con termosifoni, l’acqua può uscire dalla caldaia a 70 °C, mentre in un impianto a pavimento radiante, la temperatura sarà molto più bassa (30-40 °C).
La corretta regolazione temperatura caldaia in funzione del tipo di impianto permette:
- di evitare sprechi energetici;
- di ridurre l’usura degli impianti;
- di aumentare la resa dei generatori a condensazione;
- di garantire il benessere abitativo;
- di adattare la risposta dell’impianto alle condizioni climatiche esterne.
Una temperatura troppo alta comporta un consumo eccessivo di combustibile e può portare all’usura prematura delle tubazioni e dei terminali. Viceversa, una temperatura troppo bassa potrebbe non essere sufficiente a riscaldare l’ambiente nei periodi più rigidi.
La temperatura di mandata deve quindi essere equilibrata in modo intelligente, prendendo in considerazione:
- le caratteristiche dell’edificio (isolamento termico, esposizione, superficie);
- le esigenze degli utenti;
- la presenza di un impianto di termoregolazione evoluto;
- la stagione di utilizzo.
Temperature di Mandata per Diversi Sistemi di Riscaldamento
Impianti con termosifoni: I sistemi con termosifoni, soprattutto quelli datati con elementi in ghisa, richiedono temperature di mandata piuttosto alte, solitamente tra i 60 °C e i 75 °C. Questo perché i radiatori tradizionali necessitano di una maggiore differenza termica per trasmettere calore efficacemente all’ambiente. La temperatura acqua caldaia in questi sistemi è elevata proprio per garantire un riscaldamento rapido anche nelle stanze più grandi o disperdenti.
Tuttavia, grazie ai moderni sistemi di termoregolazione climatica e all’uso di caldaie a condensazione, è possibile abbassare la temperatura acqua termosifoni e lavorare con impianti a bassa temperatura. I radiatori a bassa temperatura o i termosifoni bassa temperatura sono appositamente progettati per funzionare con mandata a 45-55 °C, ottenendo comfort simile a quello dei sistemi tradizionali, ma con una maggiore efficienza.
La transizione dai sistemi tradizionali ai sistemi a radiatori acciaio bassa temperatura implica anche una revisione dell’intero progetto impiantistico. Per funzionare correttamente, un termosifone a bassa temperatura deve essere correttamente dimensionato e abbinato a un sistema di regolazione caldaia avanzato. Un buon sistema di controllo permette di impostare correttamente mandata e ritorno termosifoni, mantenendo uno scarto termico (o temperatura differenziale) di circa 15-20 °C.
Riscaldamento radiante: Il riscaldamento a pavimento è un sistema che lavora con basse temperature e ampie superfici di scambio termico. La temperatura riscaldamento a pavimento in mandata si aggira tra i 30 °C e i 38 °C. Questo intervallo garantisce un riscaldamento uniforme e un ottimo comfort termico, con temperature superficiali del pavimento inferiori ai 29 °C, come previsto dalla normativa UNI EN 1264.
La temperatura impianto a pavimento dipende da:
- tipologia dell’edificio (isolamento);
- altezza dei locali;
- tipo di pavimentazione;
- zona climatica;
- presenza o meno di sistemi integrativi come ventilconvettori o radiatori.
La temperatura mandata riscaldamento pavimento può essere controllata da una centralina con curva climatica, che modula la mandata in base alla temperatura esterna. Questo principio prende il nome di regolazione climatica caldaia o curva climatica caldaia. La sua corretta configurazione permette di ottenere un impianto “intelligente” che si adatta automaticamente ai cambiamenti climatici, risparmiando energia.
Un altro vantaggio di questo tipo di impianto è che lavora perfettamente con generatori a bassa temperatura come le pompe di calore, rendendo l’intero edificio più efficiente e sostenibile.
Caldaia: La temperatura caldaia è regolabile tramite la centralina o il termostato. Nei modelli più recenti, è possibile gestire in modo separato la temperatura caldaia termosifoni e la temperatura acqua sanitaria. Questo è fondamentale perché le esigenze di riscaldamento ambientale e produzione di acqua calda non coincidono.
La temperatura acqua caldaia per i termosifoni varia, come detto, tra 60 °C e 75 °C.
La temperatura acqua sanitaria caldaia è ottimale intorno ai 48-50 °C, per evitare sia la proliferazione della Legionella sia rischi di scottature.
Nel caso della temperatura acqua caldaia a condensazione, è fondamentale mantenere la mandata sotto i 55 °C per ottenere la condensazione del vapore nei fumi e aumentare il rendimento. Le temperature fumi caldaia a condensazione più basse sono proprio uno dei segnali del buon funzionamento.
Una gestione oculata delle temperature caldaia consente di sfruttare appieno i vantaggi di questa tecnologia, riducendo sia i consumi di gas sia le emissioni di CO2.
Pompe di Calore e Basse Temperature
Le pompe di calore sono ideali per impianti di riscaldamento a bassa temperatura, come i pannelli radianti e i radiatori bassa temperatura. In genere, lavorano bene con temperatura mandata caldaia o pompa intorno ai 45-55 °C. La temperatura pompa di calore è spesso inferiore a quella di una caldaia a gas, motivo per cui è importante adattare l’impianto (ad esempio con radiatori acciaio bassa temperatura o pavimenti radianti).
Il loro rendimento stagionale (SCOP) è molto più alto, e con il supporto di mantenitori di temperatura e sistemi di controllo intelligenti, è possibile mantenere livelli di efficienza costanti durante tutto l’anno.
Regolazione della Temperatura Ideale
Un corretto controllo di temperatura prevede:
- un buon termometro per caldaia per il monitoraggio;
- una impostazione temperatura caldaia differenziata per riscaldamento e acqua sanitaria;
- una regolazione temperatura acqua caldaia automatizzata o con valvole termostatiche;
- l’uso di mantenitori di temperatura e sistemi evoluti per la regolazione climatica caldaia;
- il controllo della curva climatica caldaia condensazione per evitare picchi inutili.
Una temperatura scorrevole e adattiva permette di mantenere comfort e risparmio, evitando anche che la temperatura della caldaia superi i valori consigliati.
Acqua Sanitaria e Boiler
Il comfort quotidiano dipende anche dalla corretta temperatura boiler. La temperatura acqua rubinetto deve essere tra 45 e 50 °C ed esistono alcuni impianti che permettono di impostare la regolazione temperatura acqua sanitaria separatamente. L’efficienza energetica è strettamente legata anche alla temperatura boiler acqua calda: un impianto ben gestito, con accumulo adeguato, garantisce disponibilità costante di acqua calda anche in presenza di più utenze simultanee.
Con un impianto a pannelli radianti a pavimento l’acqua tecnica deve restare tra i 30 e i 35°C. Conviene impostare la temperatura a 30°C e verificare se si ottiene il comfort desiderato. Con i ventilconvettori o fancoil, la temperatura varia invece tra i 40 e i 50°C. Con un impianto a radiatori ben dimensionato, infine, la temperatura può normalmente variare tra 50 e 60°C.
Ad esempio, Vitocal 250 -A e Vitocal 252-A sono pompe di calore di nuova concezione in classe energetica A+++ che, grazie all’utilizzo del gas refrigerante propano, raggiungono temperature fino a 70°C con -10°C esterni. Si contraddistinguono per il serbatoio di accumulo per l’acqua calda sanitaria da 190 litri (260 litri a 40°C ). Lavorando in “mantenimento” in modo continuativo, la pompa di calore consuma meno.
Importanza della Temperatura di Mandata per l'Efficienza Energetica
I consumi energetici dell’impianto di riscaldamento e il comfort domestico dipendono anche da un elemento importante: la temperatura di mandata dell’acqua. Se ti accorgi che gli ambienti non si risaldano abbastanza, nonostante l’impianto funzioni per molte ore al giorno, e che i consumi sono elevati, la causa potrebbe essere proprio una temperatura di mandata caldaia non corretta.
L’acqua calda sanitaria e quella di riscaldamento vanno impostate all’interno di un preciso intervallo di temperature, per garantire il comfort e il risparmio energetico. Ecco le regole e qualche piccolo consiglio. Una pompa di calore per termosifoni è conveniente se il rendimento del sistema resta alto garantendo il giusto comfort.
Dopo essere stata riscaldata dal generatore di calore (caldaia, caldaia ibrida, pompa di calore, caldaia a legna o pellet), l’acqua di mandata viene convogliata attraverso i tubi fino ai terminali di riscaldamento, dove cede parte del calore raffreddandosi, prima di ritornare al punto di partenza e ricominciare il ciclo. Questa acqua che torna alla caldaia è la cosiddetta “acqua di ritorno”, che chiaramente è più fredda di quella di mandata. Il differenziale tra la temperatura (ΔT) dell’acqua di mandata e quella di ritorno è un altro fattore che condiziona l’efficienza del sistema e dipende anche dai terminali di diffusione del calore utilizzati.
Ricorda: le temperature di mandata negli impianti di grandi dimensioni devono tenere conto anche delle dispersioni delle reti di distribuzione, quindi della perdita di temperatura dall’uscita dalla centrale termica fino al terminale più lontano. A parità di potenza termica da trasferire ai terminali, quindi negli ambienti, se la differenza tra la temperatura di mandata e quella di ritorno è elevata può circolare meno acqua attraverso l'impianto.
Tipo e dimensioni dei terminali di riscaldamento: la regola generale è che la temperatura diminuisce all'aumentare delle dimensioni delle superfici riscaldanti. Tipo di generatore di calore: è importante sottolineare che valori bassi della temperatura di mandata sono indicati sia per le pompe di calore che per le moderne caldaie a condensazione.
Una pompa di calore, infatti, funziona in modo particolarmente efficiente ed economico se la differenza tra la temperatura della fonte di energia rinnovabile (aria, acqua, terreno) e quella del fluido termovettore è contenuta, perché il compressore deve lavorare di meno consumando meno elettricità. Per quando riguarda le caldaie a condensazione, tale tecnologia utilizza l’acqua di ritorno per raffreddare i fumi di scarico caldi e farli arrivare al punto in cui il vapore acqueo si condensa.
Pompe di Calore ad Alta Temperatura
L’utilizzo di pompe di calore ad alta temperatura per il riscaldamento degli edifici consente di superare importanti criticità in molte situazioni nelle quali una pompa di calore “tradizionale”, a bassa temperatura, non troverebbe la sua collocazione ideale. Lo sviluppo tecnologico e l’utilizzo di nuovi gas refrigeranti sostenibili e con alte proprietà termodinamiche permettono di ampliare il campo di applicazione di questi sistemi, con potenzialità particolarmente interessanti per il settore civile dei condomini e per quello commerciale.
Quando, invece, una pompa di calore è ad alta temperatura? Una precisa definizione dal punto di vista normativo non esiste. La norma tecnica Uni En 14511-2: 2018 considera “ad alta temperatura” i sistemi aria-acqua e acqua-acqua con una temperatura di mandata in uscita a 65 °C. Di fatto, dal punto di vista termodinamico, la pompa di calore può funzionare in maniera efficiente con qualsiasi condizione climatica “standard” e anche quando sono richieste alte temperature di mandata.
Le pompe di calore tradizionali, specialmente quelle di ultima generazione con i nuovi gas refrigeranti, consentono normalmente di produrre acqua fino a 55-60 °C°. Si tratta di temperature più che sufficienti a raggiungere il comfort di riscaldamento nella maggioranza del territorio italiano, specialmente nei casi in cui l’edificio è ben isolato.