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Confronto annuo fra pompe di calore
Il COP di targa non dice quanto si spende. Una macchina passa quasi tutta la stagione a carico parziale e a temperature miti, non nella notte più fredda dell'anno. Qui la stagione si divide in classi di temperatura esterna, si calcola il ciclo in ciascuna e si sommano tutte le ore.
Quanto conta la temperatura di mandata
Stesso edificio, stesso clima, stessa macchina — la prima delle tre. Cambia solo il terminale, cioè a che temperatura bisogna consegnare il calore.
| Terminale | mandata °C |
SCOP | energia kWh |
spesa €/anno |
caldaia €/anno |
|---|---|---|---|---|---|
| pavimento radiante | 32 | 4,70 | 3.185 | 796 | 1.527 |
| ventilconvettori | 42 | 3,97 | 3.767 | 942 | 1.527 |
| radiatori sovradimensionati | 50 | 3,52 | 4.249 | 1.062 | 1.536 |
| radiatori tradizionali | 65 | 2,87 | 5.219 | 1.305 | 1.586 |
È la tabella che risponde alla domanda vera di chi deve decidere: prima di cambiare la caldaia conviene cambiare i terminali, o isolare. Una pompa di calore sui radiatori a 65 °C lavora male e può costare quanto il gas; la stessa macchina su un pavimento radiante dimezza la bolletta.
Come funziona il metodo dei bin
Si divide la stagione in classi di temperatura esterna larghe un grado — i «bin» — e per ciascuna si conta quante ore ci cadono. Poi, in ogni classe, si calcola il carico dell'edificio e il ciclo della macchina in quelle condizioni, e si somma l'energia. Alla fine
È una media pesata sulle energie, non sulle ore: le condizioni in cui si consuma di più pesano di più. E non è la media dei COP — è il reciproco della media dei reciproci, che è sempre più bassa. Chi fa la media aritmetica dei COP sbaglia per eccesso.
Da dove viene il clima
Dai dati provinciali del DPR 412/93, che sono quelli della pagina dei dati climatici: i gradi giorno e la zona, che fissa la durata convenzionale della stagione. Da lì si ricava la temperatura media del periodo. Per passare dalla media alla distribuzione servono due ipotesi, che sono i due campi in fondo al modulo: che la temperatura media giornaliera segua una sinusoide annuale con minimo a metà gennaio, e che intorno a quella ci sia una dispersione da un giorno all'altro di qualche grado. La media annua non si sceglie: si ricava imponendo che i gradi giorno tornino quelli tabulati.
La dispersione non è un dettaglio. Senza, la stagione non avrebbe giorni di gelo — avrebbe solo il suo andamento medio — e sparirebbe proprio la coda in cui una pompa di calore lavora peggio e in cui entra la resistenza elettrica.
Le ore si contano ventiquattro al giorno, non quelle di accensione consentite dal DPR: l'edificio disperde calore anche a impianto spento, e i gradi giorno sono definiti proprio sulla media giornaliera. Il limite di legge dice quando si può accendere, non quando si perde calore.
Che cosa c'è dentro il COP istantaneo
Il ciclo vero e proprio, calcolato con l'equazione di stato, più tre correzioni che nella realtà pesano molto e che quasi nessun conto a mano considera.
Lo sbrinamento. Con aria fra −7 e +7 °C la batteria esterna va sotto zero e si copre di brina: ogni tanto la macchina inverte il ciclo per scioglierla, spendendo energia e smettendo di scaldare. Qui si applica una perdita del 10 % in quella fascia. Sotto i −7 °C l'aria è così secca che il problema quasi sparisce; una macchina geotermica non ce l'ha affatto.
Il carico parziale. Una macchina a gradini accende e spegne, e ogni riavvio costa: si usa il coefficiente di degrado 0,9 della UNI EN 14825. Una a inverter modula e non perde niente finché resta sopra il 30 % circa della sua potenza; sotto, ricomincia a fare cicli anche lei. Nella realtà una macchina che modula guadagna a carico parziale, perché gli scambiatori lavorano più larghi e i salti di temperatura si stringono: qui quel guadagno non si conta, quindi i numeri delle macchine a inverter sono prudenti.
L'integrazione elettrica. La resa di una pompa di calore ad aria cala proprio quando il carico cresce — il compressore aspira sempre lo stesso volume, ma di vapore via via più rarefatto. Se la macchina è dimensionata sopra la temperatura di progetto, nelle giornate fredde la differenza la fa una resistenza, che ha COP uno. È la scorciatoia che manda all'aria lo SCOP di una macchina ottima, e nella tabella si vede bene.
Quanto fidarsi
Il clima è ricostruito, non misurato: è coerente con i gradi giorno, non con l'anno tipo della stazione meteorologica più vicina. Per confrontare macchine fra loro va bene, perché l'errore è lo stesso per tutte; per una diagnosi energetica no, lì servono i dati orari veri.
Le macchine sono cicli teorici, non prodotti: non ci sono le mappe prestazionali dei compressori reali, né le perdite di carico, né i consumi dei ventilatori e delle pompe di circolazione — che su una macchina ad aria valgono qualche punto percentuale di SCOP. Lo SCOP calcolato qui non è lo SCOP dichiarato ai sensi della UNI EN 14825, che si misura in laboratorio su punti di prova stabiliti e con un clima di riferimento fissato dalla norma.
Manca l'acqua calda sanitaria, che su un edificio ben isolato può essere metà del consumo annuo e che una pompa di calore produce con un COP molto peggiore, perché deve arrivare a 50-55 °C tutto l'anno. E manca il raffrescamento estivo, che è la stessa macchina girata e che cambia la convenienza del confronto con la caldaia, la quale d'estate non serve a niente.
Infine, il confronto economico è sui soli costi di esercizio: niente costo di acquisto, niente installazione, niente incentivi, niente manutenzione — e sono tutte voci che, su quindici anni, pesano quanto la bolletta.
Che cosa è questo strumento, e che cosa non è
È materiale didattico. Serve a vedere come si muovono le cose — raddoppio la massa e cosa guadagno, sposto un parametro e dove va il risultato — e a far capire un procedimento che altrimenti resta una formula sul quaderno. I metodi di calcolo sono quelli delle norme citate; le costanti che vengono dalle norme sono riportate fedelmente, perché una costante sbagliata insegnerebbe una cosa sbagliata.
Ma i modelli sono semplificati, e ogni pagina dice i suoi: dove si calcola invece di misurare, dove si usa un valore tipico invece di un dato di prova, dove la norma distingue casi che qui sono accorpati. Lo scarto rispetto a una misura in opera è di qualche decibel, e in acustica qualche decibel è la differenza fra un collaudo passato e uno fallito.
Quindi: non si firma niente con questi numeri. Una valutazione previsionale si fa con i dati di prova dei prodotti che si installano davvero, con il modello dettagliato dove serve, e da parte di chi se ne assume la responsabilità. Qui si impara come funziona.