COP della pompa di calore
Il coefficiente di prestazione per la valutazione dell'efficienza
Circa il 40% dei proprietari di case in edifici di nuova costruzione sceglie di installare una pompa di calore. Tenuto conto dell'aumento dei prezzi e degli altri svantaggi dei combustibili fossili come il gas e il petrolio, si tratta comunque di un'opzione interessante anche per gli edifici esistenti. L'elevata efficienza delle pompe di calore è certamente uno degli aspetti più interessanti. Per poter confrontare meglio diversi modelli dello stesso tipo è possibile utilizzare il COP, o coefficiente di prestazione (Coefficient of Performance).
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Poiché la pompa di calore sfrutta il calore disponibile a costo zero nell'ambiente, il solo costo da sostenere è quello dell'energia elettrica utilizzata per tenerla in funzione (se non la si produce autonomamente con un impianto fotovoltaico).
Per poter valutare l'efficienza di una pompa di calore è necessario conoscere il COP. Questo valore è anche un parametro indicativo della compatibilità ambientale dell'impianto di riscaldamento. Maggiore è il coefficiente di prestazione, minore è il consumo di corrente elettrica della pompa di calore. Questo consente di risparmiare energia e di ridurre le emissioni di CO2. Infine, ma non meno importante, si riducono anche i costi di riscaldamento.
Analogamente al coefficiente di lavoro annuo (CLA), anche il COP di una pompa di calore mette in relazione l'energia termica resa con l'energia elettrica necessaria a produrla. Il coefficiente di prestazione si riferisce sempre a una determinata condizione di esercizio che dipende da due parametri del sistema di riscaldamento: la temperatura di mandata del sistema di riscaldamento e la temperatura dell'energia disponibile nell’ambiente. Pertanto il valore consente un confronto esaustivo dell'efficienza delle pompe di calore.
Il CLA tiene invece conto di diverse grandezze di riferimento, poiché naturalmente le condizioni di esercizio variano nel corso dell'anno. Questo indice è quindi più pratico.
Mentre il coefficiente di lavoro annuo dipende da numerosi singoli fattori e non viene fornito come dato generale, normalmente è possibile trovare il COP nella scheda tecnica della pompa di calore.
La formula per calcolare il COP di una pompa di calore è:
COP = energia termica ceduta (kWh) / energia elettrica necessaria per produrla (kWh)
Il risultato è un coefficiente di prestazione che consente di valutare l'efficienza di una pompa di calore. È bene conoscere il COP soprattutto quando si confrontano modelli di produttori diversi. A un valore maggiore corrisponde un'efficienza maggiore. Di conseguenza, i costi operativi sono inferiori.
Per determinare l'efficienza di una pompa di calore, è necessario considerare i due parametri menzionati:
Temperatura della sorgente termica
A seconda del tipo di pompa di calore, le sorgenti termiche hanno temperature anche molto diverse. L’energia utilizzata può provenire dal terreno, dall'aria ambiente o dall'acqua di falda. Mentre ad esempio l’acqua di falda mantiene lo stesso livello di temperatura tutto l'anno, la temperatura dell'aria ambiente può cambiare a seconda della stagione.
Questo influisce sul COP, perché maggiore è la temperatura di uscita della sorgente termica, minore è il consumo di energia elettrica della pompa di calore.
Temperatura di mandata dell'impianto di riscaldamento
Anche la temperatura di mandata influisce sull'efficienza, ovvero sul COP. Più è bassa, minori sono i consumi di energia elettrica della pompa di calore. Di conseguenza, minore è la temperatura di mandata, maggiore è il COP della pompa di calore.
Questo è anche uno dei motivi principali per cui le pompe di calore abbinate a sistemi di riscaldamento a pavimento funzionano ancora meglio di quelli con i classici radiatori. Infatti i sistemi di riscaldamento a pavimento richiedono una temperatura di mandata ridotta.
Negli edifici di nuova costruzione o negli edifici esistenti ben isolati è generalmente sufficiente una temperatura di mandata di 30-35 °C . In tutti gli altri casi le pompe di calore con temperature di mandata fino a 55 °C possono garantire ambienti confortevoli e acqua calda in modo molto efficiente.
Sebbene anch’essa influisca sul COP, la temperatura di ritorno dell'impianto di riscaldamento non viene solitamente indicata come valore separato. Questo perché, ai sensi della norma EN 14511, dovrebbe misurare costantemente circa 5 °C in meno rispetto alla temperatura di mandata e quindi dovrebbe regolarsi di conseguenza.
Per specificare il COP di una pompa di calore, i produttori utilizzano solitamente una codifica che indica a quale condizione di esercizio operativo si riferisce l'efficienza dell'apparecchio. Come già indicato, il valore dipende sia dalla temperatura della sorgente termica che dalla temperatura di mandata dell'impianto di riscaldamento.
Le lettere seguenti identificano le sorgenti termiche:
- A per Air (aria)
- B per Brine (acqua glicolata / terreno)
- W per Water (acqua di falda)
Il codice si compone come segue:
Sigla della sorgente termica + temperatura in °C + sigla del fluido termovettore + temperatura di mandata
Segue un esempio:
- A2W35 indica una pompa di calore aria/acqua la cui sorgente termica (aria) ha una temperatura di 2 °C e il cui fluido termovettore (acqua) ha una temperatura di mandata di 35 °C.
- B0W35 indica una pompa di calore acqua glicolata/acqua la cui sorgente termica (acqua glicolata) ha una temperatura di 0 °C e il cui fluido termovettore (acqua) ha una temperatura di mandata di 35 °C.
- W10W50 indica una pompa di calore acqua/acqua la cui sorgente termica (acqua di falda) ha una temperatura di 10 °C e il cui fluido termovettore (acqua) ha una temperatura di mandata di 50 °C.
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Leggendo il COP indicato dal produttore sulla scheda tecnica di una pompa di calore, è possibile classificare il valore del coefficiente di prestazione utilizzando i seguenti valori di riferimento:
- Le pompe di calore aria/acqua dovrebbero avere un COP pari almeno a 4 per A2W35
- Le pompe di calore acqua glicolata/acqua dovrebbero avere un COP pari almeno a 4,5 per B0W35
- Le pompe di calore acqua/acqua dovrebbero avere un COP pari almeno a 5,5 per W10W35
Come abbiamo già detto, le pompe di calore con un COP elevato sono più vantaggiose. Tuttavia, non dobbiamo dimenticare che il codice si riferisce sempre solo a una condizione di esercizio ben definita, che dipende dal livello di temperatura dell'impianto di riscaldamento. Eventuali scostamenti da questi valori si riflettono quindi sul COP.
Poiché le condizioni generali durante il funzionamento possono essere molto diverse (e variare nel corso dell'anno), il COP non è adatto per confrontare tipi diversi di pompe di calore. A questo scopo è necessario utilizzare il CLA. Tuttavia, per confrontare direttamente l’efficienza di pompe di calore dello stesso tipo in condizioni di esercizio identiche, è anche possibile utilizzare il COP.
Come è possibile valutare l'efficienza della propria pompa di calore?
Anche se utilizzano in larga misura l'energia ambientale gratuita e a emissioni zero, per funzionare pienamente le pompe di calore hanno comunque bisogno di energia elettrica. Dall’esempio di calcolo che segue è possibile vedere che il consumo di energia elettrica di una pompa di calore è comunque basso:
- Un'abitazione unifamiliare con un fabbisogno termico di 6.000 kWh all'anno viene riscaldata con una pompa di calore aria/acqua.
- Il coefficiente di lavoro annuo della pompa di calore è 4,1.
- Il fabbisogno di energia elettrica è di 1.463 kWh all'anno.
- Considerando un costo dell'energia elettrica a partire da 30 centesimi per kilowattora, i costi di riscaldamento partono da 378 euro.
- Se per la pompa di calore si utilizza l'energia solare autoprodotta, i costi di riscaldamento diminuiscono ulteriormente.
Rispetto ai sistemi di riscaldamento convenzionali, una pompa di calore efficiente consente quindi di risparmiare sui costi dell'energia, produce meno CO2 e non genera emissioni.
Per confrontare pompe di calore dello stesso tipo è possibile utilizzare il COP
Per i tecnici e i consumatori, il COP è importante soprattutto per confrontare l'efficienza dei diversi modelli di un particolare tipo di pompa di calore. Maggiore è il valore, minore è il consumo di energia e maggiore è l'efficienza della macchina. Il COP non serve invece per confrontare tipi di pompe di calore diversi, perché questo coefficiente di prestazione si riferisce sempre a condizioni di esercizio predefinite. Per confrontare tra loro sistemi di pompe di calore diversi, il coefficiente di lavoro annuo o CLA è più significativo.