Pompe di calore e verifica del rendimento

La verifica del rendimento delle pompe di calore misura temperature, portate e potenza elettrica assorbita per valutare il coefficiente di prestazione, cioè il rapporto tra calore reso ed energia consumata, e l’efficienza reale dell’impianto. Una pompa di calore trasferisce calore da una sorgente a bassa temperatura a un ambiente da riscaldare, consumando energia elettrica: la sua convenienza dipende da quanto calore fornisce per ogni unità di energia assorbita. Questo rapporto è il coefficiente di prestazione, o COP: più è alto, più la pompa è efficiente. Il COP dichiarato vale in condizioni di prova standard, ma quello reale dipende dalle temperature di lavoro effettive, per cui verificarlo sul campo richiede di misurare le grandezze in gioco. Questa pagina spiega come si verifica il rendimento di una pompa di calore.

Questa pagina appartiene all’area Impianti termici, HVAC e refrigerazione ed è una guida alla verifica dell’efficienza delle pompe di calore.

Cosa è il rendimento di una pompa di calore

Una pompa di calore non produce calore bruciando un combustibile, ma lo trasferisce da una sorgente a temperatura più bassa, come l’aria esterna, l’acqua o il terreno, all’ambiente da riscaldare, usando energia elettrica per far funzionare il ciclo. Il suo grande vantaggio è che il calore reso può essere molto maggiore dell’energia elettrica consumata, perché gran parte del calore è semplicemente spostato dalla sorgente. Il coefficiente di prestazione, o COP, esprime proprio questo: è il rapporto tra il calore reso e l’energia elettrica assorbita nello stesso tempo. Un COP di valore elevato significa che per ogni unità di energia elettrica la pompa fornisce più unità di calore, con grande efficienza. Il punto cruciale è che il COP non è fisso: dipende fortemente dalle temperature di lavoro, cioè dalla differenza tra la temperatura della sorgente e quella a cui si fornisce il calore. Più questa differenza è grande, più la pompa fatica e più il COP cala. Per questo il COP dichiarato dal costruttore, valido in condizioni di prova standard, può differire da quello reale nelle condizioni effettive di un impianto, che variano con la stagione e con le temperature di mandata. Verificare il rendimento reale richiede quindi di misurare le grandezze da cui il COP dipende, per valutare l’efficienza effettiva e diagnosticare eventuali cali di prestazione.

Come si verifica il rendimento

Verificare il rendimento significa misurare il calore reso e l’energia elettrica assorbita, per calcolarne il rapporto. Il calore reso si ricava misurando le temperature del fluido, tipicamente acqua, in mandata e ritorno, e la sua portata: la differenza di temperatura moltiplicata per la portata e per le proprietà del fluido dà la potenza termica fornita. Le temperature si misurano con sonde a contatto o a immersione, la portata con misuratori dedicati. L’energia elettrica assorbita si misura con strumenti di misura elettrica, rilevando la potenza in ingresso alla pompa. Il rapporto tra potenza termica e potenza elettrica dà il COP nelle condizioni del momento. Vanno registrate anche le temperature delle sorgenti e di mandata, perché il COP va sempre riferito a esse: un COP va confrontato con quello atteso a quelle temperature, non in assoluto. La misura va fatta con l’impianto in funzionamento stabile. Per una valutazione più completa si possono registrare le grandezze nel tempo con datalogger, per stimare il rendimento stagionale, che tiene conto delle diverse condizioni durante l’anno. Confrontando il COP reale con quello atteso si valuta l’efficienza effettiva e si individuano eventuali cali dovuti a scambiatori sporchi, carica errata o altri problemi. Eseguendo la verifica con misure corrette, si conosce il rendimento reale della pompa di calore e se ne controlla l’efficienza nel tempo.

Grandezza	Serve a
Temperature e portata	Calcolare il calore reso
Potenza elettrica	Energia assorbita
Temperature sorgenti	Riferire il COP

Affidabilità della verifica

Per una verifica del rendimento affidabile contano la misura corretta di temperature, portata e potenza elettrica, il riferimento alle temperature di lavoro e il funzionamento stabile. Le temperature di mandata e ritorno vanno misurate con sonde tarate, la portata con misuratori adatti, per calcolare il calore reso; la potenza elettrica con strumenti di misura elettrica. Il COP, rapporto tra calore reso ed energia assorbita, va sempre riferito alle temperature delle sorgenti e di mandata, e confrontato con quello atteso a quelle condizioni. La misura va fatta con l’impianto stabile, e per il rendimento stagionale conviene registrare le grandezze nel tempo. I cali rispetto all’atteso vanno interpretati per individuarne la causa. Grazie a una verifica con misure corrette e riferite alle condizioni di lavoro, si valuta il rendimento reale delle pompe di calore, se ne controlla l’efficienza e si individuano i problemi che la riducono.

• La pompa sposta calore usando energia elettrica.
• Il COP è calore reso diviso energia assorbita.
• Il COP dipende dalle temperature di lavoro.
• Si misurano temperature, portata e potenza.
• Il COP va riferito alle sue condizioni.

Dall’applicazione allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Impianti termici, HVAC e refrigerazione del ramo Applicazioni di misura e controllo, ed è collegato alla manutenzione degli impianti frigoriferi e alla diagnosi energetica degli edifici.

Nel catalogo gli strumenti per temperatura, portata e misura elettrica fanno capo alla temperatura e termografia, ad aria, clima, gas ed emissioni e agli strumenti elettrici, acustici, ottici e da laboratorio, nel Catalogo prodotti. Se devi verificare il rendimento di una pompa di calore, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.