I dati relativi alle prestazioni di una pompa di calore possono fornire informazioni ben più dettagliate rispetto alla potenza nominale indicata sulla targhetta del prodotto. Una pompa di calore con una potenza nominale di 9 kW non eroga necessariamente 9 kW quando la temperatura esterna scende a -15 °C.
Ecco perché i dati relativi alle prestazioni delle pompe di calore sono fondamentali nella scelta di un’unità per un progetto in un clima freddo. La potenza indicata nel nome del prodotto o in una brochure di base si basa solitamente su specifiche condizioni di prova. Se si modifica la temperatura esterna o la temperatura dell’acqua richiesta, il risultato può variare.
Per installatori, distributori e responsabili degli acquisti, la domanda fondamentale è semplice: quanta energia termica è in grado di fornire l’unità nelle condizioni specifiche del progetto?
Utilizzo dei dati sulle prestazioni delle pompe di calore per la scelta in climi freddi
Quando si esamina una tabella delle prestazioni, controllare innanzitutto la temperatura esterna.
Un impianto può avere una potenza nominale di 9 kW in condizioni di prova moderate, ma un edificio richiede normalmente una maggiore quantità di calore proprio quando le temperature sono più rigide. Ai fini della scelta delle apparecchiature, il dato più significativo è quindi la potenza disponibile alla temperatura esterna prevista dal progetto.
Il modello JMU90HC di JNOD ne è un buon esempio. Si tratta di una pompa di calore monoblocco da 9 kW con refrigerante R290 e scarico superiore, ma la sua potenza dichiarata varia al diminuire della temperatura esterna.
Con una temperatura dell'acqua in uscita di 35 °C, la potenza termica dichiarata è:
| Temperatura esterna | Potenza termica |
|---|---|
| 5°C | 9,10 kW |
| -15 °C | 6,86 kW |
| -25°C | 5,61 kW |
Il nome del modello rimane lo stesso. La potenza termica disponibile invece cambia.
Quindi, quando un prodotto viene descritto come una “pompa di calore da 9 kW”, la domanda successiva dovrebbe essere:
9 kW a quale temperatura esterna e a quale temperatura dell'acqua?
Per il dimensionamento in climi freddi, il PNNL raccomanda di utilizzare i dati di prestazione estesi forniti dal produttore e di confrontare la potenza disponibile con il carico termico di progetto dell’edificio, anziché basarsi esclusivamente sulla potenza indicata sulla targhetta. Si vedano le linee guida del PNNL sul dimensionamento delle pompe di calore nei climi freddi.
Controlla la temperatura dell'acqua
La temperatura esterna è solo una parte del quadro.
Una pompa di calore che eroga acqua a 35 °C funziona in condizioni diverse rispetto alla stessa unità che eroga acqua a 55 °C. Questa differenza è rilevante per gli impianti che utilizzano riscaldamento a pavimento, radiatori o emettitori misti.
I dati relativi al modello JMU90HC lo dimostrano chiaramente. A una temperatura esterna di -15 °C, la sua potenza termica dichiarata diventa:
| Temperatura dell'acqua in uscita | Potenza termica |
|---|---|
| 35 °C | 6,86 kW |
| 45 °C | 5,73 kW |
| 55 °C | 5,41 kW |
A -25 °C, la potenza dichiarata è di 5,61 kW con acqua a 35 °C, 4,45 kW a 45 °C e 3,91 kW a 55 °C.
Questo è un aspetto importante quando si confrontano le apparecchiature. Un progetto che richiede acqua a 55 °C non può basarsi sul valore prestazionale di 35 °C semplicemente perché è più alto.
Il rapporto tra la temperatura dell’acqua in uscita e le prestazioni dell’impianto è trattato in modo più approfondito nel JNOD’s Guida alla temperatura di mandata delle pompe di calore per installatori.
Il COP è utile solo nelle condizioni di prova previste
Il COP è spesso il dato che gli acquirenti notano per primo, ma è facile confrontarlo in modo errato.
Il calcolo è semplice:
COP = Potenza termica ÷ Potenza elettrica assorbita
La cosa importante è la condizione che sta alla base del numero.
Per il modello JMU90HC, il COP pubblicato con acqua in uscita a 35 °C è:
| Temperatura esterna | COP |
|---|---|
| 5°C | 4.70 |
| -15 °C | 2.33 |
| -25°C | 1.72 |
Con una temperatura dell'acqua in uscita di 55 °C, il COP varia da 3,10 a 5 °C a 1,66 a -15 °C e a 1,18 a -25 °C.
Pertanto, se due pompe di calore presentano valori di COP diversi, è opportuno verificare le condizioni di prova prima di metterle a confronto.
Utilizza lo stesso: Temperatura esterna + temperatura dell'acqua in uscita + condizioni di prova
per entrambi i prodotti. Un COP misurato a una temperatura esterna di 7 °C e una temperatura dell'acqua di 35 °C non dovrebbe essere confrontato direttamente con un COP misurato a -15 °C e una temperatura dell'acqua di 55 °C.
Per ulteriori dati operativi, consultare il Pompa di calore a soffio dall'alto JNOD JMU90HC R290.
Verificare la temperatura di progetto prima di scegliere il modello
Un edificio non mantiene per tutto l'inverno la temperatura esterna prevista in fase di progettazione.
La temperatura di progetto è il parametro utilizzato per determinare il fabbisogno termico dell'edificio durante la stagione fredda. Essa varia a seconda della località e del metodo di progettazione.
Ciò offre agli installatori un modo pratico per utilizzare una tabella delle prestazioni.
Immaginiamo un progetto con un carico termico calcolato di 6 kW a -15 °C. Una pompa di calore da 9 kW potrebbe sembrare sufficientemente potente. Il passo successivo consiste nel verificare la sua potenza dichiarata all’indirizzo: -15 °C di temperatura esterna e al temperatura dell'acqua richiesta dall'impianto di riscaldamento.
Per il modello JMU90HC, la potenza dichiarata a -15 °C è di 6,86 kW con acqua in uscita a 35 °C, mentre è di 5,41 kW con acqua in uscita a 55 °C.
Questa differenza può influire sulla scelta dell'attrezzatura.
Il PNNL raccomanda questo tipo di confronto per la scelta delle pompe di calore in climi freddi: confrontare i dati di prestazione estesi forniti dal produttore con il carico termico di progetto dell'edificio.
Non confondere il limite operativo con la capacità termica
Questa specifica può facilmente dare adito a fraintendimenti.
Se una pompa di calore è indicata come funzionante fino a una temperatura di -25°C, che indica il limite di funzionamento specificato. Ciò non significa che l'unità raggiungerà la propria potenza nominale a -25 °C.
Il modello JMU90HC illustra bene la differenza. Le sue prestazioni dichiarate si estendono fino a -25 °C, ma la potenza termica disponibile a quella temperatura è inferiore rispetto a quella a 5 °C.
Quindi, quando vedi:
Intervallo di funzionamento: fino a -25 °C
Cerca anche la tabella delle capacità.
L'intervallo di funzionamento indica se l'unità può funzionare in quelle condizioni. La tabella delle prestazioni indica la potenza disponibile.
Di JNOD soluzioni con pompe di calore per climi freddi sono destinati a progetti in cui le basse temperature esterne rappresentano un fattore determinante nella scelta del prodotto.
Anche la capacità minima è importante
La selezione per i climi freddi non riguarda solo il giorno più freddo.
La maggior parte della stagione di riscaldamento si svolge normalmente a temperature esterne superiori a quelle di progetto. Una pompa di calore a inverter deve quindi ridurre la propria potenza man mano che il carico dell'edificio diminuisce.
È proprio in questi casi che la capacità minima si rivela utile.
Un'unità in grado di far fronte al carico in una giornata molto fredda potrebbe comunque dover funzionare a una potenza molto inferiore in condizioni climatiche più miti. Se la capacità minima è troppo elevata per l'applicazione, il funzionamento a cicli può diventare un problema.
Ecco perché il PNNL raccomanda inoltre di tenere conto sia della potenza termica massima che di quella minima nella scelta delle pompe di calore a potenza variabile.
Per un installatore, è opportuno controllare entrambi i lati:
L'unità è in grado di far fronte al carico di picco?
È in grado di ridurre la potenza a sufficienza quando l'edificio ha bisogno di meno calore?
Come interpretare una tabella delle prestazioni per un progetto reale
Un modo semplice per lavorare con una tabella delle prestazioni è quello di partire da una condizione di progetto reale.
Ad esempio:
Temperatura esterna di progetto: -15 °C
Temperatura richiesta dell'acqua in uscita: 45 °C
Carico termico dell'edificio: 6 kW
Ora verifica il modello selezionato in quelle condizioni.
Per il modello JMU90HC, la potenza termica dichiarata a -15 °C e con acqua in uscita a 45 °C è 5,73 kW, con un COP pari a 1.95.
Ciò dimostra immediatamente che il modello non fornisce lo stesso rendimento a -15 °C rispetto a quello che fornisce alle condizioni nominali.
A questo punto, l’installatore può esaminare il resto del sistema:
- È possibile ridurre la temperatura dell'acqua richiesta?
- Gli elementi riscaldanti sono dimensionati correttamente?
- Esiste un altro modello più adatto?
- È necessario il riscaldamento ausiliario?
- L'unità selezionata dispone di un intervallo di modulazione sufficiente?
La tabella delle prestazioni riporta i dati necessari per tale valutazione.
Cosa succede durante lo sbrinamento?
In condizioni climatiche fredde e umide, sullo scambiatore di calore esterno può formarsi del ghiaccio.
La pompa di calore deve quindi eseguire un ciclo di sbrinamento per rimuovere il ghiaccio. Durante lo sbrinamento, l’unità non funziona allo stesso modo di quando è in modalità di riscaldamento normale, pertanto la potenza termica e il consumo energetico a breve termine possono variare.
Questo è uno dei motivi per cui è opportuno evitare di considerare un singolo dato relativo alle basse temperature come un valore costante per l'intero inverno.
Per un progetto in un clima freddo, vale la pena chiedere al produttore informazioni sul sistema di sbrinamento, oltre che sulla potenza dichiarata e sul COP.
Anche la progettazione complessiva dell'impianto è importante. La temperatura di mandata, i terminali di riscaldamento, i sistemi di regolazione e l'alimentazione elettrica devono essere tutti compatibili con la pompa di calore scelta.
Per i progetti in cui l'unità esterna dispone di uno spazio di installazione limitato, JNOD offre anche soluzioni con pompe di calore per spazi ridotti utilizzando lo scarico dell'aria dall'alto.
Cosa dovresti chiedere al produttore?
Quando si confrontano le pompe di calore per un progetto in un clima freddo, è bene richiedere i dati sulle prestazioni delle pompe di calore che corrispondano alle esigenze specifiche dell'intervento.
Come minimo, richiedere:
| Informazioni | Perché è importante |
|---|---|
| Potenza termica alla temperatura di progetto | Indica se l'unità è in grado di sostenere il carico |
| COP alle stesse condizioni | Fornisce un riferimento realistico in termini di efficienza |
| Capacità a diverse temperature dell'acqua | Mostra l'effetto dei requisiti di sistema |
| Capacità minima e massima | Aiuta a valutare la modulazione |
| Intervallo di temperatura di funzionamento | Definisce l'intervallo climatico specificato |
| Informazioni sullo sbrinamento | Ideale per condizioni climatiche fredde e umide |
| Condizioni di prova | Rende significativi i confronti tra prodotti |
Per gli acquirenti nordamericani, gli attuali criteri ENERGY STAR relativi ai climi freddi costituiscono un ulteriore riferimento utile. Gli apparecchi certificati devono soddisfare specifici requisiti prestazionali a basse temperature, tra cui i requisiti relativi al COP e alla potenza termica a 5 °F (-15 °C). Si tratta di criteri di certificazione ENERGY STAR, non di requisiti universali validi per tutte le pompe di calore. Consulta i criteri ENERGY STAR attualmente in vigore per le pompe di calore.
Come JNOD utilizza i dati sulle prestazioni
JNOD pubblica dati dettagliati sulle prestazioni di alcune pompe di calore ad aria con refrigerante R290.
La tabella delle prestazioni del modello JMU90HC copre temperature esterne comprese tra -25 °C e 25 °C e riporta la potenza termica, la potenza assorbita e il COP a diverse temperature dell'acqua in uscita.
Ciò offre agli installatori e ai committenti una base di confronto più solida rispetto alla sola potenza nominale.
Per una panoramica più completa della gamma di prodotti JNOD, consultare il gamma di pompe di calore ad aria.
Lo stesso principio vale per qualsiasi produttore: è meglio fare riferimento alla tabella delle prestazioni in condizioni simili a quelle del progetto, piuttosto che basarsi esclusivamente sul nome del modello.
Domande frequenti
In molte pompe di calore ad aria, la potenza termica diminuisce al calare della temperatura esterna. L'entità di tale variazione dipende dal modello e dalle condizioni di funzionamento.
No. La potenza nominale di 9 kW si riferisce a una condizione di prova definita. La potenza termica effettiva può variare in presenza di temperature esterne più basse o di temperature dell'acqua in uscita più elevate.
Questo perché la pompa di calore deve sia produrre la temperatura dell'acqua di riscaldamento richiesta sia estrarre calore dall'aria esterna. Una temperatura dell'acqua più elevata può influire sia sulla potenza termica che sul COP.
Significa che il produttore garantisce il funzionamento fino a quella temperatura esterna nelle condizioni specificate. Ciò non significa che l'unità fornirà la sua potenza nominale a -25 °C.
Quando si confrontano la potenza termica e il COP, utilizzare lo stesso valore di temperatura esterna e di temperatura dell’acqua in uscita. Verificare quindi la potenza minima, il campo di funzionamento, la strategia di sbrinamento, i requisiti elettrici e il carico termico dell’edificio.
Sintesi finale
La potenza nominale indicata sulla targhetta di una pompa di calore è solo uno degli aspetti di un quadro prestazionale molto più ampio.
Per un progetto in un clima freddo, i dati che contano sono quelli che corrispondono al progetto effettivo:
Temperatura esterna + temperatura dell'acqua in uscita + potenza termica + COP + carico dell'edificio.
Un modello da 9 kW può fornire una potenza vicina a quella nominale in condizioni di prova moderate e una potenza notevolmente inferiore a -15 °C o -25 °C. La tabella delle prestazioni illustra tale variazione.
Per installatori, distributori e responsabili degli acquisti, l'approccio più pratico consiste nel verificare le prestazioni effettive dell'unità nelle condizioni richieste dal progetto.
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