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Introduzione
A distanza di pochi mesi dal lancio dell’incentivo del Superbonus 110%, capito da alcuni che l’instal lazione della pompa di calore può essere uno dei metodi, per riuscire in certi contesti, a saltare due classi energetiche; la prospettiva di installare le pompe di calore in edifici esistenti è tornata di grande attualità. Considerato che vi sono molti proprietari che vorrebbero non ristrutturare tutta la casa, ma eventualmente intervenire solo sul generatore, anche l’argomento pompe di calore e radiatori sta generando un nuovo interesse. Vediamo di capire quando è applicabile l’integrazione di questo generatore con questi terminali.
Le pompe di calore da utilizzare in un circuito a radiatori sono le pompe di calore aria/acqua. Questo tipo di pompa di calore oltre ad avere i componenti classici(compressore, valvola di laminazione, evaporatore), ha il condensatore che scambia energia termica con l’acqua dell’impianto attraverso un scambiatore specifico (di solito una scambiatore a piastre).
Sebbene sia possibile utilizzare pompe di calore reversibili, con i radiatori dobbiamo avere cura di inibi re la funzione di refrigeratore estivo (se vi circolasse acqua fredda, in questo periodo, si creerebbe condensa superficiale e in breve tempo inizierebbere a gocciolare acqua sul pavimento in prossimità del terminale).
Questo tipo di pompe di calore, oltre ad avere delle rese influenzate dalla sorgente fredda (temperatura aria esterna) e dal pozzo caldo (temperatura di mandata ai terminali) hanno anche dei limiti operativi che variano in base al modello e al produttore di riferimento.
Le Temperature
In genere, a parte alcune rare eccezioni, di cui parlerò dopo, i limiti operativi di temperatura di uscita dal condensatore oscillano tra i 65°C e i 55°C. Ciò è frutto di vari fattori nella progettazione delle pompe di calore: il refrigerante utilizzato, il tipo di compressore , il disegno dello scambiatore,ecc.
I radiatori dal canto loro, a meno che non si tratti di impianto nuovo in cui è possibile dimensionare lo stesso scegliendo temperature di mandata basse (55° o meno), in tutti gli altri casi (impianti esistenti) ci troviamo di fronte a terminali dimensionati con temperature A/R 75°/65° e quindi con temperature medie nel radiatore di 70°. Io , vivendo in una città storica, non è raro che mi imbatta in impianti realizzati prima della EN442 e della UNI 6514 per cui potrebbero essere stati dimensionati con temperature anche più alte (con temperature medie di 80° e DT ambiente di 60°)
Da ciò possiamo possiamo dedurre che pompa di calore con radiatori , sebbene non siano da escludere a priori comunque vanno poco d’accordo e in alcuni casi posso essere incompatibili.
La potenza e l’energia
Vediamo di capire meglio quali sono i problemi. Mettiamo che la pompa di calore X riesca a fornire acqua calda a 65°. Va detto che se vogliamo dare una prospettiva di vita che non sia di pochi anni dobbiamo considerare un regime in cui la macchina non sia mandata sempre al massimo (65°C corri spondenti al 100%) ma dovremo considerare di mandarla almeno a 55° (84%) meglio meno. Se la PDC fa al massimo 55° avremo la prospettiva di adottare una temperatura di andata ai radiatori di 50-45°.
I radiatori possono essere mandati con temperature più basse ma avranno rese inferiori. E qui subito si apre una questione. Il problema tecnico è questo: abbiamo bisogno di una certa quantità di energia per riscaldare gli ambienti. L’energia è frutto della moltiplicazione della potenza dei radiatori per il tempo di accensione. Se diminisco la potenza, posso avere la stessa quantità di energia moltiplicando per un numero più alto di ore di accensione.
Alcuni tecnici consigliano : aumentiamo il periodo di accensione. Questo però si scontra con una prescrizione normativa. In base al DPR 412/93 e al DPR 75/2013 a meno che non siate in zona F, in tutte le altre zone climatiche, vigono ancora dei limiti temporali giornalieri in cui è consentita l’accensione del riscaldamento. Per cui se per esempio siete in zona D avete il limite di 12 ore…se avevate un impianto con caldaia e radiatori che vi riscaldava bene con questo numero di ore di accensione giornaliera, non è che oggi potete dire metto la pompa di calore mando i radiatori a temperature più basse accendo il riscaldamento 18 ore …
La strada corretta, e alternativa alla soluzione di cui sopra, è quella di rifare una verifica termotecnica e prendere in considerazione di aumentare gli elementi dei radiatori. In definitiva per ovviare alla resa in potenza inferiore del singolo elemento, a causa delle temperature dell’acqua più basse, possiamo integrare la potenza dei radiatori aumentando la superficie radiante. Se disponiamo di spazi adeguati e optiamo per radiatori a colonne, possiamo aumentare indifferentemente il numero degli elementi, il numero di colonne o l’altezza dei corpi scaldanti.
Un esempio
“Ma di quanto dobbiamo aumentare le dimensioni dei radiatori?” Be’ qui entriamo nei casi specifici ma per farvi comprendere il tipo di problema direi di fare un esempio: abbiamo una stanza che necessita di 1200Wh di calore. Originariamente era presente un termosifone in alluminio ed essendo il calore fornito da una caldaia le temperature erano: A/R 75°/65° con temperatura media nel radiatore di 70°C e delta tra questa temperatura e l’ambiente di 50°C. La resa era 150W(DT50) e presentava un esponente di 1,34. Per cui 1200/150= 8 elementi.
Inserisco la pompa di calore. Per esempio le temperature diventano A/R 65°-55° per cui: Temperatura media 50° e delta ambiente 40°. In queste condizioni la resa del singolo elemento è: 111W (non riporto la formula, ma utilizzo quella classica della EN 442). Il numero degli elementi è 10,8(+35%). Non vogliamo sovraccaricare la pompa di calore e decidiamo di mandarla a 55°/45° (DT ambiente 30°) la resa si abbassa a 75,5W -> gli elementi diventano 15,89 (con questa conduzione il terminale è quasi raddoppiato).
Se però si fanno dei lavori di riqualificazione è possibile isolarsi meglio, il fabbisogno termico può diminuire, mettiamo di aver fatto fatto un cappotto e che alla fine la stanza richieda 700Wh ->700/75,5=9,2 elementi(+15%) ecco che, se c’è spazio, aumentare gli elementi non pesa. Se poi abbiamo le tubazioni abbastanza grandi e la pompa ce lo permette possiamo provare a avere un DT A/R di 5° e non di 10°C…allora avremo: 55/50 (delta temperatura ambiente 32,5°C) la resa dell’elemento potrà essere 84,2 per cui 700/84,2=8,31 (potremo pensare di lasciare il radiatore così com’é).
Conclusioni
Come avrete iniziato a capire non c’è una ricetta precostituita che va bene per tutti. I parametri in questione per la risoluzione del problema sono tanti, sia di tipo edilizio che di tipo impiantistico: l’isola-mento termico dell’involucro, le dimensioni delle nicchie e gli spazi tecnici per radiatori, le temperature di mandata e di ritorno, i diametri delle tubazioni, i circolatori, le dimensioni dei radiatori (numero di elementi, numero di colonne, altezza degli elementi)
Ogni edificio, ogni unità immobiliare fa storia a se…ed è per questo che sarebbe opportuno rivolgersi ad un professionista che sia un valido progettista in ambito energetico. Un professionista che padroneggi ” la materia ” di studio, che possa avere un approccio globale al sistema edificio-impianto.
