La valutazione della prestazione energetica delle Pompe di Calore:
come garantire l'affidabilità dell'algoritmo di calcolo secondo UNI/TS 11300-4
19/06/2025 – Approfondimento a cura dell’Ing. Marco BROCARDO
Sommario
Premessa
Mc4Suite 2025 ha introdotto alcuni warning relativi alle pompe di calore utilizzate per il servizio di riscaldamento e/o per la produzione di acqua calda sanitaria.
Le notifiche sono legate ai valori di temperatura di sorgente fredda e di pozzo caldo inseriti in Archivio Pompe di Calore.
Tali valori sono confrontati rispettivamente con i valori di temperatura dei bin(*) dell’aria esterna della località di progetto e con i valori di temperatura di mandata indicati in centrale termica o sulle pompe di calore, oppure sui serbatoi alimentati dalle pompe di calore stesse, se presenti.
per bin la norma tecnica UNI/TS 11300-4 intende “l’intervallo temporale minimo durante il quale le temperature medie della sorgente fredda e della rete di utilizzo possono essere considerate contestualmente costanti”.
Tali warning non risultano bloccanti nei confronti del calcolo: essi mirano a rendere consapevole l’utente del comportamento dell’algoritmo di calcolo secondo UNI/TS 11300-4, in modo che l’utente stesso sia a conoscenza di come tale algoritmo si comporta in differenti circostanze.
Essi si possono riferire al servizio di riscaldamento, oppure al servizio di ACS, ma mai al servizio di raffrescamento in quanto, per quest’ultimo, l’algoritmo della norma UNI/TS 11300-3 non prevede di eseguire un calcolo considerando i bin di temperatura.
Nel seguito si prendono come esempi per l’analisi dei warning due differenti casistiche ovvero:
- edificio condominiale plurifamiliare;
- villetta unifamiliare.
Primo caso: l’edificio condominiale
Il condominio in esame è composto da dodici unità immobiliari termoautonome (Fig. 1) e da altrettante centrali termiche, una per ogni unità immobiliare.
Fig. 1
In ciascuna centrale termica, i servizi di riscaldamento e raffrescamento sono svolti da una pompa di calore aria-aria, mentre il servizio di acqua calda sanitaria è soddisfatto da una pompa di calore aria-acqua dedicata, collegata ad un serbatoio di accumulo (Fig. 2):
Fig. 2
I warning a video per il servizio di riscaldamento
La maschera dei warning presenta un gruppo di warning legati ai valori di temperatura di pozzo caldo indicati in archivio pompe di calore per le pompe di calore aria-aria.
In specifico, i warning citati sono quelli indicati da apposite frecce in Fig. 3:
Fig. 3
Le frecce verdi scuro in Fig. 3 sono relative alla pompa di calore: “PDC aria-aria (5.0 Kw)”, le frecce verdi chiaro in Fig. 3 sono relative alla pompa di calore: “PDC aria-aria (10.55 Kw)”, mentre la freccia giallo chiaro bordata di nero in Fig. 3 è relativa alla pompa di calore: “PDC aria-aria (8.20 Kw)”.
Tutte e tre le pompe di calore posseggono svariate temperature di pozzo caldo indicate in archivio pompe di calore, tali valori sono 15°C, 18°C, 22°C, 25°C e 27°C.
La temperatura di set point delle unità immobiliari catalogate: “E.1 (1) – Abitazioni civili e rurali” è pari a 20°C così come previsto dalla norma UNI/TS 11300-1 e quindi, non essendovi tale temperatura in archivio pompe di calore, il warning mira semplicemente a ricordare all’utente che i valori di COP utilizzati dal calcolo saranno interpolati tra quelli presenti in archivio, cioè tra i dati inseriti a 18°C e quelli inseriti a 22°C (Fig. 4, Fig. 5 e Fig. 6):
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6
Per quanto invece riguarda i warning relativi alla temperatura del bin della sorgente fredda, sempre per le pompe di calore aria-aria, cioè quelli indicati di seguito da apposite frecce in Fig. 7, essi possono essere compresi solamente analizzando la stampa della relazione di calcolo invernale.
Fig. 7
L’analisi della relazione di calcolo per il servizio di riscaldamento
Effettuiamo la stampa della relazione di calcolo per il Servizio di climatizzazione invernale (rettangolo rosso di Fig. 8) attivando il dettaglio delle pompe di calore (cerchio rosso e freccia rossa di Fig. 8).
Fig. 8
Nella stampa della relazione di calcolo del servizio di climatizzazione invernale, per le pompe di calore utilizzate per il servizio di riscaldamento, sono presenti delle tabelle di riepilogo dei risultati di dettaglio delle pompe di calore stesse, precisamente le tabelle sono le seguenti:
“Tabella 1-Energia termica erogata dalla pompa di calore”,
“Tabella 2-Fattore di carico nel singolo bin”
“Tabella 3-Valori di COP per ogni BIN”
“Tabella 4-Fabbisogno di energia elettrica in ingresso alla pompa di calore”
“Tabella 5-Energia richiesta alla pompa di calore”
“Tabella 6-Temperatura del pozzo caldo”
“Tabella 7-Distribuzione delle ore mensili dei BIN di temperatura”
“Tabella 8-Gradi-ora dei BIN di temperatura”
In queste tabelle sono visibili, mese per mese, i valori dei bin di temperatura.
Prendendo ad esempio la prima tabella citata per la prima pompa di calore presente nella stampa: “PDC aria-aria (5.0 Kw)”, relativa alla centrale termica: “Centrale Riscaldamento/Raffrescamento/A.C.S.-01) Appartamento_P1_A”, cioè
“Tabella 1-Energia termica erogata dalla pompa di calore”
riportata di seguito:
Si potrà notare come, ad esempio nel mese di marzo, i bin di temperatura (colonna più a sinistra nella tabella soprastante) partano dal valore 4°C per arrivare sino a 19°C.
Si considera il valore di 19°C come valore massimo in quanto si sta prendendo in esame il solo servizio di riscaldamento e siccome l’edificio è di categoria: “E.1 (1) – Abitazioni civili e rurali”, per esso la temperatura di set-point invernale, così come prescritto dalla norma UNI/TS 11300-1, è pari a 20°C.
Per tutte le altre tabelle: “Tabella 1-Energia termica erogata dalla pompa di calore”, relative alle altre centrali termiche e relative alle altre pompe di calore aria-aria, i bin di temperatura non cambiano, essendo legati alla località di progetto. Tali tabelle, quindi, non vengono riportate.
Analizzando i valori di temperatura di sorgente fredda indicati in archivio pompe di calore per la pompa di calore: “PDC aria-aria (5.0 Kw)” cui i warning evidenziati dalla freccia di colore rosso scuro in Fig. 5 si riferiscono, si nota come il valore più alto di temperatura di sorgente fredda indicato sia pari a 12°C (freccia rosso scuro di Fig. 9):
Fig. 9
Pertanto, la differenza di temperatura tra il valore del bin di temperatura più alto, indicato nella tabella soprastante: “Tabella 1-Energia termica erogata dalla pompa di calore”, pari a 19°C ed il valore più alto indicato in archivio pompe di calore (vedere freccia rosso scuro di Fig. 9), pari a 12°C, ammonta a 7°C.
Tale valore supera la differenza di temperatura citata dal paragrafo 9.4.3.3 della norma UNI/TS 11300-4, così come menzionato dal warning (frecce rosso scuro di Fig. 7).
Se si consulta il succitato paragrafo della norma UNI/TS 11300-4 si potrà notare quanto di seguito riportato:
Il programma, quindi, non fa altro che ricordare quanto espressamente citato dalla norma tecnica UNI/TS 11300-4 ed informa l’utente di quanto riportato nella norma stessa.
Analogamente capita per la pompa di calore: “PDC aria-aria (10.55 Kw)” (freccia rossa di Fig. 10):
Fig. 10
Dove, anche per essa, sussiste la stessa differenza di temperatura, segnalata dai warning evidenziati dalle frecce rosse di Fig. 7.
Anche per la pompa di calore: “PDC aria-aria (8.20 Kw)” (freccia rosa bordata di nero di Fig. 11):
Fig. 11
sussiste la stessa differenza di temperatura, segnalata dal warning evidenziato dalla freccia rosa bordata di nero di Fig. 7.
I warning a video per il servizio di produzione di acqua calda sanitaria
Passando ora in rassegna i warning riguardanti la temperatura del bin della sorgente fredda, relativi alle pompe di calore aria-acqua utilizzate per produrre l’acqua calda sanitaria (cioè quelli indicati di seguito da apposite frecce in Fig. 12), essi possono essere compresi solamente analizzando la stampa della relazione di calcolo per la produzione di acqua calda sanitaria.
Fig. 12
L’analisi della relazione di calcolo del servizio di produzione di acqua calda sanitaria
Effettuiamo la stampa della relazione di calcolo per il Servizio di produzione ACS (rettangolo rosso di Fig. 13) attivando il dettaglio delle pompe di calore (cerchio rosso e freccia rossa di Fig. 13).
Fig. 13
Nella stampa della relazione di calcolo del servizio di acqua calda sanitaria, per le pompe di calore utilizzate per il servizio di acqua calda sanitaria, sono presenti delle tabelle di riepilogo dei risultati di dettaglio delle pompe di calore stesse, precisamente le tabelle sono le seguenti:
“Tabella 1-Distribuzione delle ore mensili dei BIN di temperatura”
“Tabella 2-Energia termica erogata dalla pompa di calore”
“Tabella 3-Valori di COP per ogni BIN”
“Tabella 4-Fabbisogno di energia elettrica in ingresso alla pompa di calore”
“Tabella 5-Energia richiesta alla pompa di calore”
“Tabella 6-Temperatura del pozzo caldo”
In queste tabelle sono visibili, mese per mese, i valori dei bin di temperatura.
Prendendo ad esempio la seconda tabella citata per la prima pompa di calore presente nella stampa: “PDC aria-acqua per ACS (0.8 Kw)”, relativa alla centrale termica: “Centrale termica: Centrale Riscaldamento/Raffrescamento/A.C.S.-01) Appartamento_P1_A”, cioè
“Tabella 2-Energia termica erogata dalla pompa di calore”
riportata di seguito:
Si potrà notare come i bin di temperatura (colonna più a sinistra nella tabella soprastante) partano dal valore 4°C per arrivare sino a 33°C; qui, chiaramente, producendosi ACS, non conta più la temperatura di set point dell’unità immobiliare, in quanto l’ACS si produce tutto l’anno e quindi i bin di temperatura non si dovranno fermare a 19°C.
Per tutte le altre tabelle: “Tabella 2-Energia termica erogata dalla pompa di calore”, relative alle altre centrali termiche e relative alle altre pompe di calore aria-aria, i bin di temperatura non cambiano, essendo legati alla località di progetto. Tali tabelle, quindi, non vengono riportate.
Analizzando i valori di temperatura di sorgente fredda indicati in Archivio Pompe di Calore per la pompa di calore: “PDC aria-acqua per ACS (0.8 Kw)” cui i warning evidenziati dalle frecce di colore azzurro in Fig. 13 si riferiscono, si nota come il valore più alto di temperatura di sorgente fredda indicato sia pari a 14°C (freccia azzurra di Fig. 14):
Fig. 14
Analizzando i valori di temperatura di sorgente fredda indicati in Archivio Pompe di Calore anche per la pompa di calore: “PDC aria-acqua per ACS (1.2 Kw)” cui i warning evidenziati dalle frecce di colore viola in Fig.12 si riferiscono, si nota come il valore più alto di temperatura di sorgente fredda indicato sia pari a 14°C (freccia viola di Fig. 15):
Fig. 15
Pertanto, la differenza di temperatura tra il valore del bin di temperatura più alto, indicato nella tabella soprastante: “Tabella 2-Energia termica erogata dalla pompa di calore”, pari a 33°C ed il valore più alto indicato in Archivio Pompe di Calore (vedere freccia azzurra in Fig. 14 e freccia viola di Fig. 15), pari a 14°C, ammonta a 19°C.
Tale valore supera la differenza di temperatura citata dal paragrafo 9.4.3.3 della norma UNI/TS 11300-4, così come menzionato dai warning (frecce azzurre e viola di Fig. 12).
Per quanto riguarda i warning relativi alla temperatura del bin del pozzo caldo, relativi alle pompe di calore aria-acqua utilizzate per produrre l’acqua calda sanitaria, cioè quelli indicati di seguito da apposite frecce in Fig. 16:
Fig. 16
Essi compaiono in quanto le pompe di calore per la produzione di acqua calda sanitaria sono state tutte impostate nelle centrali termiche in modo da mandare l’acqua calda a 60°C.
Tale dato si può leggere su ciascun serbatoio collegato a ciascuna pompa di calore per la produzione di acqua calda sanitaria.
Come esempio, si mostra la configurazione di una centrale termica ed in particolare il serbatoio associato alla pompa di calore per ACS (freccia rossa di Fig. 17):
Fig. 17
In Fig. 17, in particolare, in corrispondenza del rettangolo rosso, si possono osservare le temperature del serbatoio, pari a 60°C.
Osservando il valore di temperatura di pozzo caldo, indicato in Archivio Pompe di Calore, per queste due pompe di calore aria-acqua, utilizzate per la produzione di acqua calda sanitaria, si potrà notare come tale temperatura sia pari a 48°C (freccia arancione di Fig. 18 e freccia gialla bordata di nero in Fig. 19):
Fig. 18
Fig. 19
La differenza di temperatura tra la temperatura del serbatoio di accumulo, pari a 60°C (Fig. 17) ed il valore di temperatura di pozzo caldo (unico in questo caso) più vicino al valore di temperatura del serbatoio, indicato in Archivio Pompe di Calore per le pompe di calore aria-acqua utilizzate per la produzione di ACS (Fig. 18 e Fig. 19) ammonta a 12°C.
Tale differenza di temperatura è superiore al salto termico indicato dalla norma UNI/TS 11300-4 (pari a 5 K).
Inoltre, potrebbe anche esserci un limite fisico della pompa di calore, che potrebbe non riuscire a produrre acqua calda alla temperatura richiesta, pari a 60°C.
Secondo caso: la villetta unifamiliare
Si analizza ora il secondo progetto, costituito da una villetta termoautonoma con pompa di calore aria – acqua per riscaldamento, acqua calda sanitaria e raffrescamento (Fig. 20).
Fig. 20
La centrale termica di quest’edificio è composta da una pompa di calore aria-acqua che fornisce i servizi di riscaldamento, raffrescamento ed acqua calda sanitaria.
A partire da questa configurazione si adotterà una pompa di calore acqua-acqua e, per entrambe le configurazioni, si modificherà anche la località di progetto.
Prima configurazione: adozione di una pompa di calore aria - acqua
Ubicazione dell’edificio nel comune di Roma
In presenza della pompa di calore aria – acqua utilizzata in una località di progetto con temperature dei bin dell’aria esterna non troppo severe, come quelle di Roma, non si osserva la comparsa di alcun alcun messaggio (Fig. 21):
Fig. 21
La sezione “Avvisi calcoli” (cerchio rosso e freccia rossa di Fig. 21) è disabilitata in quanto non vi sono avvisi da mostrare.
La pompa di calore in oggetto (Fig. 22):
Fig. 22
lavora a condizioni di temperature di sorgente fredda esterne da -7°C (rettangolo rosso di Fig. 22) a 35°C (rettangolo verde di Fig. 22) ed a condizioni di temperatura di mandata da 35°C (rettangolo azzurro di Fig. 22) a 55°C (rettangolo arancione di Fig. 22).
Le temperature dei bin dell’aria esterna, anche nel caso di produzione di acqua calda sanitaria, dove il campo di lavoro è più vasto e ricopre tutto l’anno, comprese le temperature estive più elevate, variano da 1°C a 36°C
Tali temperature non si allontanano dai valori di temperatura di sorgente fredda esterni inseriti in Archivio pompe di Calore.
La temperatura esterna di 1°C è compresa tra le temperature -7°C e 2°C dichiarate per la pompa di calore in archivio e la più alta temperatura del bin della sorgente esterna, pari a 36°C non si discosta per più di 1°C dalla massima temperatura di sorgente fredda esterna dichiarata in archivio e pari a 35°C, quindi i valori rimangono entro i range prestabiliti.
Anche per la temperatura di mandata definita in centrale termica (freccia rossa di Fig. 23)
Fig. 23
non vi sono problemi, essendo state inserite in Archivio Pompe di Calore le condizioni di temperatura di mandata da 35°C (rettangolo azzurro di Fig. 22) a 55°C (rettangolo arancione di Fig. 22).
Ubicazione dell’edificio nel comune di Borgo Chiese (TN)
Se il medesimo edificio con la medesima centrale termica si trovasse, però, in una località di progetto con condizioni di temperatura esterna più severe in inverno, come ad esempio Borgo Chiese, in provincia di Trento, allora la situazione cambia (Fig. 24):
Fig. 24
In questa situazione il programma avvisa che la temperatura del bin della sorgente fredda supera di più di 5 K i valori indicati in Archivio Pompe di Calore.
Si stampi nuovamente la relazione di calcolo per la produzione di acqua calda sanitaria.
Le temperature dei bin dell’aria esterna, in questa località, variano da -13°C a 30°C
Appare chiaro che il warning faccia riferimento al valore -13°C, il quale supera di 6°C il valore inserito in Archivio Pompe di Calore, pari a -7°C (rettangolo rosso di Fig. 22).
Seconda configurazione: adozione di una pompa di calore acqua – acqua
Si passi, ora, nel progetto ubicato a Roma, dalla configurazione originaria (che prevedeva una pompa di calore aria – acqua) ad una configurazione impiantistica differente, cioè con pompa di calore geotermica acqua – acqua.
Se ci si limita semplicemente a prelevare tale pompa di calore da un archivio, oppure a crearla da zero, ad associare in centrale termica questa pompa di calore in luogo della precedente ed a lanciare il calcolo, si potrà incorrere in queste segnalazioni (Fig. 25):
Fig. 25
Le prime due segnalazioni, relative all’insufficienza della pompa di calore per i servizi di riscaldamento ed acqua calda sanitaria, possono essere legate alle due segnalazioni evidenziate dal rettangolo rosso in Fig. 25.
Il warning avvisa del valore nullo della temperatura del bin della sorgente fredda.
Tale situazione si ottiene a causa della mancata compilazione della scheda: “Temperature sorgenti” prevista per le pompe di calore impostate come sorgente esterna: acqua o terra oppure antigelo (cerchio rosso e freccia rossa di Fig. 26):
Fig. 26
Cliccando sul pulsante di cui al cerchio rosso ed alla freccia rossa di Fig.26 si aprirà una maschera entro la quale si potrà notare come i valori dei campi che rappresentano: “Riscaldamento – Dati BIN mensili sorgente fredda” siano di default tutti nulli, in quanto da compilare a cura dell’utente (rettangoli rossi di Fig. 27):
Fig. 27
Occorre procedere nella compilazione di tali valori, indicando la temperatura dell’acqua di falda con cui la pompa di calore scambia.
La compilazione di tale dato, come detto, deve essere a cura dell’utente.
Se i valori di temperatura sono eguali in uno specifico mese, oppure se sono eguali tutto l’anno, si potrà scegliere di attribuire a tutto il mese il singolo valore di temperatura digitato, oppure di attribuirlo per tutto l’anno.
Tale operazione si compie scrivendo il primo valore di temperatura (rettangolo rosso di Fig. 28)
Fig. 28
e poi, premendo il tasto destro del mouse su tale valore, decidere di attribuire quel valore di temperatura a tutto il mese (freccia verde di Fig. 28), oppure a tutto l’anno (freccia blu di Fig. 28).
Si ricorda che, anche per l’estivo, occorre compilare le temperature che si trovano nella scheda: “Raffrescamento – Temperature medie mensili del pozzo caldo” (rettangolo rosso di Fig. 29):
Fig. 29
Eseguita tale compilazione, i warnings di cui al rettangolo rosso di Fig. 25 spariranno e, se l’origine dell’insufficienza della pompa di calore, fosse stata esclusivamente da attribuirsi a tale mancata compilazione, come in questo caso, allora ogni warning sparirà (Fig. 30):
Fig. 30
Attenzione perché anche con la pompa di calore acqua – acqua, in questo caso indipendentemente dalla temperatura dell’aria della località di progetto, il programma controlla la differenza di temperatura tra i valori indicati in Archivio Pompe di Calore per la sorgente fredda ed i valori indicati nella scheda: “Temperature sorgente”.
Nel caso la pompa di calore acqua – acqua fosse stata compilata in questa maniera in Archivio Pompe di Calore (Fig. 31):
Fig. 31
Cioè con i valori di sorgente fredda pari a 10°C e 15°C (rettangolo rosso in Fig. 31) e nel caso i valori indicati nella scheda “Temperature sorgente” fossero relativamente bassi, pari a 4°C come in questo caso (rettangoli rossi in Fig. 32):
Fig. 32
Allora il programma, all’atto del lancio del calcolo di legge 10, mostrerà il warning relativo alla temperatura del bin della sorgente fredda (Fig. 33):
Fig. 33
Conclusioni
In estrema sintesi, i warning introdotti a seguito della pubblicazione dell’aggiornamento di programma non vogliono allarmare l’utente, ma semplicemente mirano a renderlo consapevole di ciò che l’algoritmo di calcolo prevede, in particolare quando la pompa di calore lavora a condizioni sufficientemente lontane da quelle indicate in Archivio Pompe di Calore.
Con “sufficientemente lontane” s’intende, appunto, superiori a 5 K, così come prevede il paragrafo 9.4.3.3 della norma UNI/TS 11300-4.
Sempre nella norma UNI/TS 11300-4 si legge al paragrafo 9.4.2.2
La norma sottolinea che il fabbricante deve fornire almeno i dati previsti dai prospetti, ma non dice che il fabbricante debba limitarsi obbligatoriamente ai soli dati previsti dai prospetti, anzi, dice espressamente che il fabbricante ha la facoltà di fornire dati aggiuntivi, precisandone le condizioni al contorno.
Di conseguenza, se si desidera permettere all’algoritmo di calcolo della norma UNI/TS 11300-4 di lavorare in condizioni ottimali, occorre richiedere al fabbricante tali dati aggiuntivi.
In alternativa, si potrà optare per pompe di calore che posseggano tali dati aggiuntivi, oppure si ammetterà di eseguire un calcolo che potrebbe fornire dati inattendibili, come espressamente scritto nella norma UNI/TS 11300-4 al paragrafo 9.4.3.3.
Si sottolinea che il prospetto 26 della norma UNI/TS 11300-4, per le pompe di calore per la sola produzione di ACS, prevede l’indicazione della temperatura di 55°C di mandata pozzo caldo, suggerendo anche i valori a 45°C e 65°C.
