Un refrigeratore da 300 tonnellate frigorifere che assorbe 180 kW ha un COP di 5,86 se si misura soltanto la sua alimentazione. Includendo i 20 kW delle pompe dell'acqua refrigerata e di condensazione, il COP scende a 5,28. Nell'impianto non è cambiato nulla, ma il valore è diminuito del 10 %. La prestazione è l'uscita utile divisa per l'ingresso e il confine di misura determina il risultato. Mettere per iscritto quel confine prima di qualsiasi calcolo, altrimenti due persone possono citare entrambi i numeri per la stessa settimana.
Scarica la scheda dei confini di misura (.txt). Stampala o compilala sul sito.
Quattro domande per ogni metodo
- Quali apparecchiature sono incluse nel confine? Elencare ciò che è incluso ed escluso: azionamenti, pompe, ventilatori, essiccatori, torri di raffreddamento, controlli e riscaldatori ausiliari. Includere un'unità di riserva che condivide l'alimentazione.
- Qual è l'uscita utile? Potenza idraulica per una pompa, aria erogata per un compressore, calore o freddo per un impianto termico. Misurarla sullo stesso sistema fisico dell'ingresso. Un misuratore di portata a valle di un bypass o di una valvola miscelatrice non misura la portata della pompa.
- Quale stato operativo si sta confrontando? Velocità o stadio, carico e pressione o temperatura contro cui lavora la macchina spiegano gran parte delle differenze. La stessa pompa al 60 % e al 90 % della velocità assorbe potenze in rapporto di circa 1 a 3,4 (0,6³ rispetto a 0,9³). Confrontare condizioni equivalenti.
- Tutti i valori coprono lo stesso tempo? Un rapporto tra potenze istantanee richiede valori mediati sullo stesso intervallo e riferiti a un unico orologio. Un rapporto giornaliero, per lotto o stagionale richiede totali energetici con la stessa regola sui dati mancanti da entrambe le parti.
Usa la scheda del progetto di monitoraggio energetico per registrare confini, destinazione dei dati e responsabili dell'accettazione sul primo sito.
Pompe
La prestazione di una pompa è il rendimento dalla rete elettrica all'acqua: potenza idraulica divisa per l'ingresso elettrico all'alimentazione dell'azionamento. La potenza idraulica è ρ·g·Q·H. Misurare la prevalenza come pressione differenziale attraverso la pompa: 1 bar corrisponde a 10,2 m d'acqua a 20 °C. Una pompa che muove 100 m³/h contro 30 m di prevalenza eroga 1.000 × 9,81 × (100 ÷ 3.600) × 30 = 8,2 kW di potenza idraulica. Se l'alimentazione dell'azionamento segna 12 kW, il rendimento dalla rete all'acqua è il 68 %. Il valore comprende le perdite di azionamento, motore e pompa, quindi è inferiore al rendimento della curva della sola pompa.
Le leggi di affinità legano la portata alla velocità, la prevalenza al quadrato della velocità e la potenza al cubo. All'80 % della velocità, la potenza scende a 0,8³ = 51 %, perciò 30 kW diventano circa 15,4 kW:
La legge cubica vale solo quando la curva del sistema passa per una prevalenza nulla a portata nulla: è il caso di un circuito chiuso con sole perdite per attrito. Un sistema aperto con prevalenza statica, come il sollevamento verso un serbatoio o un circuito aperto di torre di raffreddamento, richiede una prevalenza minima prima che l'acqua si muova. Rallentare quella pompa fa risparmiare molto meno di quanto preveda la legge cubica. Sotto una certa velocità non eroga portata e continua ad assorbire potenza. Verificare la stima con portata e kW misurati prima di dichiarare un risparmio.
Aria compressa
La potenza specifica è l'ingresso elettrico diviso per l'aria erogata. Un compressore che assorbe 100 kW per 16,7 m³/min ha una potenza specifica di 6,0 kW per m³/min:
Tre fattori cambiano questo numero senza modificare il compressore. Il primo è l'unità di portata. Le schede dei compressori indicano la portata d'aria libera erogata (FAD) secondo ISO 1217, riferita alle condizioni d'ingresso dichiarate, spesso 1 bar(a) e 20 °C. Molti misuratori di portata a massa termica indicano metri cubi normali (Nm³), comunemente a 0 °C e 1,01325 bar. Un Nm³ occupa circa 1,09 m³ a 20 °C e 1 bar. Se i 16,7 dell'esempio sono Nm³/min, la portata è circa 18,2 m³/min FAD e la potenza specifica è 5,5 kW per m³/min. Registrare l'unità indicata dal misuratore prima di confrontarla con una scheda tecnica.
Il secondo fattore è la pressione di mandata. In un sistema che funziona vicino a 7 bar(g) (100 psig), ogni 2 psi (0,14 bar) aggiuntivi aumentano la potenza del compressore di circa l'1 %, pari a circa il 7 % per bar. Un valore rilevato a 7,5 bar non è confrontabile con uno rilevato a 6,5 bar.
Il terzo fattore è il confine. I kW di un gruppo letti ai morsetti del compressore escludono l'essiccatore, gli scaricatori di condensa e i ventilatori di aerazione. Un essiccatore ad adsorbimento senza riscaldamento usa inoltre parte dell'aria compressa per rigenerarsi, quindi l'aria erogata dopo l'essiccatore è meno della FAD del compressore. Dichiarare se il misuratore di portata si trova prima o dopo l'essiccatore.
Caldaie e impianti termici
Il rendimento di una caldaia è il calore utile diviso per l'ingresso di combustibile; già la base energetica del combustibile cambia il risultato. Il potere calorifico superiore (PCS) del gas naturale è circa il 10,7 % maggiore del potere calorifico inferiore (PCI), perché il PCS include il calore latente del vapore acqueo nei fumi. Il rendimento delle caldaie a condensazione viene spesso indicato sopra il 100 % sul PCI. Le norme UE di ecoprogettazione per caldaie fino a 400 kW (Regolamento 813/2013) esprimono il rendimento stagionale sul PCS, e le bollette del gas in Irlanda e nel Regno Unito convertono il volume in kWh usando il PCS. Una caldaia che eroga 870 kWh di calore da 1.000 kWh di gas sul PCS ha un rendimento dell'87 % su quella base. Lo stesso ingresso vale 903 kWh sul PCI (1.000 ÷ 1,107), quindi il rendimento è il 96 % sul PCI. Scrivere la base accanto a ogni valore.
Il monitoraggio usa il metodo diretto: ingresso e uscita misurati. Il metodo indiretto, che sottrae dal 100 % le perdite misurate nei fumi, nell'involucro e nello spurgo, appartiene a una prova di combustione. Ricavare il calore utile da un contatore di calore oppure calcolarlo da portata e differenza di temperatura come Q = ρ·cp·V·ΔT. A 10 m³/h e 70/50 °C si ottengono 228 kW:
Gran parte dell'errore dipende dalla differenza di temperatura. Con 20 K, uno scarto di 0,1 K fra i sensori di mandata e ritorno equivale allo 0,5 % del risultato. Con 5 K, lo stesso scarto equivale al 2 %. Per questo i contatori di calore conformi a EN 1434 usano una coppia di sensori abbinata. Due errori d'installazione sono comuni. Sensori di mandata e ritorno invertiti danno un flusso di calore negativo o quasi nullo, che alcuni contatori non registrano affatto. Un misuratore di portata sul lato secondario di un separatore idraulico misura la portata del circuito, non quella della caldaia: il rapporto descrive quindi un confine diverso. La guida ai dati dei contatori di calore tratta la verifica dei record e degli stati.
Confrontare le caldaie a regimi di combustione simili. A basso carico e in estate, le perdite permanenti dell'involucro e delle tubazioni pesano di più su una piccola uscita, quindi un rendimento di luglio non è confrontabile con uno di gennaio.
Refrigeratori
Il COP di un refrigeratore è la potenza frigorifera erogata divisa per l'ingresso elettrico. L'indicatore statunitense kW per tonnellata frigorifera è l'inverso, pari a 3,517 ÷ COP: un valore minore è migliore. Il refrigeratore da 300 tonnellate frigorifere (1.055 kW) che assorbe 180 kW ha un COP di 5,86, oppure 0,60 kW/ton. Con i 20 kW delle pompe dell'acqua refrigerata e di condensazione inclusi nel confine, il COP è 5,28, oppure 0,67 kW/ton:
Dichiarare anche i ventilatori della torre di raffreddamento. Un valore che include pompe e torri descrive l'impianto di produzione dell'acqua refrigerata, non il solo refrigeratore.
Un COP misurato descrive un punto operativo. L'indice integrato a carico parziale (IPLV) della norma AHRI 550/590 è una media ponderata di quattro punti: IPLV = 0,01A + 0,42B + 0,45C + 0,12D, dove A–D sono i rendimenti ai carichi del 100, 75, 50 e 25 %. Ogni punto ha una temperatura standard dell'acqua o dell'aria di condensazione che diminuisce con il carico. Il pieno carico vale solo l'1 % del peso. L'NPLV usa gli stessi pesi alle condizioni di progetto specifiche. Una lettura sul sito al 60 % del carico con acqua di condensazione a 27 °C non è confrontabile con nessuno dei due indici finché non si allineano carico e temperatura di condensazione.
Pompe di calore
Il COP di una pompa di calore è il calore erogato diviso per l'ingresso elettrico nello stesso momento. Su un periodo, il rapporto tra i totali energetici corrispondenti è il fattore di prestazione stagionale (SPF) quando il periodo copre davvero la stagione. Il progetto SEPEMO-Build ha definito quattro confini, comunemente usati per indicare a quale SPF ci si riferisce:
| Confine | Ingresso elettrico incluso |
|---|---|
| H1 | Unità pompa di calore: compressore e controlli |
| H2 | H1 più ventilatore della sorgente o pompa della salamoia |
| H3 | H2 più riscaldatore elettrico di integrazione |
| H4 | H3 più pompe di circolazione del lato riscaldamento |
Gli orientamenti UE per conteggiare il calore rinnovabile delle pompe di calore (Decisione 2013/114/UE della Commissione, sezione 3.4) usano il confine H2 e SCOPnet della norma EN 14825. Con 300 kW di calore erogato, 90 kW all'unità e al suo ventilatore lato sorgente e 10 kW al riscaldatore di integrazione, il COP è 3,33 su H2 e 3,00 su H3:
Includere lo sbrinamento nei totali. Un'unità aerotermica che inverte il ciclo per sbrinarsi sottrae per alcuni minuti calore al circuito di riscaldamento. Se il contatore di calore o il calcolo ignora il flusso termico negativo, l'SPF risulta troppo alto. Conservare modalità operativa (riscaldamento, acqua calda, sbrinamento, attesa) e temperatura esterna con ogni valore d'intervallo. Si potrà così suddividere un SPF annuo per modalità e fascia di temperatura esterna.
Allineamento temporale e valori obsoleti
Quando possibile, dividere energia per energia. La variazione del registro elettrico e di quello del contatore di calore negli stessi 15 minuti dà un rapporto che tollera piccoli scarti temporali. Un rapporto di potenze istantanee richiede invece entrambi i valori mediati sullo stesso intervallo e su un unico orologio.
Il guasto più comune è un ingresso obsoleto. In un sistema EpiSensor, l'ingresso elettrico proviene di solito da uno ZEM sull'alimentazione dell'impianto. Un contatore di calore o di portata raggiunge il Gateway ZGW-20 tramite M-Bus, Modbus o impulsi, spesso con una frequenza d'interrogazione più lenta. Se il contatore di calore non risponde più, l'ultimo valore può restare accanto a nuove letture di potenza e produrre un COP apparentemente valido ma errato. Definire un'età massima per ogni ingresso, per esempio due suoi intervalli d'interrogazione. Non calcolare il rapporto quando un ingresso la supera.
Un dato mancante non è zero. Applicare la stessa regola a entrambi i lati: se manca un'ora di dati termici, togliere la stessa ora di elettricità dal totale del periodo. Conservare con ogni risultato formula, data dell'ultima modifica, conversioni delle unità ed elenco delle apparecchiature. Un cambiamento di confine apparirà allora nel registro come voce datata.
Scheda del confine di misura
Conservare una scheda per ogni apparecchiatura. Il modello scaricabile contiene:
| Campo | Esempio |
|---|---|
| Apparecchiatura e confine | Gruppo pompe acqua refrigerata P-2: azionamento, motore e pompa |
| Apparecchiatura esclusa | Pompa di riserva P-3 |
| Misura e punto d'ingresso | Elettricità, ZEM sull'alimentazione dell'azionamento |
| Misura e punto d'uscita | Portata e pressione differenziale attraverso la pompa |
| Condizioni di riferimento | Acqua, 1.000 kg/m³ |
| Segnale dello stato operativo | Velocità dell'azionamento |
| Allineamento temporale | Medie di un minuto, un solo orologio |
| Età massima di un ingresso | 2 minuti |
| Formula | ρ·g·Q·H ÷ ingresso elettrico, ultima modifica 14 settembre 2026 |
| Nome e data |
Configura un sistema partendo dall'apparecchiatura, dalla sua uscita utile e dai carichi ausiliari compresi nel confine.