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Calcola il COP istantaneo di una pompa di calore o il suo fattore di prestazione su un periodo dal calore erogato e dall’elettricità consumata.
COP in riscaldamento
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Calore ed elettricità devono essere misurati nello stesso intervallo.
COP o fattore di prestazione = calore erogato ÷ (elettricità della pompa di calore + elettricità degli ausiliari inclusi)
300 kW di potenza termica con 100 kW di potenza elettrica assorbita danno un COP di 3.
Suggerimento: Includi la resistenza elettrica di integrazione e le pompe di circolazione nel confronto con un indice stagionale. Escluderle fa apparire il risultato migliore.
Il COP è il rapporto fra il calore erogato da una pompa di calore e l’elettricità consumata in un punto di funzionamento. Lo stesso rapporto calcolato dai totali energetici di un’intera stagione di riscaldamento è il fattore di prestazione stagionale (SPF), che determina il costo di esercizio. Nessun valore è confrontabile con un altro senza precisare quali consumi elettrici siano inclusi. Una pompa che eroga 300 kW termici con 90 kW elettrici ha un COP di 3,333. Aggiungendo 10 kW delle sue pompe di circolazione, il COP è 3.
COP = calore erogato (kW) ÷ potenza elettrica (kW)
Calcola la media di calore ed elettricità nello stesso intervallo usando un unico riferimento temporale. Il COP varia con la temperatura della sorgente, quella di mandata, il carico e lo sbrinamento. Registra le temperature esterna e di mandata per ogni lettura: un valore descrive solo quelle condizioni.
Fattore di prestazione = calore erogato (kWh) ÷ elettricità consumata (kWh)
Usa la differenza fra le letture del contatore termico e di quello elettrico prese allo stesso inizio e alla stessa fine. Se il periodo copre un’intera stagione di riscaldamento, il risultato è l’SPF. Se copre una settimana o un mese, è il fattore di prestazione di quel periodo. È utile per seguire le tendenze, ma un mese mite darà un valore maggiore di quello dell’intera stagione.
Potenza elettrica = pompa di calore + ausiliari inclusi
Il progetto sul campo SEPEMO ha definito quattro perimetri. H1 include compressore e controlli. H2 aggiunge il ventilatore della sorgente o la pompa della salamoia. H3 comprende le resistenze di integrazione e a immersione. H4 aggiunge le pompe di circolazione del circuito di riscaldamento. In una pompa di calore aerotermica monoblocco, l’alimentazione dell’unità esterna copre compressore e ventilatore; quel contatore da solo rappresenta H2. Inserisci la resistenza di integrazione e le pompe di circolazione come ausiliari per ottenere H4. Per H3 e H4, il contatore termico deve includere anche il calore erogato dalla resistenza di integrazione.
I valori COP e SCOP delle schede tecniche provengono da prove EN 14825 in condizioni definite. Lo SCOP pondera quei punti di prova su una stagione di riscaldamento di riferimento per clima medio, più freddo o più caldo, con temperatura di mandata di 35 °C o 55 °C. L’SPF misurato in un edificio reale è spesso inferiore. Lo studio Electrification of Heat di Energy Systems Catapult ha monitorato 742 pompe di calore in abitazioni britanniche dal 2020 al 2022. La mediana dell’SPF delle pompe aerotermiche con perimetro H4 era 2,80 e 2,44 nei giorni più freddi.
La temperatura di mandata è il fattore più importante modificabile sul sito. Il COP ideale (di Carnot) è T_mandata ÷ (T_mandata − T_sorgente), in kelvin. Con una sorgente a 0 °C, scende da 8,8 a 35 °C di mandata a 6,0 a 55 °C, una perdita di circa il 2% per kelvin. Le macchine reali raggiungono una frazione approssimativamente costante del valore ideale in questo intervallo, quindi si applica un rapporto simile. Scaldare a 55 °C anziché a 35 °C riduce il COP di circa un terzo.
La precisione dipende dal contatore termico. Secondo l’allegato MI-004 della direttiva MID, un contatore di classe 2 a un decimo della portata permanente e con una differenza di temperatura di 5 K può discostarsi del 5,6%, principalmente per la coppia di sonde di temperatura. Le pompe di calore funzionano spesso con 5 K o meno. Un COP reale di 3,0 può apparire fra 2,8 e 3,2 anche prima di aggiungere l’errore di circa l’1% del contatore elettrico. Confronta l’impianto con la propria tendenza storica e non attribuire significato alla seconda cifra decimale. La guida ai dati dei contatori termici spiega le fonti di errore.
Con 300 kW termici, 90 kW consumati dalla pompa di calore e 10 kW dalle pompe di circolazione, il COP è 300 ÷ 100 = 3. La sola pompa di calore raggiunge 3,333. Verifica anche l’incidenza delle pompe su una giornata: una pompa a velocità fissa che continua a funzionare con il compressore spento consuma una quota dell’energia giornaliera maggiore di quella indicata da una singola lettura.
COP in riscaldamento 3 Apri nella calcolatrice
Durante una stagione di riscaldamento, il contatore termico ha registrato 24 000 kWh. La pompa di calore ha consumato 7000 kWh e le pompe di circolazione 600 kWh; l’SPF è 24 000 ÷ 7600 = 3,158. Questo valore corrisponde al perimetro H4 solo se nessuna resistenza di integrazione o a immersione è entrata in funzione durante la stagione.
Fattore di prestazione del periodo 3,158 Apri nella calcolatrice
La resistenza di integrazione ha funzionato durante il freddo e ha consumato 1500 kWh sul proprio circuito. Si trova a monte del contatore termico, quindi i 24 000 kWh includono già circa 1500 kWh di calore da essa erogato. Includendola, gli ausiliari totalizzano 2100 kWh e l’SPF è 24 000 ÷ 9100 = 2,637.
La pompa di calore da sola ha erogato 22 500 kWh con 7000 kWh elettrici, un rapporto di 3,21. A quel rendimento, i 1500 kWh termici della resistenza avrebbero richiesto circa 470 kWh elettrici alla pompa di calore. Misura la resistenza di integrazione su un circuito separato. Se la sua quota aumenta, verifica il setpoint e la temperatura esterna a cui è consentita l’accensione.
Fattore di prestazione del periodo 2,637 Apri nella calcolatrice
COP combinato per ciascun COP della sola pompa di calore quando gli ausiliari aggiungono una percentuale al suo consumo elettrico.
| Ausiliari (% dell’elettricità della pompa di calore) | COP 2,5 | COP 3 | COP 3,5 | COP 4 | COP 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 5 |
| 5 | 2,381 | 2,857 | 3,333 | 3,81 | 4,762 |
| 10 | 2,273 | 2,727 | 3,182 | 3,636 | 4,545 |
| 15 | 2,174 | 2,609 | 3,043 | 3,478 | 4,348 |
| 20 | 2,083 | 2,5 | 2,917 | 3,333 | 4,167 |
| 30 | 1,923 | 2,308 | 2,692 | 3,077 | 3,846 |
| 50 | 1,667 | 2 | 2,333 | 2,667 | 3,333 |
Il COP descrive un punto di funzionamento. Lo SCOP è un indice stagionale calcolato secondo EN 14825 con punti di prova e un clima di riferimento; è alla base dell’etichetta energetica ErP. L’SPF si misura in un impianto reale su una stagione reale. Indica sempre il perimetro dell’SPF, da H1 a H4.
Nel perimetro H4, la pompa di calore aerotermica mediana dello studio britannico Electrification of Heat ha raggiunto 2,80. Un impianto progettato per una mandata di 35–45 °C dovrebbe superare questo valore. Con radiatori a 55 °C o più, sarà difficile raggiungerlo. Gli impianti geotermici tendono a mantenere prestazioni migliori in inverno, poiché il circuito interrato non segue le giornate più fredde. Confronta due SPF solo a parità di perimetro.
Cerca tre andamenti nei dati a intervalli di uno o cinque minuti. Lo sbrinamento appare come una diminuzione della portata termica fino a zero o sotto zero per alcuni minuti mentre il compressore continua ad assorbire elettricità, soprattutto fra 0 °C e 5 °C con umidità. I cicli brevi sono periodi di funzionamento del compressore inferiori a dieci minuti ripetuti più volte all’ora, di solito nelle giornate miti quando la domanda è inferiore alla potenza minima della macchina. La resistenza di integrazione si riconosce dal consumo del suo circuito a temperature esterne a cui la pompa di calore dovrebbe bastare.
Installa un contatore elettrico su ogni circuito incluso nel perimetro, con la resistenza di integrazione su un circuito proprio. Installa un contatore termico sulla mandata della pompa di calore, dopo ogni resistenza di integrazione in linea. Leggili nello stesso intervallo e registra anche la temperatura esterna e la modalità di funzionamento. Consulta la guida al monitoraggio delle prestazioni delle pompe di calore per un sistema completo.
Uno ZEM misura l’elettricità consumata dalla pompa di calore e dai suoi ausiliari. Uno ZHM legge il calore erogato dalla porta M-Bus del contatore termico.
