Come scegliere la pompa di calore più adatta ai propri radiatori

Oggi, installare una pompa di calore rappresenta una delle sfide più interessanti nella transizione energetica per le abitazioni. Tuttavia, quando ci troviamo di fronte a un edificio già dotato di un impianto a radiatori — che siano in ghisa, acciaio o alluminio — la decisione non è affatto semplice.

C'è un pregiudizio comune che sostiene che le pompe di calore non siano compatibili con i terminali ad alta temperatura.

Ma la verità è ben diversa: le macchine di ultima generazione possono mantenere un COP superiore a 3 anche a 60 °C di mandata e funzionano in modo efficiente anche con temperature esterne fino a −15 °C.

Tuttavia, non basta avere la tecnologia giusta; è fondamentale adottare un approccio progettuale rigoroso che colleghi il calcolo del fabbisogno termico con una verifica accurata delle prestazioni dei terminali, la scelta della macchina e la regolazione dell’impianto.

Il fabbisogno termico: la diagnosi che precede ogni scelta

La scelta della pompa di calore è fondamentale e richiede una comprensione precisa del fabbisogno termico dell’edificio. Questo dato è la base di tutto il progetto: senza di esso, qualsiasi calcolo diventa un rischio.

Il calcolo delle dispersioni termiche deve seguire la norma UNI EN 12831, analizzando ogni locale e tenendo conto della trasmittanza delle pareti, sia opache che trasparenti, dei ponti termici, delle infiltrazioni d’aria e delle condizioni climatiche specifiche.

In un edificio non isolato situato in una zona climatica E, con muri in laterizio pieno da 40 cm e finestre a vetro singolo, le dispersioni possono superare i 100 W/m². Tuttavia, dopo aver effettuato un intervento di isolamento termico con un cappotto di 10 cm in EPS e sostituito i serramenti con vetrocamera a basso emissivo, queste dispersioni possono scendere a 35–45 W/m²: una riduzione del 55–65% che cambia radicalmente il dimensionamento dell’intero sistema.

Questo passaggio non è solo un obbligo normativo, ma è essenziale per capire se i radiatori esistenti possono funzionare a temperature compatibili con una pompa di calore ad alta efficienza.

L'involucro di un edificio gioca un ruolo fondamentale nel determinare la temperatura di mandata necessaria.

In edifici con elevate dispersioni, i radiatori devono funzionare a temperature tra i 65 e i 70 °C per garantire il comfort, ma questo porta a un drastico calo del COP della pompa di calore, rendendo l'investimento meno vantaggioso.

D'altra parte, se l'involucro è stato riqualificato o se l'edificio è già in classe B o superiore, la temperatura di mandata può scendere a 50-55 °C, dove la pompa di calore offre il miglior equilibrio tra prestazioni ed economia operativa.

Un intervento mirato di coibentazione può trasformare un impianto a radiatori ad alta temperatura in un sistema perfettamente compatibile con la pompa di calore, riducendo il carico termico e, di conseguenza, la temperatura necessaria ai terminali.

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I radiatori esistenti: verifica della resa a temperature ridotte

La resa termica e il ΔT: il cuore del problema

La potenza che un radiatore può emettere dipende dal ΔT, cioè dalla differenza tra la temperatura media del fluido termovettore e quella dell’ambiente che deve essere riscaldato. Nelle schede tecniche dei radiatori, si indica la resa a ΔT = 50 °C, che corrisponde a una temperatura media dell’acqua di 70 °C con un ambiente a 20 °C. Quando si utilizza una pompa di calore con una temperatura di mandata di 55 °C, il ΔT scende a circa 30 °C, e di conseguenza la resa del radiatore diminuisce di circa il 50%. Questa relazione non è lineare; segue piuttosto una legge esponenziale del tipo Q = Qn × (ΔT / ΔTn)n, dove l’esponente n varia generalmente tra 1,25 e 1,35, a seconda del tipo di radiatore. Per i radiatori prodotti prima del 1995, la resa nominale è calcolata secondo la UNI 6514 (con ΔT = 60 °C), mentre per quelli realizzati successivamente si fa riferimento alla UNI EN 442 (con ΔT = 50 °C). Ricalcolare la potenza effettiva in base alle nuove condizioni operative è un passaggio fondamentale.

Non tutti i radiatori reagiscono allo stesso modo quando si abbassa la temperatura di mandata. I radiatori in ghisa, pur avendo una notevole inerzia termica (che può essere un vantaggio per la stabilità del sistema), hanno superfici di scambio piuttosto limitate e richiedono temperature medio-alte per esprimere al meglio la loro potenza nominale. D'altra parte, i radiatori in acciaio a piastra radiante — non quelli tubolari — sono generalmente i più efficienti a basse temperature, grazie alla loro ampia superficie di scambio e al ridotto contenuto d'acqua, che ne aumenta la reattività. Infine, i radiatori in alluminio offrono un buon compromesso, con tempi di risposta rapidi e la possibilità di aggiungere facilmente elementi per aumentare la superficie radiante.

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Il dimensionamento della pompa di calore: potenza, COP e SCOP

La scelta della pompa di calore rappresenta un momento cruciale in cui l'analisi dell'edificio e la verifica dei terminali si uniscono per arrivare a una decisione progettuale. È importante selezionare la potenza termica nominale della pompa di calore confrontando le curve prestazionali fornite dal produttore con le condizioni operative reali del sito. Le schede tecniche offrono dati secondo la norma UNI EN 14511, che specifica il COP in condizioni standard: per esempio, A7/W55 indica una temperatura esterna di 7 °C e una temperatura di mandata dell'acqua di 55 °C. Tuttavia, nelle zone climatiche E e F, la temperatura esterna di progetto può scendere fino a −5 o −10 °C: è proprio in queste circostanze che la macchina deve essere in grado di fornire la potenza necessaria. È fondamentale monitorare il comportamento delle pompe di calore ad inverter nella fascia critica tra +5 °C e −3 °C esterni: molte macchine mostrano un calo significativo di potenza in questo intervallo a causa del ciclo di sbrinamento, che può ridurre l'efficienza effettiva del 10–15%. D'altra parte, una pompa di calore sovradimensionata tende a funzionare con cicli di accensione e spegnimento frequenti (short cycling), il che diminuisce l'efficienza stagionale e accelera l'usura del compressore.

Il COP (Coefficiente di Prestazione) è un valore che viene misurato in laboratorio in condizioni fisse. Una pompa di calore aria-acqua di buona qualità ha un COP che varia tra 4,0 e 4,5 quando si trova in condizioni A7/W35 (ideale per impianti a pavimento) e tra 2,8 e 3,2 in condizioni A7/W55 (adatte per radiatori tradizionali). Questa differenza, che si aggira intorno al 30%, rappresenta il costo energetico legato alla temperatura più alta dell'acqua in uscita.

D'altra parte, lo SCOP (Seasonal COP) è il parametro più importante per valutare l'efficienza economica: considera le variazioni di temperatura durante le diverse stagioni e costituisce la base per l'etichetta energetica europea (Regolamento UE 811/2013). Di solito, l'etichetta indica lo SCOP a 55 °C di mandata, basandosi sul profilo climatico medio dell'Europa.

Bassa temperatura, alta temperatura o sistema ibrido?

Le pompe di calore a bassa temperatura, che possono arrivare fino a 55 °C, sono perfette per edifici ben isolati. In questi casi, i radiatori esistenti, se controllati adeguatamente, riescono a gestire le dispersioni anche con temperature di mandata tra 45 e 55 °C. Questi sistemi utilizzano refrigeranti come R32 o R290 e possono raggiungere un SCOP tra 4,0 e 5,2 a 35 °C di mandata. Quando si sale a 55 °C, il SCOP scende tipicamente a un valore compreso tra 3,0 e 3,8, ma rimane comunque molto competitivo.

D'altra parte, le pompe di calore ad alta temperatura, che possono arrivare fino a 65–80 °C, sono la soluzione ideale per quegli edifici dove non è possibile abbassare la temperatura di mandata. A queste temperature, il COP varia tra 2,0 e 2,8, ma il bilancio energetico rimane favorevole: per la stessa richiesta di calore, una pompa di calore con SCOP di 3 consuma circa il 30% in meno di energia primaria rispetto a una caldaia a gas. Questi impianti spesso utilizzano compressori a doppio stadio o cicli a cascata, il che comporta costi di acquisto più elevati (circa 20.000–30.000 € per un sistema completo chiavi in mano) e una maggiore complessità nell'installazione. Tuttavia, rappresentano la scelta migliore per le ristrutturazioni in cui non è possibile intervenire sull'involucro o modificare i terminali.

Il sistema ibrido è una soluzione pratica per quegli edifici dove le condizioni climatiche o lo stato dell’involucro

non permettono alla sola pompa di calore di soddisfare completamente il fabbisogno energetico. Funziona seguendo il principio del punto di bivalenza: la pompa di calore lavora principalmente finché la temperatura esterna rimane sopra un certo limite (di solito tra 0 °C e +5 °C), e quando scende sotto, entra in gioco la caldaia. In Italia, dove le temperature invernali sono generalmente più miti per gran parte della stagione, la pompa di calore riesce a coprire tra il 70% e l'85% del fabbisogno annuale, con un’efficienza complessiva che supera del 35% quella di una caldaia a condensazione tradizionale.

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FAQ
1. Come verificare se i radiatori esistenti funzionano con una pompa di calore?
Occorre ricalcolare la potenza a ΔT ridotto usando la formula esponenziale Q = Qn × (ΔT/ΔTn)^n. Se la potenza risultante copre il carico UNI EN 12831 con mandata 50–55°C, l’impianto è compatibile.

2. Quando conviene scegliere una pompa di calore ad alta temperatura?
Quando l’edificio presenta dispersioni elevate e non è possibile intervenire sull’involucro. In tali casi, macchine fino a 65–80°C evitano la sostituzione dei terminali.

3. Che differenza c’è tra COP e SCOP?
Il COP è misurato in condizioni fisse (UNI EN 14511). Lo SCOP tiene conto dell’intera stagione ed è più rappresentativo dei consumi reali.

4. Il sistema ibrido è obbligatorio in zona climatica E?
Non obbligatorio, ma consigliabile quando la PdC non copre il carico a −5 °C senza penalizzazioni eccessive.

5. R290 è sempre la scelta migliore?
Dal punto di vista normativo sì, ma richiede verifiche di sicurezza per infiammabilità (classe A3) e limiti di carica.