MANUALE DI PROGETTAZIONE

RISCALDARE E RAFFRESCARE CON POMPE DI CALORE

Raffrescamentoattivocon pompe di calore aria/acqua e acqua glicolica/acqua

Raffrescamentopassivocon pompe di calore acqua glicolica/acqua e acqua/acqua

Sfruttamentodelcaloreresiduoineserciziodiraffrescamentoper la preparazione dellacqua calda e il riscaldamento dellacqua della piscina

Edizione 11/2008

SommarioSommarioSommario..................................................................................................................................................................1

1 Scelta e dimensionamento delle pompe di calore per riscaldamento e raffrescamento.............................41.1 Determinazione del fabbisogno di calore dell'edificio ....................................................................................................................... 4

1.1.1 Tempi di interdizione delle aziende distributrici dell'energia elettrica ....................................................................................... 41.1.2 Riscaldamento dell'acqua sanitaria .......................................................................................................................................... 4

1.2 Procedura per la determinazione del fabbisogno di raffrescamento dell'edificio .............................................................................. 5

1.3 Verifica dei limiti d'impiego................................................................................................................................................................ 51.3.1 Massima potenza calorifica della pompa di calore ................................................................................................................... 51.3.2 Massima potenzialit frigorifera della pompa di calore............................................................................................................. 8

1.4 Collegamento in parallelo di pompe di calore per l'esercizio di riscaldamento ................................................................................. 81.4.1 Esercizio di solo riscaldamento o raffrescamento .................................................................................................................... 81.4.2 Esercizio bivalente.................................................................................................................................................................... 91.4.3 Produzione acqua piscina......................................................................................................................................................... 9

1.5 Collegamento in parallelo di pompe di calore per l'esercizio di raffrescamento ............................................................................... 91.5.1 Esercizio di raffrescamento senza sfruttamento del calore residuo ......................................................................................... 91.5.2 Esercizio di raffrescamento con sfruttamento del calore residuo ............................................................................................. 91.5.3 Misure per la riduzione del carico frigorifero dell'edificio .......................................................................................................... 9

2 Generazione della potenza frigorifera.............................................................................................................112.1 Raffrescamento passivo.................................................................................................................................................................. 11

2.1.1 Raffrescamento passivo con produzione parallela di acqua calda......................................................................................... 112.1.2 Raffrescamento passivo con acqua di falda ........................................................................................................................... 122.1.3 Raffrescamento passivo con collettori geotermici a posa orizzontale .................................................................................... 122.1.4 Raffrescamento passivo con sonde di calore geotermico ...................................................................................................... 12

2.2 Raffrescamento attivo ..................................................................................................................................................................... 132.2.1 Raffrescamento attivo con pompe di calore aria/acqua reversibili ......................................................................................... 132.2.2 Raffrescamento attivo con pompe di calore acqua glicolica/acqua reversibili........................................................................ 14

3 Riscaldamento e raffrescamento con un unico sistema...............................................................................153.1 Esercizio energeticamente efficiente .............................................................................................................................................. 15

3.2 Regolazione di un sistema combinato di riscaldamento e raffrescamento ..................................................................................... 15

3.3 Requisiti idraulici per un sistema combinato di riscaldamento e raffrescamento............................................................................ 15

3.4 Carico frigorifero.............................................................................................................................................................................. 15

3.5 Raffrescamento ventilato ................................................................................................................................................................ 153.5.1 Ventilconvettori ....................................................................................................................................................................... 163.5.2 Raffrescamento tramite impianti di ventilazione ..................................................................................................................... 16

3.6 Raffrescamento statico ................................................................................................................................................................... 163.6.1 Raffrescamento a pavimento.................................................................................................................................................. 163.6.2 Raffrescamento a soffitto........................................................................................................................................................ 17

3.7 Gli elementi strutturali in funzione di volano termico....................................................................................................................... 17

3.8 Comfort ........................................................................................................................................................................................... 173.8.1 Il comportamento termico nell'essere umano ......................................................................................................................... 173.8.2 Temperatura ambiente ........................................................................................................................................................... 183.8.3 Contenuto in umidit dell'aria ambiente.................................................................................................................................. 183.8.4 Movimento dell'aria all'interno dell'ambiente .......................................................................................................................... 18

4 Raffrescamento attivo con pompe di calore aria/acqua ...............................................................................194.1 Pompa di calore aria/acqua per installazione interna ..................................................................................................................... 19

4.2 Pompe di calore aria/acqua per installazione esterna .................................................................................................................... 19

4.3 Informazioni sull'apparecchio - Pompe di calore aria/acqua per installazione interna.................................................................... 214.3.1 Pompa di calore aria/acqua reversibile in formato compatto - 230 V ..................................................................................... 214.3.2 Pompa di calore aria/acqua reversibile - 230 V...................................................................................................................... 224.3.3 Pompe di calore aria/acqua reversibili con sfruttamento del calore residuo........................................................................... 23

4.4 Informazioni sull'apparecchio - Pompa di calore aria/acqua per installazione esterna................................................................... 244.4.1 Pompe di calore aria/acqua reversibile - 230 V...................................................................................................................... 244.4.2 Pompe di calore aria/acqua reversibili con sfruttamento del calore residuo........................................................................... 25

4.5 Curve caratteristiche pompe di calore aria/acqua reversibili........................................................................................................... 264.5.1 Curve caratteristiche LIK 8MER (esercizio di riscaldamento)................................................................................................. 26www.dimplex.de 1

4.5.2 Curve caratteristiche LI 11MER / LA 11MSR (esercizio di riscaldamento) ........................................................................... 274.5.3 Curve caratteristiche LI 11TER+ / LA 11ASR (esercizio di riscaldamento) ........................................................................... 284.5.4 Curve caratteristiche LI 16TER+ / LA 16ASR (esercizio di riscaldamento) ........................................................................... 294.5.5 Curve caratteristiche LIK 8MER (esercizio di raffrescamento)............................................................................................... 304.5.6 Curve caratteristiche LI 11MER / LA 11MSR (esercizio di raffrescamento).......................................................................... 314.5.7 Curve caratteristiche LI 11TER+ / LA 11ASR (esercizio di raffrescamento).......................................................................... 324.5.8 Curve caratteristiche LI 16TER+ / LA 16ASR (esercizio di raffrescamento).......................................................................... 33

4.6 Dimensioni pompe di calore aria/acqua reversibili ......................................................................................................................... 344.6.1 Dimensioni LIK 8MER ............................................................................................................................................................ 344.6.2 Dimensioni LI 11MER............................................................................................................................................................. 354.6.3 Dimensioni LI 11TER+ ........................................................................................................................................................... 364.6.4 Dimensioni LI 16TER+ ........................................................................................................................................................... 374.6.5 Dimensioni LA 11MSR ........................................................................................................................................................... 384.6.6 Dimensioni LA 11ASR............................................................................................................................................................ 394.6.7 Dimensioni LA 16ASR............................................................................................................................................................ 40

5 Raffrescamento attivo con pompe di calore acqua glicolica/acqua ........................................................... 415.1 Dimensionamento delle sonde di calore geotermico per il raffrescamento e il riscaldamento ....................................................... 41

5.1.1 Indicazioni di dimensionamento - Cessione di calore al terreno ............................................................................................ 415.1.2 Dimensionamento della pompa di ricircolo dell'acqua glicolica.............................................................................................. 415.1.3 Acqua glicolica ....................................................................................................................................................................... 42

5.2 Informazioni sull'apparecchio ......................................................................................................................................................... 435.2.1 Pompe di calore acqua glicolica/acqua reversibili - monofase 230 V .................................................................................... 435.2.2 Pompa di calore acqua glicolica/acqua reversibile................................................................................................................. 445.2.3 Pompe di calore acqua glicolica/acqua reversibili con sfruttamento del calore residuo......................................................... 45

5.3 Curve caratteristiche pompe di calore acqua glicolica/acqua reversibili......................................................................................... 465.3.1 Curve caratteristiche SI 5MER (esercizio di riscaldamento) .................................................................................................. 465.3.2 Curve caratteristiche SI 7MER (esercizio di riscaldamento) .................................................................................................. 475.3.3 Curve caratteristiche SI 9MER (esercizio di riscaldamento) .................................................................................................. 485.3.4 Curve caratteristiche SI 11MER (esercizio di riscaldamento) ................................................................................................ 495.3.5 Curve caratteristiche SI 75ZSR (esercizio di riscaldamento) ................................................................................................. 505.3.6 Curve caratteristiche SI 30TER+ (esercizio di riscaldamento)............................................................................................... 515.3.7 Curve caratteristiche SI 75TER+ (esercizio di riscaldamento)............................................................................................... 525.3.8 Curve caratteristiche SI 5MER (esercizio di raffrescamento)................................................................................................. 535.3.9 Curve caratteristiche SI 7MER (esercizio di raffrescamento)................................................................................................. 545.3.10 Curve caratteristiche SI 9MER (esercizio di raffrescamento)................................................................................................. 555.3.11 Curve caratteristiche SI 11MER (esercizio di raffrescamento)............................................................................................... 565.3.12 Curve caratteristiche SI 75ZSR (esercizio di raffrescamento) ............................................................................................... 575.3.13 Curve caratteristiche SI 30TER+ (esercizio di raffrescamento) ............................................................................................. 585.3.14 Curve caratteristiche SI 75TER+ (esercizio di raffrescamento) ............................................................................................. 59

5.4 Dimensioni pompe di calore acqua glicolica/acqua reversibili........................................................................................................ 605.4.1 Dimensioni SI 5MER - SI 11MER........................................................................................................................................... 605.4.2 Dimensioni SI 75ZSR............................................................................................................................................................. 615.4.3 Dimensioni SI 30TER+........................................................................................................................................................... 625.4.4 Dimensioni SI 75TER+........................................................................................................................................................... 63

6 Raffrescamento passivo tramite scambiatore di calore............................................................................... 646.1 Raffrescamento passivo con pompe di calore acqua/acqua .......................................................................................................... 64

6.2 Raffrescamento passivo con pompe di calore acqua glicolica/acqua ............................................................................................ 64

6.3 Informazioni sull'apparecchio ......................................................................................................................................................... 656.3.1 Stazione di raffrescamento passivo ....................................................................................................................................... 656.4.1 Curve caratteristiche PKS 14 ................................................................................................................................................. 666.4.2 Curve caratteristiche PKS 25 ................................................................................................................................................. 67

6.5 Dimensioni ...................................................................................................................................................................................... 686.5.1 Dimensioni PKS 14 / PKS 25 ................................................................................................................................................. 68

7 Comando e regolazione................................................................................................................................... 697.1 Funzionamento in rete del regolatore di riscaldamento, di raffrescamento e del telecomando...................................................... 69

7.2 Sensore termico (regolatore di raffrescamento) ............................................................................................................................. 69

7.3 Generazione del freddo tramite raffrescamento attivo.................................................................................................................... 707.3.1 Pompe di calore senza scambiatore di calore supplementare............................................................................................... 707.3.2 Pompe di calore con scambiatore di calore supplementare per lo sfruttamento del calore residuo ...................................... 70

7.4 Generazione del freddo tramite raffrescamento passivo ................................................................................................................ 70

7.5 Descrizione del programma raffrescamento................................................................................................................................... 712

Sommario7.5.1 Modalit di esercizio raffrescamento ...................................................................................................................................... 717.5.3 Disattivazione delle pompe di ricircolo in esercizio di raffrescamento.................................................................................... 717.5.4 Raffrescamento statico e ventilato.......................................................................................................................................... 72

7.6 Regolazione di singoli ambienti....................................................................................................................................................... 727.6.1 Raffrescamento ventilato ........................................................................................................................................................ 737.6.2 Raffrescamento statico ........................................................................................................................................................... 73

7.7 Produzione di acqua calda.............................................................................................................................................................. 737.7.1 Richiesta di acqua calda senza scambiatore di calore supplementare .................................................................................. 737.7.2 Richiesta di acqua calda con scambiatore di calore supplementare ...................................................................................... 737.7.3 Sfruttamento del calore residuo in esercizio di raffrescamento .............................................................................................. 74

7.8 Accessori speciali............................................................................................................................................................................ 747.8.1 Stazione ambiente.................................................................................................................................................................. 747.8.2 Centralina a due punti della temperatura ambiente riscaldamento/raffrescamento ............................................................... 747.8.3 Telecomando.......................................................................................................................................................................... 74

8 Raffronto fra sistemi di raffrescamento a pompa di calore ..........................................................................758.1 Pompe di calore aria/acqua con raffrescamento attivo ................................................................................................................... 75

8.2 Pompe di calore acqua glicolica/acqua con raffrescamento attivo ................................................................................................. 75

8.3 Pompe di calore acqua glicolica/acqua con raffrescamento passivo.............................................................................................. 75

8.4 Pompe di calore acqua/acqua con raffrescamento passivo............................................................................................................ 75

8.5 Riassumendo .................................................................................................................................................................................. 76

9 Allacciamento idraulico per l'esercizio di riscaldamento e raffrescamento ...............................................779.1 Legenda .......................................................................................................................................................................................... 78

9.2 Raffrescamento attivo, ventilato...................................................................................................................................................... 79

9.3 Raffrescamento attivo, statico......................................................................................................................................................... 81

9.4 Raffrescamento attivo con sfruttamento del calore residuo ............................................................................................................ 83

9.5 Raffrescamento passivo con pompe di calore acqua glicolica/acqua............................................................................................. 87

9.6 Raffrescamento passivo con gruppo idraulico compatto ................................................................................................................ 89

9.7 Raffrescamento passivo con circuiti di riscaldamento e di raffrescamento separati....................................................................... 91

9.8 Raffrescamento passivo con acqua di falda ................................................................................................................................... 93

10 Operazioni di allacciamento elettrico .............................................................................................................9810.1 Regolatore di raffrescamento per pompe di calore reversibili......................................................................................................... 98

10.2 Regolatore di raffrescamento passivo............................................................................................................................................. 98

10.3 Regolazione della temperatura ambiente nel raffrescamento ventilato .......................................................................................... 98

10.4 Stazione ambiente abbinata a raffrescamento statico .................................................................................................................... 99

10.5 Monitoraggio avanzato del punto di rugiada ................................................................................................................................... 99

10.6 Regolazione della temperatura ambiente ..................................................................................................................................... 10010.6.1 Centralina temperatura ambiente per commutazione manuale............................................................................................ 10010.6.2 Centralina temperatura ambiente a commutazione automatica ........................................................................................... 100

10.7 Schemi elettrici.............................................................................................................................................................................. 102

10.8 Legenda per gli schemi elettrici..................................................................................................................................................... 105

10.9 Assegnazione dei morsetti del programmatore della pompa di calore ......................................................................................... 106

11 Allegato............................................................................................................................................................10811.1 Terminologia raffrescamento ........................................................................................................................................................ 108

11.2 Norme e direttive importanti .......................................................................................................................................................... 110

11.3 Calcolo approssimativo del carico frigorifero per ambienti singoli secondo il procedimento HEA................................................ 111

11.4 Requisiti minimi per accumulo dell'acqua calda / pompa di ricircolo ............................................................................................ 113

11.5 Ordine per la messa in funzione di pompe di calore per riscaldamento/raffrescamento .............................................................. 114www.dimplex.de 3

11 Scelta e dimensionamento delle pompe di calore per riscaldamento e raffrescamento

1.1 Determinazione del fabbisogno di calore dell'edificioIl calcolo esatto del massimo fabbisogno di calore orario havviene sulla scorta delle norme specifiche del paese diinstallazione. Un calcolo approssimativo del fabbisogno di calore possibile attraverso la superficie abitabile da riscaldare A (m):

tab. 1.1: Valori approssimativi di fabbisogno termico specifico per la Germania

Dimensionamento delle temperature di mandataNel dimensionamento del sistema di distribuzione del calore inimpianti di riscaldamento con pompa di calore necessarioaccertarsi che il fabbisogno di calore necessario venga trasferitoalle temperature di mandata pi basse possibili, dato che ognigrado in meno della temperatura di mandata a parit difabbisogno di calore per riscaldamento comporta un risparmioenergetico pari al 2,5 % circa. Risultano ideali superfici diriscaldamento ampie, come ad es. quelle dei sistemi apavimento o ventilconvettori, con temperature massime dimandata pari a circa 40 C.

1.1.1 Tempi di interdizione delle aziende distributrici dell'energia elettricaMolte aziende tedesche distributrici di energia elettrica offronocontratti speciali a tariffe pi convenienti appositamente per lepompe di calore. In base al decreto federale sulla tariffazione, leaziende distributrici dell'energia elettrica devono per essere ingrado di disinserire e bloccare le pompe di calore in presenza dipicchi di carico della rete di approvvigionamento.Durante i tempi di interdizione non si pu usufruire della pompadi calore per riscaldare la casa. Si rende cos necessarioprodurre pi energia negli orari di funzionamento delle pompe dicalore, ovvero la pompa di calore deve essere di dimensionimaggiori.

I tempi di interdizione tipici delle aziende distributrici di energiaelettrica sono di max. 4 ore al giorno, che vengono consideratecon un fattore di 1,2. Sono ammessi tempi di interdizione anchedi max. 6 ore al giorno, che vengono considerate con un fattoredi 1,3.

tab. 1.2: Fattore di dimensionamento f per la considerazione dei tempi di interdizione

1.1.2 Riscaldamento dell'acqua sanitariaIn caso di normali livelli di comfort occorre considerare unfabbisogno massimo di acqua calda di 80-100 litri al giorno perpersona, con una temperatura di riferimento di 45C. In questocaso occorre tenere conto di una potenza calorifica di 0,2 kW perpersona.Per il dimensionamento occorre calcolare il numero massimopossibile di persone e considerare abitudini particolari dell'utente(ad es. vasca con idromassaggio).La regolazione della produzione di acqua calda avviene tramite ilprogrammatore della pompa di calore che in funzione delfabbisogno e delle esigenze di esercizio attiva la produzione diacqua calda in maniera ottimale. Nelle pompe di calore reversibilicon scambiatore di calore supplementare possibile utilizzare ilcalore residuo prodotto in esercizio di raffrescamento per laproduzione di acqua calda.Se nell'accumulo dell'acqua calda viene utilizzata una resistenzaelettrica questa pu essere sfruttata nel punto di progetto (ad es.-16 C) per la produzione di acqua calda. In questo caso lapotenza calorifica per la preparazione dell'acqua calda non deveandare ad aggiungersi al carico termico.

Condutture di circolazioneLe condutture di circolazione rendono l'acqua sanitariaimmediatamente disponibile nel punto di prelievo, tuttaviaaumentano sensibilmente il fabbisogno di calore per ilriscaldamento della stessa. Il maggiore fabbisogno dipende daltempo di funzionamento, dalla lunghezza e dalla qualitdell'isolamento delle condutture e deve essere opportunamenteconsiderato. Se le lunghe condutture non permettono dirinunciare a una circolazione, opportuno installare una pompadi ricircolo che si attiva solo in caso di necessit mediante unsensore di portata, pulsante o simile.

= 0,03 kW/m2 Casa a bassissimo fabbisogno

= 0,05 kW/m2In base al decreto 95 sull'isolamento termico o

al minimo isolamento standard del decreto tedesco sul risparmio energetico (EnEV)

= 0,08 kW/m2Casa con normale isolamento

(a partire dal 1980 circa)

= 0,12 kW/m2Con opere murarie pi vecchie senza

particolare isolamento termico

4

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T

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T

T

Durata blocco (complessiva)

Fattore di dimensionamento

2 h 1,14 h 1,26 h 1,34

Scelta e dimensionamento delle pompe di calore per riscaldamento e raffrescamento 1.3.1.1NOTAIn conformit all'art. 12 (4) del decreto tedesco sul risparmio energetico,negli impianti per l'acqua calda le pompe di circolazione devono esseredotate di dispositivi automatici per l'accensione e lo spegnimento.La dispersione termica rapportata alla superficie nella preparazioneacqua calda per uso domestico dipende dalla superficie utile e dal tipo eposizione della circolazione utilizzata. Con una superficie utile compresatra 100 e 150 m e una distribuzione all'interno dell'involucro termico sihanno, secondo il decreto tedesco sul risparmio energetico - EnEV,perdite termiche rapportate alla superficie pari a: con circolazione 9,8 [kWh/m a] senza circolazione 4,2 [kWh/m a]

ATTENZIONE!A causa delle perdite termiche le condutture di circolazione provocanoun aumento delle richieste di acqua sanitaria. In presenza diraffrescamento attivo senza scambiatore di calore supplementarequalsiasi richiesta di acqua sanitaria comporta l'interruzionedell'esercizio di raffrescamento (vedere cap. 7.3 a pag. 70).

1.2 Procedura per la determinazione del fabbisogno di raffrescamento dell'edificio

I sistemi di raffrescamento vengono impiegati per prevenirel'eccessivo riscaldamento degli ambienti dovuto all'influsso dicarichi termici indesiderati. Il fabbisogno di potenzialit frigoriferaviene determinato sostanzialmente dal clima esterno, dairequisiti definiti per il clima degli ambienti, dai carichi termiciinterni ed esterni oltre che dall'orientamento e dalle modalit dicostruzione dell'edificio.

ATTENZIONE!Una valutazione del fabbisogno di raffrescamento sulla scorta dellasuperficie da raffrescare non possibile a causa del forte influssoesercitato dall'irraggiamento solare e dai carichi termici interni.

I carichi interni sono rappresentati ad es. dal calore residuo diapparecchi, lampadari e delle persone. Con il termine di carichiesterni si intendono l'apporto termico derivante da irraggiamentosolare, i guadagni termici da trasmissione attraverso gli elementidisperdenti e i guadagni da aerazione causati dall'ingresso diaria esterna pi calda.Il calcolo del carico frigorifero di ambienti climatizzati vieneeffettuato sulla base delle norme vigenti in ciascun paese. InGermania la norma la VDI 2078 (regole VDI per il caricofrigorifero). Questa direttiva contiene due procedure di calcolo(quella "abbreviata" e la procedura informatica) oltre a ulterioridocumenti volti a determinare il carico frigorifero di ambienti ededifici climatizzati. La procedura informatica non serve adaumentare il grado di precisione nei casi standard bens ad

estendere il campo di applicazione sostanzialmente aqualsivoglia condizione secondaria (protezione variabile dalsole, temperatura ambiente, ecc.), il che ne fa nella pratica unaprocedura troppo dispendiosa per i casi standard.Per unit semplici come uffici, studi medici, negozi o perapplicazioni abitative private preferibile un calcoloapprossimativo basato su valori empirici o la cosiddettaprocedura breve HEA, sviluppata dall'associazione Fachverbandfr Energie-Marketing und -Anwendung e.V.

NOTAAll'indirizzo www.dimplex.de a disposizione un tool di pianificazioneon-line per il calcolo approssimativo del carico frigorifero.

I valori che vi sono indicati sono stati determinati in accordo alleregole VDI 2078 relative al carico frigorifero (cap. 11.3 a pag.111). Alla base del calcolo stata posta una temperaturaambiente pari a 27 C con una temperatura esterna di 32 C econ l'apparecchio di raffrescamento in funzionamento continuo.

NOTAIl fabbisogno di raffrescamento dell'edificio la risultante della sommadel carico frigorifero di ogni singolo ambiente. A seconda della tipologiadi edificio possibile, in determinate circostanze, applicare un fattore dicontemporaneit, visto che ambienti sul lato est e ovest non devonodissipare carichi solari contemporaneamente.

1.3 Verifica dei limiti d'impiego

1.3.1 Massima potenza calorifica della pompa di caloreSe il fabbisogno di calore dell'edificio superiore al suofabbisogno di raffrescamento la pompa di calore dovrebbeessere dimensionata per l'esercizio di riscaldamento.Contemporaneamente necessario verificare se la potenzialitfrigorifera dell'impianto a pompa di calore superiore alfabbisogno di raffrescamento dell'edificio.

cap. 1.5.3 a pag. 9 illustra le possibilit esistenti per ridurre ilfabbisogno di raffrescamento calcolato ambiente per ambiente.Se il fabbisogno di calore dell'edificio inferiore al suofabbisogno di raffrescamento, la pompa di calore pu esseredimensionata anche sulla base di quest'ultimo e combinata inesercizio di riscaldamento con un secondo generatore di calore.

1.3.1.1 Esercizio monovalenteQuesta modalit di esercizio copre da sola il 100% delfabbisogno di calore dell'edificio per tutto l'anno. Di solito sono lepompe di calore geotermiche o quelle acqua/acqua a funzionarein modalit monovalente. Le effettive potenze termiche incorrispondenza delle rispettive temperature di mandata e delletemperature minime delle sorgenti di calore possono essererilevate direttamente dalle informazioni sull'apparecchio.www.dimplex.de 5

1.3.1.2tab. 1.3: Esempio di definizione della potenza termica

1.3.1.2 Esercizio monoenergeticoLe pompe di calore aria/acqua vengono utilizzate principalmentecome impianti monoenergetici. La pompa di calore in questi casidovrebbe coprire il fabbisogno di calore per almeno il 95 %. Incaso di temperature molto rigide e di un alto fabbisogno di caloreviene automaticamente attivato un corpo riscaldante immerso.Il dimensionamento della potenza della pompa di calore incidesull'ammontare degli investimenti e dei costi annuali diriscaldamento soprattutto nel caso di impianti monoenergetici.Maggiore la quota di fabbisogno annuale di energia perriscaldamento coperta dalla pompa di calore, tanto pi elevatisaranno gli investimenti e pi ridotti saranno i costi di esercizioannuali.

L'esperienza (in Germania) insegna che occorre mirare a unapotenza della pompa di calore che intersechi la curvacaratteristica di riscaldamento a una temperatura limite teorica (opunto di bivalenza) di circa -5 C.Con questa configurazione, secondo la norma DIN 4701 T10 ilsecondogeneratore di calore (ad es. corpo riscaldante immerso)di un impianto utilizzato in modo bivalente parallelo copre il 2 %del fabbisogno.

Esempio relativo alla tab. 1.4 a pag. 6:Con un punto di bivalenza di -5 C, in modalit di eserciziobivalente parallelo (monoenergetico), risulta una quota dicopertura della pompa di calore pari al 98 % circa.

tab. 1.4: Quota di copertura della pompa di calore di un impianto utilizzato in modalit monoenergetica o bivalente in funzione del punto di bivalenza e della modalit di esercizio (fonte: tabella 5.3-4 DIN 4701 T10)

Esempio:Modalit di esercizio monoenergetica di una pompa di calorearia/acqua reversibile LA 16ASR con accumulo tampone dotatodi corpo riscaldante immerso, tempo di interdizione massimo paria 2 ore giornaliere e produzione di acqua sanitaria per 5 persone. Fabbisogno di calore della

abitazione da riscaldare 13,5 kW Fabbisogno di calore supplementare

per la produzione di acqua calda 1 kW(fabbisogno di calore + produzione ac) x fattore tempointerdizione= (13,5 kW+ 1 kW) x 1,1 16 kWIl valore cos calcolato (16 kW) corrisponde alla potenza termicanecessaria della pompa di calore. Detto valore, incorrispondenza della temperatura esterna normalizzata adottata(ad es. -16 C, conformemente alla norma EN 12831), vieneregistrato nel diagramma della potenza calorifica della pompa dicalore alla temperatura di mandata selezionata (35 C) -(p.to 1).Il dimensionamento della pompa di calore ha luogo tramite ilfabbisogno di calore dell'edificio a sua volta dipendente dallatemperatura esterna. Detto fabbisogno viene riportato in manierasemplificata sotto forma di retta nel diagramma della potenzacalorifica. Il procedimento qui adottato presuppone che a partireda una temperatura esterna pari a 20 C (=temperaturad'ingresso dell'aria della pompa di calore) non sia pi necessariaalcuna potenza calorifica (retta 2).

L'intersezione della retta tratteggiata (punto finale su 20C/0 kW)con la curva della potenza calorifica definisce il punto dibivalenza teorico (-5 C) (p.to 3).Nella pratica il punto di bivalenza risultante ancora pi basso invirt delle abitudini dell'utente (ad es. camera da letto nonriscaldata, temperatura abbassata nella stanza degli hobby).

Dimensionamento del corpo riscaldante immersoFabbisogno di calore complessivo nel giorno pi freddo

Potenza termica della pompa di calore nel giorno pifreddo= Potenza del riscaldamento elettrico supplementare

Esempio:

Nell'esempio scelto deve essere dimensionata una LA 16ASRcon una potenza elettrica delle resistenze pari a 7,5 kW.

Pompa di caloreacqua glicolica/

acqua

Pompa di caloreacqua/acqua

Temperatura di mandatamassima

35C 35C

Temperatura minima della sorgente di calore

0C acqua glicolica 10C acqua di falda

Punto di esercizio per le definizione della potenza termica

B0/W35 W10/W35

Punto di bivalenza [C] -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5Quota di copertura [-] in mod. d'eser. biv. parall. 1,00 0,99 0,99 0,99 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,93 0,90 0,87 0,83 0,77 0,70 0,61

Quota di copertura [-] in mod. d'eser. biv. altern. 0,96 0,96 0,95 0,94 0,93 0,91 0,87 0,83 0,78 0,71 0,64 0,55 0,46 0,37 0,28 0,19

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Scelta e dimensionamento delle pompe di calore per riscaldamento e raffrescamento 1.3.1.4fig. 1.1: Curva della potenza calorifica per temperature di mandata dell'acqua di riscaldamento pari a 35C

1.3.1.3 Esercizio bivalente paralleloNell'esercizio bivalente parallelo (ad es. vecchia costruzione), unsecondo generatore di calore (caldaia ad olio combustibile o agas) affianca la pompa di calore. In questo caso la regolazionedella pompa di calore abilita il secondo generatore di calore infunzione del fabbisogno e al di sotto di una temperatura esternaimpostabile (punto di bivalenza < 4C).In caso di grandi impianti con fabbisogno di calore elevato lepompe di calore coprono quote elevate del riscaldamento annuocon una potenza calorifica relativamente ridotta. La potenzacalorifica della pompa di calore deve essere dimensionata inmaniera tale che questa nel periodo di transizione possa coprireda sola la potenza calorifica necessaria. In caso di maggiorfabbisogno di calore il regolatore attiva, in funzione delfabbisogno stesso, il secondo generatore di calore. L'elevatonumero di ore d'esercizio della pompa di calore porta a sensibili

risparmi. Inoltre migliora anche il rendimento del secondogeneratore di calore (ad es. caldaia a olio combustibile) in quantosi evitano tempi di funzionamento brevi.La condizione richiesta per un impianto bivalente che siapianificato un funzionamento bivalente permanente.

NOTAL'esperienza dimostra che, nel caso di impianti bivalenti utilizzati inprogetti di ristrutturazione, dopo pochi anni la caldaia a gasolio o a gasviene messa fuori servizio per i motivi pi disparati. In progetti diristrutturazione, quindi, il dimensionamento dovrebbe sempre essereeseguito analogamente all'impianto monoenergetico (punto di bivalenzacirca -5 C) e l'accumulo tampone dovrebbe essere sempre integratonella mandata del riscaldamento, consentendo in un secondo tempo ilpassaggio dell'impianto a esercizio monoenergetico senza problemi.

1.3.1.4 Esercizio bivalente rigenerativoPer l'allacciamento di un generatore di calore rigenerativo, comeuna caldaia a combustibile solido o un impianto solare termico, ilprogrammatore della pompa di calore dispone di una propriamodalit di esercizio. Nella preconfigurazione possibileselezionare la cosiddetta modalit di esercizio "Bivalente-rigenerativo". In questa modalit di esercizio l'impianto diriscaldamento a pompa di calore si comporta come un impiantomonoenergetico; con l'apporto di calore rigenerativo la pompa dicalore viene automaticamente bloccata e il calore prodotto inmodalit rigenerativa viene miscelato al sistema diriscaldamento. Le uscite miscelatore del miscelatore di bivalenza(M21) sono attive.Se la temperatura nell'accumulo rigenerativo sufficientementealta, la pompa di calore viene bloccata anche durante laproduzione di acqua calda sanitaria o la richiesta di acqua per lapiscina.Le pompe di calore che ne sono sprovviste devono essereriequipaggiate con un sensore di mandata (R9).

ATTENZIONE!Nelle pompe di calore reversibili e negli impianti di riscaldamento apompa di calore con un 3circuito di riscaldamento, non possibileselezionare "Bivalente-rigenerativo"perch la sonda (R13) gioccupata.

fig. 1.2: Esempio di schema elettrico per esercizio di riscaldamento con caldaia a combustibile solido

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1.3.21.3.2 Massima potenzialit frigorifera della pompa di caloreSe nota la massima potenzialit frigorifera di cui necessita unedificio (vedere anche cap. 1.2 a pag. 5) necessario verificarese la pompa di calore in grado di erogare questa potenzafrigorifera alle condizioni secondarie richieste. In particolaredovranno essere verificati i limiti d'impiego del tipo di pompa dicalore impiegata.Nei sistemi di raffrescamento passivo (vedere cap. 2 a pag. 11)la potenzialit frigorifera dipende dal tipo e dal dimensionamentodella sorgente di freddo (ad es. sonda geotermica), dalla portatavolumetrica e dallo scambiatore di calore utilizzato (per leinformazioni sull'apparecchio vedere cap. 6 a pag. 64).La potenzialit frigorifera di una pompa di calore aria/acquareversibile dipende in primo luogo dalla temperatura di mandatarichiesta e da quella dell'aria esterna. Maggiore la temperatura dimandata e minore la temperatura esterna, tanto pi grande sarla potenzialit frigorifera della pompa di calore.

Esempio:Qual la potenzialit frigorifera disponibile secondo la curva dipotenza della fig. 1.3 a pag. 8 in presenza di una temperaturaesterna massima di 35 C?

fig. 1.3: Potenzialit frigorifera di una pompa di calore reversibile (vedere anche cap. 4.5.8 a pag. 33)

Dalla fig. 1.3 a pag. 8 risultano i seguenti valori massimi dipotenzialit frigorifera in funzione della temperatura di mandatain esercizio di raffrescamento:

1.4 Collegamento in parallelo di pompe di calore per l'esercizio di riscaldamento

Mediante il collegamento in parallelo di pompe di calore possibile coprire un maggiore fabbisogno di calore perriscaldamento. A seconda delle esigenze anche possibilecombinare pompe di calore di tipi diversi. Negli impianti di grandidimensioni con pi di tre pompe di calore collegate in parallelo

l'attivazione o disattivazione di queste ultime generalmente deputata a un sistema superiore di gestione dei carichi.Il collegamento in parallelo di pompe di calore possibile anchesenza una regolazione di livello superiore grazie aiprogrammatori delle pompe di calore presenti.

1.4.1 Esercizio di solo riscaldamento o raffrescamentoIn tutti i programmatori di pompe di calore vengono impostate lemedesime curve di riscaldamento o temperature nominali diritorno. L'isteresi impostata e i blocchi di ciclo operativo intrinsecialla tecnica di regolazione portano le singole pompe di calore adalternarsi.Se l'esercizio di riscaldamento deve avvenire preferibilmente permezzo di una determinata pompa di calore si provveder aimpostare sulle altre una temperatura nominale di ritorno pibassa. Si consiglia uno scostamento massimo tra le varietemperature nominali di ritorno pari all'isteresi impostata (ad es.1-2K).

NOTANel collegamento in parallelo tutti i programmatori di pompe di caloredovrebbero avere impostata la medesima curva di riscaldamento.Modificando l'indicatore a barra tramite i tasti "pi caldo" e "pi freddo"si influisce se necessario sulle priorit, per compensare ad esempio ilnumero delle ore di esercizio.

Tipo di pompa di calore

Temperatura mandata

Potenzialit frigorifera

Aria/Acqua 18C 14,3 kWAria/Acqua 8C 10,7 kW

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Scelta e dimensionamento delle pompe di calore per riscaldamento e raffrescamento 1.5.31.4.2 Esercizio bivalenteLa caldaia deve essere attivata solo quando tutte le pompe dicalore sono gi in funzione. Affinch ci sia garantito, si assegnail valore nominale pi basso al programmatore della pompa dicalore deputato all'emissione del segnale di abilitazione dellacaldaia.Negli impianti bivalenti con produzione di acqua calda,l'assegnazione della caldaia a una singola pompa di caloreconsente, dal punto di vista idraulico e della tecnica diregolazione, l'esercizio parallelo di riscaldamento e produzionedi acqua calda (fig. 1.4 a pag. 9).

NOTAAl momento della progettazione dell'impianto idraulico necessarioprestare particolare attenzione ai valori richiesti di portata dell'acqua diriscaldamento dei singoli generatori di calore.

fig. 1.4: Collegamento in parallelo con produzione di acqua calda bivalente

1.4.3 Produzione acqua piscinaLa richiesta di acqua per la piscina viene accolta se non sonopresenti richieste di acqua per riscaldamento o acqua sanitaria.Per detto motivo la produzione di acqua per la piscina dovrebbeessere collegata alla pompa di calore che nell'esercizio diriscaldamento viene attivata per ultima.

NOTANegli impianti con produzione di acqua per la piscina il sensore delritorno nel circuito di riscaldamento, durante la produzione di acqua perpiscina, deve essere commutato su una sonda supplementare nelcircuito piscina.

1.5 Collegamento in parallelo di pompe di calore per l'esercizio di raffrescamento

Mediante il collegamento in parallelo di pompe di calore possibile coprire un maggiore fabbisogno di raffrescamento. Aseconda delle esigenze anche possibile combinare pompe dicalore reversibili con e senza scambiatore di calore

supplementare. Per un esercizio efficiente opportuno attivaredi preferenza le pompe di calore che sfruttano il calore residuo(cap. 7.3.2 a pag. 70).

1.5.1 Esercizio di raffrescamento senza sfruttamento del calore residuoIn tutti i programmatori di pompe di calore vengono impostate lemedesime temperature nominali di ritorno. L'isteresi impostata e

i blocchi di ciclo operativo intrinseci alla tecnica di regolazioneportano le singole pompe di calore ad alternarsi.

1.5.2 Esercizio di raffrescamento con sfruttamento del calore residuoLo scambiatore di calore supplementare montato nel circuito delfreddo della pompa di calore consente di utilizzare il caloreresiduo prodotto durante l'esercizio di raffrescamento per laproduzione di acqua sanitaria e acqua per la piscina. Qualoravengano combinate pompe di calore reversibili con e senza

scambiatore di calore supplementare, alla pompa di calore chene dotata viene assegnato il valore nominale pi basso inmodo da impiegare di preferenza lo sfruttamento del caloreresiduo.

1.5.3 Misure per la riduzione del carico frigorifero dell'edificioIl carico frigorifero dell'edificio la risultante della somma delcarico frigorifero di ogni singolo ambiente. Se questo supera ilvalore della potenzialit frigorifera a disposizione necessarioverificare: se il carico frigorifero pu essere ridotto tramite semplici

provvedimenti di natura edile (ad es. una venezianaesterna)

se attraverso l'aumento della superficie di scambio possibile trasferire la medesima potenzialit frigorifera atemperature di mandata pi alte

se i massimi carichi frigoriferi calcolati per i singoli ambientidevono essere applicati in contemporanea, visto che ad es.ambienti sul lato est e sul lato ovest non vengono riscaldaticontemporaneamente dall'irraggiamento solare

se il carico frigorifero diurno pu essere ridotto tramite ilraffreddamento notturno degli elementi strutturali (funzionedi volano termico degli elementi strutturali)

Se nonostante le suddette possibilit la potenzialit frigoriferadella pompa di calore non fosse sufficiente possibile dotarequegli ambienti con elevati carichi termici di climatizzatorisupplementari. Per motivi di risparmio energetico i suddetticlimatizzatori dovrebbero essere impiegati solo quando lapompa di calore non in grado di coprire da sola il caricofrigorifero totale.

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1.5.3NOTAIn esercizio di raffrescamento le pompe di calore usufruiscono, di regola,di particolari tariffe delle aziende distributrici di energia elettrica (vederecap. 1.1.1 a pag. 4). Durante i tempi di interdizione deve essere garantitol'esercizio di raffrescamento tramite adeguati accumulatori di freddo (ades. utilizzo degli elementi strutturali in funzione di volano termico, vederecap. 3.7 a pag. 17) oppure deve essere scelta una tariffa dell'energiaelettrica senza tempi di interdizione.10

Generazione della potenza frigorifera 2.1.12 Generazione della potenza frigorifera

2.1 Raffrescamento passivoIn estate l'acqua di falda e il terreno a profondit elevate sonosensibilmente pi freddi della temperatura esterna. Unoscambiatore di calore a piastre installato nel circuito dell'acqua difalda o nel circuito geotermico trasmette la potenza frigorifera al

circuito di riscaldamento / raffrescamento. Il compressore dellapompa di calore inattivo e quindi disponibile per laproduzione di acqua calda.

2.1.1 Raffrescamento passivo con produzione parallela di acqua calda1) Il compressore porta il liquido refrigerante contenuto in un

circuito chiuso a un livello di temperatura pi elevato. In talmodo la temperatura del refrigerante gassoso aumenta.

2) Nel condensatore (scambiatore di calore) il calore vienetrasferito all'acqua di riscaldamento. Il liquido refrigerante siraffredda e si condensa.

3) All'interno della valvola di espansione il liquido refrigerantesi espande (calo di pressione) e si raffredda ulteriormente.

4) Le sonde geotermiche sfruttano il livello di temperaturacostante degli strati profondi del terreno come sorgente dicalore per la produzione di acqua calda e come sorgente difreddo per il raffrescamento passivo.

5) Mediante un evaporatore (scambiatore di calore) l'energiaambientale assorbita dalla sonda geotermica viene trasferitaa un liquido refrigerante. Il liquido refrigerante si riscalda edevapora.

6) Per l'esercizio parallelo di produzione acqua calda eraffrescamento passivo entrambi i sistemi vengono separatiidraulicamente da valvole di commutazione.

7) Il ventilconvettore viene attraversato dall'acqua diriscaldamento raffreddata ed estrae il calore dall'ariadell'ambiente (raffrescamento ventilato).

8) Un sistema di tubi posato nel pavimento, nella pareteoppure nel soffitto attraversato dall'acqua raffreddataraffrescando cos la superficie dell'elemento strutturale(raffrescamento statico).

9) Delle valvole di commutazione convogliano l'acqua diriscaldamento attraverso lo scambiatore di calore passivo ela raffreddano.

10) Attivando la pompa di ricircolo dell'acqua glicolica per ilraffrescamento l'energia contenuta nell'acqua diriscaldamento viene trasferita al circuito geotermico permezzo di uno scambiatore di calore e quindi fatta defluire nelterreno.

fig. 2.1: Circuito per il raffrescamento passivo con produzione parallela di acqua calda

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2.1.22.1.2 Raffrescamento passivo con acqua di faldaConformemente alla norma VDI 4640 nella maggior parte delleregioni il raffreddamento dell'acqua di falda ad es. tramitel'utilizzo di una pompa di calore da riscaldamento visto confavore. Al contrario un aumento della temperatura dovuto ad unraffrescamento ammesso solo entro ristretti limiti. Quando si convoglia calore nell'acqua di falda in nessun caso sidovrebbe superare la temperatura di 20 C. Inoltre la variazionedi temperatura dell'acqua fatta refluire nel pozzo di iniezione nondovrebbe superare i 6 K.

In breve:Il raffrescamento passivo con l'acqua di falda possibile. Loscambiatore di calore e le portate devono essere dimensionati inmaniera tale che l'acqua reintrodotta nel pozzo di iniezionepresenti un riscaldamento massimo di 6 K. Si deve inoltre tenereconto dei requisiti delle competenti autorit per l'acqua, chepresentano grosse difformit di regione in regione. inoltrenecessario verificare la compatibilit con i materiali delloscambiatore di calore utilizzato effettuando un'analisi dell'acqua.

2.1.3 Raffrescamento passivo con collettori geotermici a posa orizzontaleDi regola i collettori geotermici, posati orizzontalmente inprossimit della superficie del terreno, non costituiscono unasicura sorgente di freddo per il raffrescamento passivo. La fig.2.2 a pag. 12 mostra la curva annuale delle temperature la qualeattesta come in estate nella zona prossima alla superficie letemperature siano troppo alte per un effettivo esercizio diraffrescamento. Il 1 di agosto la temperatura del collettore gial di sopra dei 15 C anche senza immissione di calore.Qualora si aggiunga anche l'immissione di calore residuo latemperatura del collettore si innalza e questo funziona, per cosdire, come un accumulatore d'energia. In questo modo, comeriportato nella norma VDI 4640 foglio 3, 3.2, si teme che possanoessere messi a repentaglio la flora e la fauna in superficie.

NOTAL'utilizzo di un collettore geotermico per il raffrescamento su fabbisognopu causare l'inaridimento del terreno circostante il collettore stesso. Lacontrazione del terreno ad esso connessa comporta una perdita dicontatto tra terreno e collettore e quindi la compromissione dell'eserciziodi riscaldamento.

fig. 2.2: Temperature in C del terreno in prossimit della superficie, in terreno intatto.

2.1.4 Raffrescamento passivo con sonde di calore geotermicoL'impiego delle sonde di calore geotermico si basa sullosfruttamento del livello costante di temperatura (circa 10 C)degli strati profondi del terreno quale sorgente di freddo per ilraffrescamento. Trattandosi di un circuito chiuso non vi sonodisposizioni da adempiere in materia di tutela delle acque(vedere fig. 2.1 a pag. 11).

NOTAIl livello di temperatura nelle grandi aree urbane spesso sensibilmentesuperiore a quello delle aree rurali, rendendo impossibile ilraffrescamento passivo.

Nel settore delle abitazioni civili la potenza frigorifera trasferibile normalmente sufficiente, dato che il numero di giorni in cui sideve raffrescare ridotto. In caso di raffrescamento permanente,ad esempio nel settore industriale o in presenza di elevati carichifrigoriferi dovuti a carichi termici interni (ad es. luci/persone/apparecchi elettrici), si verifica un progressivo riscaldamentodella sonda di calore geotermico con conseguente riduzionedella potenzialit frigorifera massima.

NOTAQualora debbano essere garantite determinate potenze frigorifere o se ilfabbisogno annuo di raffrescamento supera quello annuo di calore perriscaldamento, la sonda geotermica dovr essere dimensionata sia perl'esercizio di riscaldamento, sia per quello di raffrescamento. Ai fini di unesatto calcolo della potenza il riscaldamento della sonda pu esserepreso in considerazione solo tramite simulazione numerica attraversoappositi pacchetti software e disponendo di conoscenze in campogeologico e idrogeologico.

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Generazione della potenza frigorifera 2.2.1fig. 2.3: Stazione di raffrescamento passivo per pompe di calore acqua glicolica/acqua

2.2 Raffrescamento attivoLe pompe di calore da riscaldamento per raffrescare e riscaldareoperano con un circuito del freddo che pu essere invertitotramite una valvola di commutazione a quattro vie. In questo tipodi pompe di calore reversibili un livello di temperatura vieneraffreddato "attivamente" grazie al lavoro del compressore dellapompa di calore. Il criterio di inserimento e disinserimento della pompa di calore inesercizio di raffrescamento la temperatura del ritorno. La

temperatura effettiva di mandata data dalla potenza frigoriferagenerata e dalla portata dell'acqua nel circuito di generazione.

NOTAL'inserimento della pompa di calore in esercizio di raffrescamento possibile solo a temperature di ritorno superiori a 12 C; questo perevitare di scendere al di sotto della minima temperatura di mandatapossibile, pari a 8 C.

2.2.1 Raffrescamento attivo con pompe di calore aria/acqua reversibiliLe pompe di calore aria/acqua reversibili sfruttano l'aria esterna,inesauribile, per riscaldare e raffrescare. Nell'ambito dei limitid'impiego quindi possibile calcolare solamente il caricofrigorifero massimo e non il fabbisogno complessivo diraffrescamento di tutta una stagione. Attraverso il circuito delfreddo della pompa di calore possibile generare, contemperature esterne di 15 C, temperature di mandata compresetra 8 C e 20 C e distribuirle nell'edificio tramite un sistema adacqua.

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Temperatura aria esterna Minima Massima

Riscaldamento -25C +35CRaffrescamento +15C +40C

Temperatura mandata Minima Massima

Riscaldamento +18C +55CRaffrescamento +8C +20Cwww.dimplex.de 13

2.2.2fig. 2.4: Limiti d'impiego di una pompa di calore aria/acqua reversibile

2.2.2 Raffrescamento attivo con pompe di calore acqua glicolica/acqua reversibiliIl raffrescamento attivo con pompe di calore acqua glicolica/acqua reversibili e sonde di calore geotermico in genereammesso fino a temperature dell'acqua glicolica nella sonda paria 21 C (valore medio settimanale) o fino a valori di picco pari a27 C. Il raffrescamento attivo consente di incrementare lapotenzialit frigorifera e produce temperature di mandatacostanti. La massima potenzialit frigorifera disponibile in unastagione deve essere dimensionata proporzionatamente alraffrescamento passivo.

Dimensionamento delle sondeLa sonda di calore geotermico che in esercizio di riscaldamentofunge da sorgente di calore per la pompa di calore acqua

glicolica/acqua deve essere dimensionata in base alla potenzafrigorifera della pompa di calore. Questa si calcola dalla potenzacalorifica meno la potenza elettrica assorbita dalla pompa dicalore nel punto di progetto.La potenza termica da sottrarre in esercizio di raffrescamento data dalla potenzialit frigorifera della pompa di calore sommataalla potenza elettrica assorbita dalla pompa di calore nel punto diprogetto.

NOTALa potenza termica trasferita alla sonda di calore geotermico in eserciziodi raffrescamento attivo superiore alla potenza frigorifera sottratta inesercizio di riscaldamento.

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Riscaldamento e raffrescamento con un unico sistema 3.53 Riscaldamento e raffrescamento con un unico sistema

3.1 Esercizio energeticamente efficienteContemporaneamente alle norme specifiche di ogni paese chevincolano a misure sia di natura edile che impiantistiche volte allariduzione del fabbisogno di energia da riscaldamento devonoessere adottati anche provvedimenti di protezione dal caloreestivo a fine di risparmio energetico. possibile sottrarre i carichi frigoriferi non evitabili di unambiente immettendovi aria raffreddata, raffreddandone l'ariaper mezzo di uno scambiatore di calore oppure tramiteraffreddamento diretto degli elementi strutturali.

NOTAIl dimensionamento del sistema combinato di riscaldamento eraffrescamento dovrebbe essere realizzato, per incrementarne l'efficacia,con temperature dell'acqua di riscaldamento pi basse possibili e temperaturedell'acqua di raffrescamento pi alte possibili.

Nelle pompe di calore reversibili con scambiatore di caloresupplementare possibile utilizzare il calore residuo prodotto inesercizio di raffrescamento per la produzione di acqua calda el'alimentazione di ulteriori utenze di calore al fine di ridurre ilconsumo energetico primario totale.

3.2 Regolazione di un sistema combinato di riscaldamento e raffrescamento

Il dispositivo di regolazione della pompa di calore - il cosiddettoprogrammatore della pompa di calore - in grado di regolare unsistema combinato di riscaldamento e raffrescamento edistribuire il calore residuo prodotto in esercizio diraffrescamento alle utenze di calore presenti (ad es. allaproduzione di acqua calda) (vedere cap. 7 a pag. 69).

In esercizio di raffrescamento sono disponibili due diversi livelli ditemperatura. Temperature di ritorno costanti per ilraffrescamento ventilato (vedere cap. 3.5 a pag. 15) etemperature di mandata riferite al punto di rugiada per ilraffrescamento statico (vedere cap. 3.6 a pag. 16).

3.3 Requisiti idraulici per un sistema combinato di riscaldamento e raffrescamento

In esercizio di riscaldamento la potenza calorifica generata dallapompa di calore viene trasferita a un sistema di riscaldamento adacqua tramite pompe di ricircolo. Commutando a modalitraffrescamento la potenza frigorifera generata viene trasferita alsistema di distribuzione del calore progettato anche per l'acquafredda (vedere cap. 9 a pag. 77). Il doppio utilizzo del sistema didistribuzione riduce l'entit dei costi d'investimento aggiuntivinecessari per il raffrescamento.

A seconda del sistema di distribuzione del freddo installato letemperature di mandata dell'acqua di raffrescamento possonoessere abbassate fino a un minimo di circa 16 C - 18 C neisistemi di raffrescamento a pannelli radianti e a circa 8 C con iventilconvettori.

ATTENZIONE!La coibentazione utilizzata per un sistema combinato di riscaldamento eraffrescamento deve essere realizzata in maniera tale che durantel'esercizio di raffrescamento non assorba umidit.

3.4 Carico frigoriferoLa potenza complessiva del generatore di freddo data dallasommatoria delle potenzialit frigorifere sensibile e latentetrasferite dal sistema di raffrescamento. Il carico frigorifero lasommatoria di tutti i flussi termici convettivi attivi che devonoessere sottratti per mantenere la temperatura dell'aria al livellodesiderato. Carico frigorifero sensibile definito quel flusso termico

che a contenuto di umidit costante deve essere asportatodall'ambiente per mantenere una temperatura dell'ariapredefinita e che corrisponde quindi ai flussi termiciconvettivi rilevati.

Carico frigorifero latente definito quel flusso termiconecessario a condensare un volume di vapore allatemperatura dell'aria, in modo da poter mantenere, atemperatura dell'aria costante, un contenuto di umiditpredefinito.

NOTASe la temperatura dell'acqua di raffrescamento al di sopra del punto dirugiada, non precipiter alcuna condensa e il carico frigorifero totalecorrisponder al carico frigorifero sensibile.

3.5 Raffrescamento ventilatoL'aria dell'ambiente attraversa uno scambiatore di calore nelquale circola l'acqua di raffrescamento. Temperature di mandataal di sotto del punto di rugiada consentono il trasferimento dipotenze frigorifere elevate riducendo il calore sensibileaccumulato nell'aria ambiente e deumidificandolacontemporaneamente grazie alla formazione di condensa(calore latente).

NOTALa climatizzazione degli ambienti con requisiti particolari di umiditdell'aria ambiente possibile solo unitamente ad un impianto diventilazione ambienti dotato di umidificazione e deumidificazione attive.www.dimplex.de 15

3.5.13.5.1 VentilconvettoriI ventilconvettori nelle loro differenti varianti (da pavimento, daparete, a cassetta) offrono la possibilit di realizzare ilraffrescamento ventilato con un sistema modulare decentrato. Iventilatori integrati assicurano un ricircolo dell'aria regolabile supi livelli, potenzialit frigorifera variabile e tempi di rispostabrevi. Oltre all'utilizzo come meri apparecchi da raffrescamento iventilconvettori possono trovare impiego anche nelriscaldamento e raffrescamento combinati.La potenzialit frigorifera di un ventilconvettore dipende in primalinea dalle sue dimensioni, dalla portata volumetrica dell'aria,dall'umidit relativa dell'ambiente nel punto di progetto, dallatemperatura di mandata dell'acqua di raffreddamento e dal suodifferenziale. Se nel dimensionamento dell'apparecchio vengonoosservati i requisiti della norma DIN 1946 T2 risulterannorealizzabili potenze frigorifere specifiche comprese tre 30 e60 W/m. Il dimensionamento dell'apparecchio rispetto ad unlivello medio di ventilazione comunemente fatto nella praticaoffre all'utente l'opzione di tempi di risposta brevi a carichi termicivariabili (stadio rapido ventilatore).

NOTAPer garantire al generatore di freddo la portata minima d'acqua in tutte lesituazioni di esercizio si consigliano ventilconvettori che effettuano laregolazione tramite differenti livelli di ventilazione ma che non riducono obloccano la portata dell'acqua. La temperatura di progetto consigliata pari a 10 C/14 C.

fig. 3.1: Ventilconvettore da riscaldamento e raffrescamento

3.5.2 Raffrescamento tramite impianti di ventilazioneDurante il raffrescamento, oltre all'estrazione dei carichi termici,deve essere garantito anche il ricambio d'aria minimo richiesto.In questo caso la ventilazione controllata dell'aria ambienterappresenta un'opportuna integrazione al raffrescamento, ai finidi consentire un ricambio d'aria definito.All'occorrenza il flusso d'aria trattata pu essere riscaldato oraffreddato tramite delle cosiddette batterie di scambio termico.

NOTALa ventilazione permanente attraverso le finestre aperte durantel'esercizio di raffrescamento da evitare per i seguenti motivi: Incremento del carico termico dell'ambiente Potenzialit frigorifera spesso insufficiente specialmente nel raffrescamento statico Pericolo di formazione di umidit nella zona di ventilazione prossima alla finestra

3.6 Raffrescamento staticoIl raffrescamento statico si basa sull'acquisizione di caloreattraverso le superfici raffrescate del pavimento, delle pareti odel soffitto. Le temperature del fluido refrigerante sono superiorial punto di rugiada per evitare la formazione di condensa sullasuperficie. Le potenzialit frigorifere trasferibili dipendonosensibilmente da fattori di influenza esterni (ad es. umiditdell'aria).Nel raffrescamento statico vengono impiegate tubazioniintegrate negli elementi disperdenti (ad es. nelle pareti) epercorse da acqua.

NOTAUtilizzando sistemi preesistenti di riscaldamento a superfici radianti (ades. riscaldamento a pavimento) per il raffrescamento gli investimentiaggiuntivi da affrontare sono davvero minimi. Temperature di mandata aldi sopra del punto di rugiada evitano la formazione di correnti e scarti ditemperatura troppo alti rispetto a quella esterna (sindrome del sick-building).

3.6.1 Raffrescamento a pavimentoCon un dispendio relativamente contenuto dal punto di vistaimpiantistico e della regolazione, nella stagione calda lecostruzioni nuove possono essere anche raffrescate con sistemidi riscaldamento a superfici radianti. Come riportato nel"Taschenbuch fr Heizung und Klimatechnik" (Vademecum ditermotecnica) la potenzialit frigorifera del pavimento limitatadai valori della temperatura minima dell'aria di 21 C a 0,1 md'altezza e del gradiente termico verticale di 2 K/m ammessidalla norma DIN 1946 T2.Ne risulta una potenzialit frigorifera media di circa 25 - 35 W/m.In caso di soleggiamento diretto del pavimento, ad es. davanti afinestroni, questo valore aumenta fino a raggiungere picchi di100 W/m.

ATTENZIONE!L'idoneit della struttura del pavimento - in particolare del massettoapplicato - alla funzione di raffrescamento deve essere attestata dalcostruttore.16

Riscaldamento e raffrescamento con un unico sistema 3.8.13.6.2 Raffrescamento a soffittoIl raffrescamento a soffitto rappresenta una soluzione efficace econfortevole per l'asportazione del calore. Sostanzialmente siconsiglia la combinazione con un impianto di ventilazione al finedi limitare l'umidit ambiente. La potenza di un raffrescamento asoffitto dipende dalla sua forma costruttiva (chiusa, aperta o apannello sospeso). La superficie di raffrescamento assorbe ilcalore sensibile dall'ambiente direttamente per irraggiamento e

convezione. La potenzialit frigorifera specifica pu raggiungere,a seconda del sistema, valori da 40 a 80 (max. 100) W/m neisistemi chiusi e fino a 150 W/m nei sistemi aperti, in virtdell'elevata componente convettiva. Durante la progettazione el'esecuzione dell'impianto va posta particolare attenzione adevitare la formazione di correnti non desiderate.

3.7 Gli elementi strutturali in funzione di volano termicoLa funzione di volano termico degli elementi strutturali consistenello sfruttare, con un investimento in progettazione qualificata,la caratteristica delle masse d'accumulo non rivestite di unedificio di assorbire energia termica per poi cederla nuovamente"in caso di fabbisogno". L'acqua circolante nelle tubazioniprepara l'accumulo in cemento per il giorno successivo, in modoche a seconda della temperatura dell'ambiente abbia luogo unriequilibrio energetico automatico. La regolazione individuale,

immediata e selettiva della temperatura non possibile a causadella grossa inerzia. La potenzialit frigorifera raggiungibile in unperiodo di utilizzo circoscritto a pressappoco 10 h varia da circa25 a 40 W/m. Si ha in questo modo un'attenuazionedell'andamento della temperatura ambiente. Per asportarecarichi termici superiori o picchi repentini si consiglia lacombinazione con pannelli radianti sospesi, convettori diraffrescamento oppure un impianto di ventilazione.

3.8 Comfort

3.8.1 Il comportamento termico nell'essere umanoPer il mantenimento delle proprie funzioni corporee l'essereumano genera calore, prodotto dalla combustione dei nutrientiassunti con l'ossigeno inspirato. Quanto pi elevata laprestazione del corpo umano e tanto pi grande sar la quantitdi calore dissipata. La tab. 3.1 a pag. 17 illustra il calore emessoin funzione delle attivit esercitate dall'uomo. Espletando unleggero lavoro d'ufficio un uomo di statura e resistenza nellamedia emette una quantit media di calore pari a circa 120 Watt,150 Watt nel caso di lavoro d'ufficio e lavori di casa leggerioppure attivit leggere al banco da lavoro, che possonoaumentare fino a oltre 200 Watt in caso di lavoro di mediaintensit e pesante.

tab. 3.1: Emissione di calore per persona

Grado di attivit Esempi di attivit

Emissione di calore per persona

(sensibile e latente)

I Attivit statica da seduti, come leggere e scrivere 120 W

IILavoro leggero da seduti o in piedi, attivit di laboratorio,

scrivere a macchina150 W

III Attivit fisica leggera 190 W

IV Attivit fisica da media a pesante oltre 200 Wwww.dimplex.de 17

3.8.23.8.2 Temperatura ambienteNon esiste una temperatura ambiente fissa, ad es. 20 C, allaquale l'uomo si sente maggiormente a proprio agio. Il comfortdipende da una grande quantit di ulteriori fattori, in particolaredalla temperatura media degli elementi disperdenti, incluse lesuperfici di riscaldamento, dall'abbigliamento e dall'attivitsvolta. Valori di temperatura di questo genere devono sempreessere rapportati a particolari condizioni medie. Una temperatura ambiente confortevole dipende sensibilmentedalla temperatura esterna. Nella fig. 3.2 a pag. 18 rappresentata l'area corrispondente a una confortevoletemperatura ambiente. Di regola nel raffrescamento letemperature interne dovrebbero essere inferiori di solo 3 - 6 C aquelle esterne, altrimenti si rischia uno "shock da freddo" alpassaggio dal caldo dell'esterno al freddo dell'interno (sickbuilding). L'incremento, in funzione della temperatura esterna,della massima temperatura ambiente ammessa comportapotenze di picco sensibilmente pi basse.

fig. 3.2: Area di temperatura confortevole

3.8.3 Contenuto in umidit dell'aria ambienteLe persone non percepiscono direttamente l'umidit dell'aria. Diconseguenza esse si sentono a loro agio nell'ampio intervallocompreso tra 35 e 70% di umidit relativa. Il limite superiore perl'umidit dell'aria fissato dalla norma DIN 1946, foglio 2, in 11,5g di acqua per kg di aria secca, non dovendo l'umidit relativasuperare il valore del 65 %. La fig. 3.3 a pag. 18 indica, infunzione della temperatura ambiente, quali sono i valori diumidit relativa percepiti come confortevoli. In presenza di bassetemperature dell'aria ambiente sono ammessi valori di umiditpi alti, dato che inferiore l'umidit che al contatto con lasuperficie corporea evapora, non avendo quindi luogo alcunaulteriore cessione di calore. Al contrario, in presenza di elevatetemperature ambiente detta ulteriore cessione di calore auspicabile, quindi possibile ammettere in questo caso valori diumidit pi bassi.

fig. 3.3: Comfort in funzione della temperatura e dell'umidit relativa dell'aria ambiente

3.8.4 Movimento dell'aria all'interno dell'ambienteAnche i movimenti dell'aria influenzano la sensazione di comfortdelle persone. Velocit dell'aria troppo elevate portano allaformazione di correnti, particolarmente spiacevoli quando ladifferenza di temperatura tra l'aria immessa e la temperaturacorporea troppo alta, dato che in tal modo il corpo soggetto auno scambio di calore troppo grande. In questo scenario anchenecessario fare una distinzione tra le parti del corpo sulle qualil'aria immessa va ad agire. Sono particolarmente sensibili il colloe i piedi, motivo per cui si consiglia, negli ambienti ovesoggiornano le persone e specialmente in quelli per conferenze,di far loro arrivare l'aria sempre frontalmente. In generale nellezone ove soggiornano delle persone vanno evitate velocitdell'aria superiori a 0,2 m/sec. In caso di raffrescamento ventilato(ad es. con ventilconvettori) necessario fare attenzione che ilcoefficiente di ricambio d'aria (portata volumetrica/volumeambiente) sia compreso tra 3 e 5 e che generalmente non superiil valore 10. fig. 3.4: Area di comfort in funzione della velocit dell'aria e della

temperatura ambiente (umidit relativa 30-70%, temperatura degli elementi disperdenti 19-23C)

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Raffrescamento attivo con pompe di calore aria/acqua 4.24 Raffrescamento attivo con pompe di calore aria/acquaConsigli per l'installazioneLa pompa di calore aria/acqua deve essere installatapreferibilmente all'esterno. Grazie ai minimi requisiti necessariper le fondamenta e all'eliminazione dei canali dell'aria questotipo di installazione molto pratico ed economico. Perl'installazione devono essere rispettate le disposizioni delregolamento edilizio vigente nel relativo paese. Se l'installazioneall'aperto non fosse possibile, occorre tenere presente che

l'installazione in ambienti con alto tasso di umidit comporta laformazione di condensa sulla pompa di calore, sui canali dell'ariae soprattutto nelle brecce praticate in parete.

NOTAI prerequisiti necessari per lo sfruttamento dell'aria come sorgente dicalore nell'esercizio di riscaldamento si trovano nel manuale diprogettazione e installazione della Dimplex.

4.1 Pompa di calore aria/acqua per installazione internaOperazioni e oneri preliminari in caso di installazione interna Convogliamento dell'aria (ad es. canali) Brecce in parete Scarico della condensa

GeneralitUna pompa di calore aria/acqua non deve essere installata nellazona abitabile di un edificio. In casi estremi attraverso la pompadi calore viene condotta aria fredda esterna fino a -25 C. Inambienti ad alta umidit (ad es. in lavanderia) ci pu provocarela formazione di condensa nelle brecce in parete e nei raccordidei canali dell'aria, causando a lungo andare danni alla strutturaedile. Con un tasso di umidit ambiente oltre il 50 % etemperature esterne sotto 0 C non possibile escludere laformazione di condensa, neanche con un buon isolamentotermico. Per questo motivo sono pi adatti ambienti nonriscaldati come la cantina, la stanza degli attrezzi, il garage.

NOTAIn presenza di requisiti pi severi in materia di protezione acustica, losfiato dovrebbe essere realizzato con un gomito a 90 oppure si dovrebbeoptare per l'installazione esterna.

Se la pompa di calore viene installata a un piano superiore, deveessere verificata la portata del solaio. Da evitare l'installazionesu un solaio in legno.

NOTASe l'installazione della pompa di calore avviene al di sopra di un pianoabitato, il committente deve prevedere un adeguato isolamento acustico.

Convogliamento dell'ariaPer un esercizio efficiente e privo di anomalie, una pompa dicalore aria/acqua installata all'interno deve essere alimentatacon una portata d'aria sufficientemente grande. Quest'ultima,determinata principalmente dalla potenza termica della pompa dicalore, si attesta su un valore compreso tra 2500 e 9000m/h. necessario attenersi alle dimensioni minime previste per il canaledell'aria.Il convogliamento dell'aria, dall'aspirazione da parte della pompadi calore fino allo sfiato, deve avvenire in condizioni di flussoottimali, onde evitare resistenze inutili.

4.2 Pompe di calore aria/acqua per installazione esternaOperazioni e oneri preliminari in caso di installazione esterna Fondamenta a prova di gelo Posa nel terreno di tubazioni di riscaldamento isolate

termicamente per la mandata e il ritorno Posa nel terreno di linee elettriche di collegamento e di

carico Aperture nei muri per il passaggio delle tubazioni di

collegamento Scarico della condensa (protetto contro il gelo) Se necessario attenersi alle disposizioni del regolamento

edilizio

InstallazioneLe pompe di calore per installazione esterna sono rivestite conlamiere munite di una speciale vernice che le rende resistenti agliagenti atmosferici.Posizionare l'apparecchio solo su una superficie costantementepiatta e orizzontale. Come base sono indicate lastre damarciapiede oppure fondamenta protette dal gelo. Il telaio devecompletamente aderire al suolo in modo da garantirel'isolamento acustico e impedire il raffreddamento di parti chetrasportano l'acqua. In caso contrario, necessario colmare

eventuali fessure con materiale isolante resistente agli agentiatmosferici.

Distanze minimeI lavori di manutenzione devono poter essere eseguiti senzaproblemi. Questo avviene quando viene mantenuta una distanzadi 1,2 m dalle pareti.

Misure di insonorizzazioneI valori di emissione sonora pi bassi si ottengono quando in unraggio di 3-5 metri sul lato di sfiato non si trovano superfici rigideche riflettono l'onda sonora (ad es. una facciata). Inoltre le fondamenta possono essere coperte fino all'altezzadelle lamiere di copertura con del materiale fonoassorbente (ades. trinciato di corteccia).

NOTALe emissioni sonore dipendono dal rispettivo livello di potenza sonoradella pompa di calore e dalle condizioni di installazione. www.dimplex.de 19

4.2Aspirazione dell'aria di sfiato (cortocircuito del flusso d'aria)L'installazione della pompa di calore deve avvenire in manieratale che l'aria raffreddata per sottrazione di calore possa essere

sfiatata liberamente. Se l'installazione stata eseguita vicino auna parete, lo sfiato non deve avvenire in direzione della parete.Non ammessa l'installazione in nicchie o cortili interni, perchl'aria raffreddata si accumula al suolo e in caso di funzionamentoprolungato verrebbe nuovamente aspirata dalla pompa di calore.20

Raffrescamento attivo con pompe di calore aria/acqua 4.3.14.3 Informazioni sull'apparecchio - Pompe di calore aria/acqua per installazione interna

4.3.1 Pompa di calore aria/acqua reversibile in formato compatto - 230 V

Informazioni sull'apparecchio - Pompe di calore aria/acqua da riscaldamento1 Modello e denominazione commerciale LIK 8MER2 Formato2.1 Esecuzione/luogo dell'installazione Compatta/interno2.2 Grado di protezione a norma EN 60 529 per l'apparecchio

compatto o la sezione di riscaldamento IP 20

3 Dati prestazionali3.1 Limiti d'applicazione - temperatura:

Mandata/ritorno acqua di riscaldamento C / C fino a 58/da 18Raffrescamento, mandata C da +7 a +20Aria riscaldamento/raffrescamento C/C da -25 a +35/da +15 a +40

3.2 Differenziale termico acqua di riscald.con A7/W35 10,0 5,0

3.3 Potenza termica/coefficiente di prestazionecon A-7/W35 1 kW/---

1. Questi dati caratterizzano la dimensione e l'efficienza dell'impianto conformemente alla norma EN 255 ed EN 14511. Per considerazioni di carattere economico ed energetico necessario valutare altri fattori d'influenza, in particolare il comportamento di sbrinamento, il punto di bivalenza e la regolazione. Ad esempio, A2/W55 stanno per temperaturaesterna 2 C e temperatura di mandata del riscaldamento 55 C.

5,8 / 2,7 5,5 / 2,6

con A-7/W45 1 kW/--- 5,4 / 2,1

con A2/W35 1 kW/--- 7,5 / 3,3 7,4 / 3,2

con A7/W35 1 kW/--- 9,3 / 3,9 9,2 / 3,8

con A7/W45 1 kW/--- 8,8 / 3,2

con A10/W35 1 kW/--- 9,8 / 4,1 9,7 / 4,03.4 Differenziale termico acqua di raffresc.con A35/W7 K 7,5 5,03.5 Potenzialit frigorifera/coefficiente

di prestazione con A27/W7 kW/--- 7,9 / 2,7 7,9 / 2,6

con A27/W18 kW/--- 9,6 / 3,2 9,6 / 3,2con A35/W7 kW/--- 7,0 / 2,0 6,9 / 2,0con A35/W18 kW/--- 8,5 / 2,4 8,5 / 2,4

3.6 Livello di potenza sonora apparecchio/esterno dB(A) 53 / 603.7 Livello di pressione sonora a 1 m di distanza (interno) dB(A) 48,03.8 Portata d'acqua di riscaldamento con differenza

di pressione interna 2 m/h / Pa

2. La pompa di ricircolo riscaldamento integrata.

0,8 / 2700 1,6 / 11900

3.9 Compressione libera pompa di ricircolo riscaldamento(riscaldamento, livello max.) Pa 45000 27000

3.10 Portata acqua di raffresc. con diff. di pressione interna m/h / Pa 0,8 / 2700 1,2 / 65003.11 Compressione libera pompa di ricircolo (raffrescamento, livello max.)Pa 45000 370003.12 Portata aria con differenza di pressione statica esterna m/h / Pa 2500 / 203.13 Liquido refrigerante; quantit totale di riempimento tipo/kg R404A/3,33.14 Lubrificanti; quantit totale tipo/litri Poliolestere (POE)/1,53.15 Potenza resistenza elettrica (2 generatore di calore) kW 2,0

4 Dimensioni, raccordi e peso4.1 Dimensioni dell'apparecchio A x P x L cm 190 x 75 x 684.2 Raccordi dell'apparecchio per il riscaldamento Pollici G 1'' filetto esterno4.3 Ingresso/uscita canale dell'aria (dimensioni interne min.) L x P cm 44 x 444.4 Peso collo/i incl. imballaggio kg 2504.5 Volume/pressione nominale dell'accumulo tampone l/bar 50 / 6

5 Allacciamento elettrico5.1 Tensione nominale; protezione V/A 230 / 20

5.2 Potenza nominale 1 A2 W35 kW 2,27 2,335.3 Corrente di avviamento con avviatore dolce A 305.4 Corrente nominale A2 W35/cos A/--- 12,3 / 0,8 12,7 / 0,8