Come Dimensionare Una Pompa Di Calore Aria-Aria

1) Dimensionamento Di Un Climatizzatore A Pompa Di Calore Aria-Aria

Il corretto dimensionamento di una pompa di calore aria-aria è il primo passo fondamentale per assicurare comfort termico, risparmio energetico ed efficienza nel tempo. Un impianto sottodimensionato non sarà in grado di mantenere la temperatura desiderata nei giorni più critici, mentre uno sovradimensionato consumerà più energia del necessario e potrebbe portare a problemi di umidità e discomfort, oltre che a una minore durata dell’unità stessa.

Supponiamo di voler climatizzare un appartamento di 50 metri quadrati con altezza standard del soffitto pari a 2,2 metri. Il volume totale da condizionare è quindi pari a 110 metri cubi. Se la pompa di calore aria-aria selezionata ha un COP (Coefficient of Performance) pari a 3,8, ciò significa che per ogni 1 kWh elettrico consumato, essa è in grado di fornire 3,8 kWh termici in modalità riscaldamento. Un valore analogo viene definito EER (Energy Efficiency Ratio) per la modalità raffrescamento.

Nel nostro esempio, per climatizzare correttamente i 110 m³ in inverno occorre una potenza termica di circa 3,8 kW. Questo si traduce in una potenza elettrica assorbita di circa 1,1 kW. Analogamente, per raffrescare gli stessi ambienti nella stagione estiva, la potenza elettrica necessaria sarà di circa 1 kW. Se convertiamo questi valori in BTU/h (dove 1 kW = 3412 BTU/h), otteniamo:

13.000 BTU/h per il riscaldamento;
10.880 BTU/h per il raffrescamento.

Questi dati devono essere sempre confrontati con le caratteristiche tecniche del climatizzatore scelto. Tuttavia, non bisogna fermarsi a calcoli semplificati: il dimensionamento ottimale tiene conto anche dell’esposizione dell’edificio, del tipo e spessore dell’isolamento termico, della qualità degli infissi, della presenza di ponti termici, del numero di persone presenti in casa e delle fonti di calore interne. Una stanza esposta a sud e dotata di ampie vetrate richiederà più energia per essere raffreddata, ma ne assorbirà meno per il riscaldamento invernale.

Va inoltre considerata la distribuzione del calore o del fresco all’interno degli ambienti. Un’unità interna collocata in posizione strategica – ad esempio sopra una porta o vicino al centro della stanza – migliora l’omogeneità della climatizzazione e riduce i consumi.

2) Il “Punto Di Equilibrio” Per Una Pompa Di Calore Aria-Aria

Uno degli aspetti più rilevanti per l’utilizzo invernale di una pompa di calore aria-aria è il cosiddetto punto di equilibrio termico. Questo punto rappresenta la temperatura esterna al di sotto della quale la pompa di calore non riesce più a fornire abbastanza calore per mantenere confortevole la temperatura interna, a causa della drastica riduzione del COP.

Poiché una pompa di calore aria-aria trae calore dall’aria esterna, il suo rendimento peggiora al diminuire della temperatura. Quando la temperatura esterna si avvicina agli 0°C o scende sotto di essa, il calore presente nell’aria diventa più difficile da estrarre, il COP diminuisce drasticamente (spesso sotto il valore 2), e l’efficienza energetica cala. In questi casi può essere necessario:

Integrare la pompa di calore con un sistema ausiliario di riscaldamento, come una stufa a pellet, una caldaia a condensazione o dei pannelli radianti elettrici;
Sovradimensionare lievemente la pompa di calore per coprire il fabbisogno anche nei giorni più freddi (se economicamente sostenibile);
Affiancarla a un sistema ibrido, in cui l’impianto decide automaticamente quale fonte di calore utilizzare.

È fondamentale conoscere il clima della zona in cui si vive. In città come Milano, Bologna o Torino, dove le minime invernali possono raggiungere anche i -5 °C, il punto di equilibrio va individuato con precisione. In località mediterranee come Roma, Palermo o Bari, invece, il clima mite consente spesso un uso esclusivo della pompa di calore durante tutto l’anno.

È bene sapere che i modelli più recenti, soprattutto quelli inverter di ultima generazione, riescono a lavorare con buone prestazioni anche a -10 °C o inferiori, grazie a refrigeranti evoluti come l’R32 e a compressori ottimizzati per basse temperature. Tuttavia, è sempre opportuno considerare il punto di equilibrio nella progettazione e nell’offerta tecnica.

3) Come Calcolare La Potenza Necessaria Nel Raffrescamento

Calcolare correttamente la potenza frigorifera di cui si ha bisogno è essenziale per garantire un buon comfort estivo. Un metodo approssimativo ma utile è quello che utilizza la formula:

P = K × l₁ × l₂ × h

dove:

P è la potenza in watt necessaria per il raffrescamento;
K è un coefficiente che vale 25 per il raffrescamento (35 per il riscaldamento);
l₁, l₂ sono le dimensioni della stanza in metri;
h è l’altezza del soffitto.

Ad esempio, in una stanza di 3,5 × 5,5 × 2,7 m (pari a 52 m³), la potenza frigorifera necessaria sarà:

P = 25 × 3,5 × 5,5 × 2,7 = 1.297 W ≈ 1300 W

Convertendo in BTU/h (1 W = 3,412 BTU/h), otteniamo:

1300 × 3,412 = 4436 BTU/h

Tuttavia, questo calcolo è solo un punto di partenza. La realtà di ogni abitazione è più complessa. Se una stanza ha ampie superfici vetrate, un tetto esposto al sole o pareti scarsamente isolate, il coefficiente K va aumentato, anche fino a 30 o 35. Inoltre, ogni stanza necessita di un punto di emissione per il fresco, così come i termosifoni distribuiscono il calore.

Le moderne pompe di calore aria-aria multi-split consentono di installare più unità interne collegate a una sola unità esterna, permettendo così di regolare la climatizzazione in più ambienti con un solo impianto. In questo caso, è importante dimensionare ciascuna unità interna in base al volume della singola stanza e non sull’intera superficie dell’appartamento.

Non meno importante è considerare la capacità di deumidificazione del climatizzatore: l’umidità relativa incide fortemente sulla percezione del caldo. Una macchina ben dimensionata non solo raffresca ma contribuisce a mantenere il giusto tasso di umidità, migliorando il comfort e la salubrità dell’aria interna.

4) L’Indice Di Efficienza Energetica (EER) Delle Pompe Di Calore Aria-Aria

L’EER (Energy Efficiency Ratio) rappresenta uno dei parametri più importanti nella scelta di una pompa di calore per il raffrescamento. Si tratta di un valore numerico che esprime il rapporto tra la potenza frigorifera fornita e la potenza elettrica assorbita per ottenerla.

Facciamo un esempio: una macchina con potenza frigorifera nominale di 2500 W (8500 BTU/h) e assorbimento elettrico di 620 W ha un EER pari a:

EER = 2500 / 620 = 4,03

Questo significa che per ogni kWh consumato, l’impianto fornisce 4 kWh di energia utile sotto forma di freddo. Più l’EER è alto, maggiore è l’efficienza dell’apparecchio.

I climatizzatori di ultima generazione (classe A++ o superiore) raggiungono valori di EER compresi tra 4 e 6. I modelli inverter modulano automaticamente la potenza in base alla temperatura richiesta, migliorando ulteriormente l’efficienza e riducendo i consumi nelle fasi di mantenimento.

Accanto all’EER si trova il SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio), che rappresenta l’efficienza media stagionale in raffrescamento. Analogamente, per il riscaldamento si usano COP e SCOP (Seasonal COP).

Da notare che per le pompe di calore a gas, l’EER non è definibile nello stesso modo, perché il vettore energetico utilizzato è differente. In quei casi si usa un parametro chiamato GUE (Gas Utilization Efficiency), ma è un ambito tecnologico molto meno diffuso in ambito residenziale.

Per fare scelte consapevoli, è bene considerare anche la classe energetica riportata in etichetta: un impianto in classe A+++ avrà non solo un EER elevato, ma anche consumi stagionali ridotti, con risparmi tangibili in bolletta.

5) Variabilità Del COP Per Le Pompe Di Calore Con Sorgente L’Aria

Il rendimento di una pompa di calore aria-aria non è costante nel tempo. A differenza delle pompe di calore geotermiche o acqua-acqua, le cui fonti di calore sono stabili durante l’anno, l’aria esterna subisce ampie escursioni termiche che incidono pesantemente sul COP (Coefficient of Performance).

In estate, con aria esterna a 30-35°C, le prestazioni in modalità raffrescamento rimangono generalmente buone. In inverno, invece, con temperature sotto lo zero, l’aria contiene meno energia termica disponibile, e la pompa deve lavorare di più per estrarre calore, riducendo l’efficienza.

A -5 °C, una macchina con COP nominale 4 potrebbe scendere anche sotto 2. Tuttavia, anche con un COP 2, la pompa rimane più conveniente di una stufetta elettrica, che ha COP = 1 (cioè 1 kWh elettrico dà 1 kWh termico). Inoltre, i modelli inverter sono in grado di adattarsi dinamicamente alle condizioni, mantenendo prestazioni accettabili.

Un impianto progettato bene deve prevedere queste variazioni. In zone a clima rigido, conviene scegliere modelli ottimizzati per il freddo, con funzioni di sbrinamento rapido, compressori ad alta efficienza e gas refrigeranti evoluti (come R32 o R290).

Inoltre, è sempre più diffusa la combinazione tra pompa di calore e impianto solare termico, che permette di coprire il fabbisogno di acqua calda sanitaria nei mesi più freddi, riducendo il carico sulla pompa di calore.

Conclusione

Il dimensionamento corretto di una pompa di calore aria-aria è un’attività che richiede attenzione, esperienza e consapevolezza delle reali esigenze dell’edificio. Non si tratta solo di calcolare volumi e trasformare kW in BTU/h, ma di considerare tutto l’ecosistema: isolamento termico, esposizione, condizioni climatiche, comportamento degli occupanti, efficienza dell’inverter, punto di equilibrio termico e possibilità di integrazione con altre fonti.

Le pompe di calore aria-aria rappresentano oggi una tecnologia affidabile, efficiente e sostenibile, adatta a gran parte del territorio italiano. Se correttamente dimensionate e installate, offrono un comfort eccellente in tutte le stagioni, con risparmi consistenti e un rapido ritorno dell’investimento.