Consumo elettrico della pompa di calore: il calcolo + 3 utili simulatori

Entriamo un po' più nel dettaglio dei consumi della pompa di calore

Un breve promemoria sulla pompa di calore

Funzionamento generale di una pompa di calore

La pompa di calore è una macchina elettrico. Utilizza energia elettrica fornita dal fornitore di energia elettrica, per far funzionare il suo circuito di refrigerazione e quindi "pompare" calorie nell'ambiente naturale. Si basa sullo stesso principio termodinamico del frigorifero e utilizza un compressore, una valvola di espansione, un condensatore e un evaporatore.

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In una pompa di calore sono due i principali consumatori di energia elettrica:

• Prima di tutto il compressore della pompa di calore. È il motore del ciclo di refrigerazione che consente il riscaldamento. Per funzionare ha bisogno di elettricità.
• Poi l'elemento riscaldante elettrico. Attenzione a quest'ultimo. Infatti, molte pompe di calore ne sono dotate per far fronte a condizioni climatiche molto fredde. Perché una pompa di calore cattura meno energia quando le temperature sono basse. Se viene utilizzato solo come riserva, va tutto bene e aumenterà solo leggermente la bolletta alla fine dell'anno, a seconda del freddo della vostra regione.

Ci sono anche il ventilatore e altri elementi come valvole o pompe. Ma il loro consumo energetico è complessivamente basso.

I diversi tipi di pompe di calore

Esistono 4 principali famiglie di pompe di calore per il riscaldamento domestico:

1. Pompe di calore aerotermiche o aria/acqua: Prendono il calore dall'aria esterna e lo "restituiscono" attraverso un sistema di refrigerazione all'impianto idrico dell'abitazione.
2. Pompe di calore acqua-acqua: Attingono calorie da una fonte d'acqua naturale (ad esempio un lago) e ridistribuiscono questa energia al sistema idrico domestico.
3. Pompe di calore geotermiche o terra/acqua: Prelevano le calorie dalla terra attraverso una sonda geotermica nel vostro giardino (tra i 50 e i 200 metri di profondità o più, a seconda della potenza richiesta). Poi, sempre secondo lo stesso principio, il calore arriva alla rete idrica grazie a un condensatore che scambia l'energia.
4. Pompe di calore aria-aria: queste unità che vengono appese alla parete. Non sono consigliati per il riscaldamento perché non sono molto efficienti. Con l'unità esterna prelevano energia dall'aria esterna e la rimandano nell'aria della stanza.

Ciascuna di queste tipologie di pompe di calore ha un funzionamento e un'efficienza diversi, che si ripercuotono inevitabilmente sui consumi. Ad esempio, le pompe di calore acquatiche (acqua-acqua) hanno naturalmente prestazioni eccellenti, mentre le pompe di calore aria-aria sono scarse per il riscaldamento.

In pratica, si osserva un COP più o meno elevato per ogni macchina. Come promemoria, il COP o coefficiente di prestazione è il rapporto tra la produzione di energia termica in kWh e il consumo di elettricità in kWh. Ecco gli ordini di idee del COP :

• Pompa di calore aria-aria: COP = da 2 a 3 (1kWh di elettricità consumata = 2 o 3 kWh prodotti per riscaldare)
• Pompa di calore aria-acqua: COP = 3-4
• Pompa di calore solare per acqua: COP = da 4 a 5+.
• Pompa di calore acqua-acqua: COP = da 5 a 7+.

Se prima si utilizzava il riscaldamento elettrico puro, si può dividere approssimativamente la vecchia bolletta per il valore COP per ottenere una stima del nuovo consumo con una pompa di calore.

Il consumo di elettricità gioca un ruolo importante nel calcolo del prezzo finale di una pompa di calore in Svizzerao in Francia. Rappresenta i costi che incideranno sulla durata del progetto. ritorno sull'investimento.

Per maggiori informazioni quanto consumerà la PACSi possono utilizzare i seguenti elementi diversi metodi di approssimazione che sono uguali tra loro.

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Consumo della pompa di calore dalla potenza assorbita

Il principio è semplice Ad esempio, la pompa di calore ha un consumo di 2,2 kW, come nel caso di Yutaki Combi S 11 kW.

È noto che in media una pompa di calore funziona :

2300 ore a un'altitudine di oltre 800 metri per fornire il solo riscaldamento.

2500 ore a un'altitudine di oltre 800 metri per fornire riscaldamento e acqua calda.

2000 ore a meno di 800 m di altitudine per il solo riscaldamento. 

Infine, 2300 ore anche a un'altitudine inferiore a 800 m per garantire il riscaldamento e l'acqua calda.

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È quindi sufficiente moltiplicare la potenza assorbita in kW per le ore medie di funzionamento in ore.

Se viviamo a un'altitudine inferiore a 800 m e la pompa di calore fornisce riscaldamento e acqua calda, il consumo elettrico della nostra pompa di calore sarà di 2,2 kW x 2300 ore = 5060 KWh (chilowattora). Questo esempio è valido per il riscaldamento a pavimento, poiché abbiamo considerato la potenza assorbita a 35°C in uscita dall'acqua, come indicato nella scheda precedente.

Supponiamo che il prezzo di un kWh sia di 16 euro: la bolletta sarà di circa 810 euro all'anno, o 68 euro al mese.

Questo costo può essere confrontato con il consumo precedente. Tuttavia, questo non dovrebbe essere l'unico criteri decisionali.

Eseguite il calcolo con questo calcolatore del consumo di elettricità della pompa di calore per ottenere una stima del vostro futuro consumo di elettricità.

Il consumo di una pompa di calore utilizzando il COP

Con questo metodo di approssimazione, l'idea è di calcolare il consumo negli anni precedenti con il vecchio sistema di riscaldamento. Si tratta di una ristrutturazione energetica.

Per l'esempio immaginiamo un consumo di gas precedente di 2000m3 di gas all'anno per il riscaldamento e l'acqua calda. Questi 2000m3 di gas equivalgono in realtà a 22.000kWh di elettricità, dato che il potere calorifico del gas è circa 11. Si tratta quindi del fabbisogno intrinseco di riscaldamento e acqua calda per l'edificio in questione.

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Tuttavia, i produttori indicano i valori di COP nelle loro schede tecniche. Supponiamo di avere un COP di 3,5

Ciò significa che la pompa di calore preleva una quantità di energia rinnovabile (aria, acqua o suolo) 3,5 volte superiore a quella della rete elettrica.

Quindi se dividiamo questi 22'000kWh per questi 3,5 otteniamo il consumo finale approssimativo della pompa di calore: 6285kWh in questo caso.

Questo significherebbe una bolletta, con un costo di 16 centesimi di euro per kWh, di circa 1000 euro all'anno, ovvero 84 euro all'anno.

Consumi medi ed esempi concreti

Si stima che il fabbisogno medio di riscaldamento vari tra i 35 e i 50 Watt per m3 a seconda del clima, se l'isolamento è corretto. Una casa di 120 m2 avrebbe quindi un fabbisogno di riscaldamento compreso tra 4200W e 6000W. Negli esempi, si ipotizza che la casa sia riscaldata attraverso il pavimento (temperatura dell'acqua 35°C).

Pertanto, 2 esempi di PAC adatti sono :

• Hitachi Yutaki Combi S 2.0 - 6 kW
• L'Atlantico Fujitsu Alféa Extensa Duo A.I. 6 R32 5,5kW

Casa	Dispositivo	COP A7/W35	Assorbito A7/W35	Consumo* kWh/anno	bolletta** € / anno
Casa 120m2	Yutaki Combi S 2.0 R32	5.25	0,82kW	1886kWh / anno	301€ / anno
Casa 120m2	Alféa Extensa Duo AI 6 R32	4.65	1,18 kW	2714kWh / anno	434€ / anno
Casa 200m2	Alféa Extensa Duo AI 10 R32	4.5	2,11 kW	4853kWh / anno	776€ / anno

*Funzionamento della pompa di calore per 2300 ore, nell'arco degli 8 mesi di riscaldamento.

**16 cts € / kWh

Da verificare nella realtà in base alla situazione di ciascun individuo

Variabili che influenzano il consumo di energia della pompa di calore

• La prima variabile che influenza il consumo annuo è naturalmente il clima dell'anno in corso. Se l'inverno è rigido e la stagione si protrae, la pompa di calore funzionerà un po' più a lungo. Invece della media di 2300 ore, ad esempio, ci troveremo in un anno in cui funzionerà per 2700 ore. Questa variazione di 20% si rifletterà direttamente sulla bolletta elettrica.
• In secondo luogo, una delle variabili che influiscono è la temperatura dell'acqua in uscita dalla pompa di calore. Se avete un riscaldatore, probabilmente la temperatura sarà di 35°C o meno. È l'ideale per la maggior parte delle pompe di calore. Tuttavia, se si dispone di radiatori, la temperatura dell'acqua in uscita deve essere più alta perché la loro superficie di scambio è minore. Quindi la macchina funzionerà a una velocità diversa per produrre queste temperature più elevate e il COP sarà inferiore. Invece di 3,5 sarà ad esempio 2,8. (Meno COP = più consumo) Questa variazione di 20% sarà pagata direttamente dall'utente al proprio fornitore di energia elettrica. 
• Il design intelligente Anche le dimensioni dell'impianto influiscono sul consumo della pompa di calore. Se uno dei progettisti decidesse di inserire un serbatoio tampone troppo grande, ad esempio, la pompa di calore potrebbe essere costantemente in funzione per cercare di riscaldare quell'enorme serbatoio, senza alcun risultato. Questo è certamente uno dei motivi per cui esistono certificati o altre etichette per le pompe di calore, per garantire che il progetto sia valido. In Francia, rivolgersi a professionisti con certificazione RGE o QualiPAC. In Svizzera si tratta della certificazione GSP o PAC Système Module.
• Infine, possiamo parlare di resistenze elettricheSe non sono solo di riserva, possono essere accesi a vostra insaputa a causa di un cattivo cablaggio o di un installatore che non conosce gli standard della zona. Questo può portare i costi elettrici in orbita geostazionaria.

Il consumo di una pompa di calore in base alla tipologia

Vi starete chiedendo quale tipo di pompa di calore scegliere per riscaldare adeguatamente la vostra casa senza consumare troppa energia. A seconda della fonte da cui si attinge l'energia, l'efficienza è diversa e quindi il consumo varia.

Consumo di una pompa di calore aria-aria

L'aria è un mezzo con una capacità termica inferiore a quella dell'acqua, pertanto il COP delle pompe di calore a sorgente d'aria è sempre inferiore a quello di altri modelli di pompe di calore. È meglio evitare di riscaldare con una pompa di calore aria-aria, a meno che per motivi economici non valga la pena di installare una pompa di calore aria-acqua e non si abbia bisogno di riscaldare spesso durante l'anno.

Consumo di una pompa di calore aria-acqua in kwh

I metodi presentati sopra consentono di trovare il proprio consumo in kwh in modo semplice. Utilizzare l'ingresso di alimentazione, che è il più semplice. Le pompe di calore aria-acqua sono preferite perché è più facile trasferire il calore all'acqua nel sistema idrico, dato che l'acqua ha una capacità termica 4 volte superiore a quella dell'aria. Quindi i COP sono molto migliori e il consumo è inferiore. Tuttavia, in inverno continuiamo ad attingere calore dall'aria fredda, il che non è ottimale. Il modo ideale per limitare i consumi è avere una sorgente a temperatura costante o poco variabile.

Consumo di una pompa di calore aria-acqua per una casa di 100m2

Prendiamo l'esempio comune in Francia di una casa di circa 100 m2 . Il consumo dipende dal modello installato. Prendiamo il caso standard di una pompa di calore da 7 kW con un COP medio di 3,5 che funziona 2300 ore all'anno. 7 / 3,5 = 2kW assorbiti dalla rete elettrica, e questo per 2300 ore, cioè 4600kWh all'anno di consumo, che danno 800€ con un kWh a 0,174€, quindi 66€ al mese e 2,2€ al giorno.

Consumo di una pompa di calore acqua-acqua

La situazione ideale è quella delle pompe di calore che traggono il loro calore dall'acqua. Queste fonti hanno una temperatura molto più stabile durante l'anno (lago o fiume, o sonda geotermica con glicole). Per limitare il più possibile i consumi è la migliore, ma d'altra parte è generalmente molto più costosa. I COP possono arrivare a 5 o 6, consentendo di produrre una quantità di energia 6 volte superiore a quella consumata in elettricità.

Consumo di una pompa di calore per piscina

Riscaldare una piscina è un lusso lontano da qualsiasi considerazione ecologica. Per ottenere i 28 gradi dell'acqua è necessario riscaldare una grande quantità di acqua per diversi giorni. E dovrete mantenerla, perché l'acqua perderà tra 1 e 3°C al giorno. Dovrete mantenere in funzione la pompa di calore, il che vi costerà circa 500€ all'anno per una piscina standard.

Ecco un simulatore di consumo elettrico per piscine: http://www.jcg2.fr/piscine_bilan.php

Simulatore del consumo elettrico delle pompe di calore: 3 strumenti

• Il Produttore tedesco di pompe di calore Watterkotte, acquisita da NIBE nel 2020, ha un bel simulatore del consumo elettrico delle pompe di calore per la Francia: http://www.waterkotte.fr/calculez-votre-consommation/
• Ecco un altro simulatore di consumo della pompa di calore aria-acqua o altro, in modalità artigianale: http://nourtier.net/JoceWanadoo/Bricolage/PAC/calcul_PAC.htm
• E infine una calcolatrice facile da usare per trovare una stima del vostro consumo di energia elettrica https://calculette.proxiserve.fr/calculette-economies-energie-PAC

La quota di consumo non menzionata: andare oltre.

La caldaia a gas utilizza il gas estratto dalle riserve naturali e poi trasportato in Europa.

La pompa di calore utilizza energia elettrica proveniente da una fonte di produzione. Tuttavia, anche questa fonte di produzione ha una sua produzione. Può trattarsi di una centrale a olio combustibile, di una diga idroelettrica o di una centrale nucleare.

Il prestazioni complessive di produzione di energia elettrica è di circa 40%. Anche se Alcune turbine Siemens, come la SGT-8000H, stanno raggiungendo efficienze record di oltre 60%. 

Quindi, quando si dice che un COP di 3,5 significa 1kWh assorbito dalla rete per ogni 3,5kWh di energia di riscaldamento prodotta, non è esatto. 

Per produrre questo 1kWh è necessaria una centrale elettrica con un'efficienza di 40%. Questo 1kWh costa in realtà 1/0,4 o 2,5kWh, quindi 2,5 volte di più.

Confrontiamo una pompa di calore e una caldaia a gas per vedere la differenza assoluta.

Si consideri una pompa di calore con un coefficiente di rendimento medio di 3,5 e una caldaia a gas con un rendimento annuo di 97%.

Al massimo carico, a La pompa di calore da 10 kW non ha un COP di 3,5, bensì di 2,3. quindi consumerà 10kW/2,3 = 4,34kW di elettricità dalla rete.

Ma per creare questi 4,34 kW avevamo bisogno di un'energia 2,5 volte superiore: o 10,85 kW di energia primaria.

Il caldaia a gas della stessa potenza di 10kW, con un rendimento di 95%consumerebbe 10/0,95 o 10,52 kW.

In questo caso particolare e con i valori approssimativi di COP (a seconda del produttore), possiamo vedere che la caldaia a gas consuma leggermente meno in termini assoluti rispetto alla pompa di calore.

Tuttavia, utilizza energia fossile che è per definizione esauribile, mentre la pompa di calore utilizza l'aria che è rinnovabile. 

Supponiamo che l'elettricità della pompa di calore sia prodotta in una centrale elettrica a turbina a gas, alla fine viene bruciato quasi lo stesso gas dalla parte della pompa di calore per produrre l'elettricità, che dalla parte della caldaia a gas per fungere da combustibile nella caldaia.

È solo una questione di quadro di riferimento: per la caldaia tutto viene fatto in loco, mentre per la pompa di calore parte della trasformazione dell'energia avviene all'esterno e non viene realmente affrontata.

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