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 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 il compressore della pompa di calore. È il motore del ciclo di refrigerazione che fornisce il riscaldamento. Per funzionare ha bisogno di elettricità.
• Poi il riscaldatore elettrico ausiliario. Attenzione a questi ultimi. Infatti, molte pompe di calore ne sono dotate per far fronte al freddo estremo. Una pompa di calore cattura meno energia quando le temperature sono basse. Se viene utilizzata solo come riserva, va tutto bene e alla fine dell'anno aumenterà solo leggermente la bolletta, 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: Queste macchine prelevano il calore dall'aria esterna e poi utilizzano un sistema di refrigerazione per rimandarlo 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 attraverso la rete idrica domestica.
3. Pompe di calore geotermiche o terra/acqua: Prelevano il loro calore dalla terra attraverso una sonda geotermica nel vostro giardino (a una profondità compresa tra 50 e 200 metri, o più a seconda della potenza richiesta). Poi, con lo stesso principio, il calore viene trasferito all'impianto idrico attraverso un condensatore che scambia l'energia.
4. Pompe di calore aria-aria: queste unità che si appendono alla parete. Non sono consigliate per il riscaldamento perché non sono molto efficienti. Prendono l'energia dall'aria esterna con l'unità esterna e la rimandano nell'aria della stanza.

Ciascuna di queste tipologie di pompa di calore funziona e si comporta in modo diverso, con inevitabili ripercussioni sui consumi. Ad esempio, le pompe di calore ad acqua (acqua/acqua) offrono naturalmente prestazioni eccellenti, mentre le pompe di calore aria/aria non sono altrettanto adatte al riscaldamento.

In pratica, ciò si riflette in 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 alcune idee di COP:

• Pompa di calore aria-aria: COP = da 2 a 3 (1 kWh 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.

In media, una pompa di calore funziona :

2300 ore a oltre 800 m di altitudine per il solo riscaldamento.

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

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

Infine, 2300 ore anche a meno di 800 m di altitudine per fornire riscaldamento e acqua calda sanitaria.

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Quindi è sufficiente moltiplicare la potenza assorbita in kW per il numero medio di ore di funzionamento in ore.

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

Utilizzate questo calcolatore del consumo di elettricità della pompa di calore per ottenere una stima del vostro futuro consumo di elettricità.

Consumo della 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 ad alta efficienza energetica.

Ai fini di questo esempio, ipotizzeremo un consumo di gas precedente di 2000m3 all'anno per il riscaldamento e l'acqua calda. Questi 2000m3 di gas equivalgono in realtà a 22.000 kWh di elettricità, poiché il potere calorifico del gas è di circa 11. Questo è quindi il fabbisogno intrinseco di riscaldamento e acqua calda dell'edificio in questione. Questo è quindi il fabbisogno intrinseco di riscaldamento e acqua calda per l'edificio in questione.

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Tuttavia, i produttori indicano i valori del coefficiente di prestazione (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 terra) 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 bisogno di una potenza di riscaldamento compresa tra 4200W e 6000W. Negli esempi, si ipotizza che la casa sia riscaldata dal sistema di riscaldamento a pavimento (temperatura dell'acqua di 35°C).

Pertanto, 2 esempi di PAC adatti sono :

• Hitachi Yutaki Combi S 2.0 - 6 kW
• Atlantic 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 2.300 ore, ad esempio, funzionerà per 2.700 ore all'anno. Questa variazione di 20% si rifletterà direttamente sulla bolletta elettrica.
• Quindi, una delle variabili che hanno un'influenza è la temperatura dell'acqua in uscita dalla pompa di calore. Se si dispone di un impianto di riscaldamento, la temperatura sarà probabilmente di 35°C o meno. Questa temperatura è ideale per la maggior parte delle pompe di calore. Tuttavia, se si dispone di radiatori, la temperatura dell'acqua in uscita dovrà essere più alta perché la loro superficie di scambio termico è inferiore. La macchina funzionerà quindi a una velocità diversa per produrre queste temperature più elevate e il COP sarà più basso. Invece di 3,5, sarà di 2,8, ad esempio (Meno COP = più consumo) Questa variazione di 20% sarà pagata direttamente dall'utente al proprio fornitore di energia elettrica. 
• Il design intelligente Anche l'adeguatezza o meno dell'installazione influisce sul consumo della pompa di calore. Ad esempio, se uno dei progettisti ha deciso di installare un serbatoio tampone troppo grande, la pompa di calore potrebbe essere costantemente in funzione nel tentativo di riscaldare questo enorme serbatoio, e tutto per niente. Questo è certamente uno dei motivi per cui le pompe di calore sono dotate di certificati o altre etichette che garantiscono la bontà della progettazione. In Francia, è necessario rivolgersi a professionisti con certificazione RGE o QualiPAC. In Svizzera, la 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 cablaggio scadente o di un installatore che non conosce gli standard locali. Questo può portare i costi dell'elettricità in orbita geostazionaria.

Consumo di pompe di calore per 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, la resa 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, quindi i COP delle pompe di calore con sorgente ad aria sono sempre inferiori a quelli 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

Utilizzando i metodi descritti sopra, è possibile trovare il proprio consumo in kwh in modo semplice. Utilizzate la potenza assorbita, che è la più semplice. Le pompe di calore aria/acqua sono preferite perché è più facile trasferire il calore all'acqua nella rete idraulica, dato che l'acqua ha una capacità termica 4 volte superiore all'aria. Di conseguenza, i COP sono molto più alti e il consumo è inferiore. Tuttavia, in inverno stiamo ancora attingendo calore dall'aria fredda, il che non è ottimale. Il modo ideale per limitare i consumi è avere una sorgente a temperatura costante o solo leggermente variabile.

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

Prendiamo l'esempio di una tipica casa francese 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 per 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€, cioè 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). È il modo migliore per ridurre al minimo i consumi, ma in genere costa molto di più. I valori di 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

Il riscaldamento di una piscina è un lusso lontano da qualsiasi considerazione ecologica. È necessario riscaldare un grande volume d'acqua per diversi giorni per ottenere i 28 gradi dell'acqua. E dovrete mantenerlo, perché l'acqua perderà tra 1 e 3°C al giorno. Quindi dovrete mantenere la pompa di calore in funzione, il che vi costerà circa 500 euro 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, un calcolatore di facile utilizzo per stimare il 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 l'elettricità di una fonte di produzione. Anche questa fonte di produzione ha una sua produzione. Può trattarsi di una centrale elettrica 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 1 kWh assorbito dalla rete per 3,5 kWh di energia termica 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 Una pompa di calore da 10 kW ha un COP di 2,3 piuttosto che di 3,5. quindi consumerà 10kW/2,3 = 4,34kW di elettricità dalla rete.

Ma per creare questi 4,34 kW avevamo bisogno di una quantità di 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 combustibili fossili, che per definizione sono limitati, 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 con una turbina a gas, allora alla fine si brucia quasi lo stesso gas dal lato della pompa di calore per produrre elettricità che dal lato della caldaia a gas per fungere da combustibile nella caldaia.

È solo una questione di diverso sistema di riferimento: per la caldaia, tutto viene fatto in loco, mentre per la pompa di calore, parte della trasformazione dell'energia viene fatta all'esterno e non è realmente coperta.

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