Le pompe di calore nella certificazione energetica degli edifici (SCOP, SEER)_Rel 06 2014

LE POMPE DI CALORE NELLA
CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI:
QUADRO NORMATIVO DI RIFERIMENTO
Release 06_2014
Ing. Luca Zordan

16/07/20142
Indice argomenti:
1. DIRETTIVA 2009/28/CE
2. Decreto Legge Nr.28/2011
3. UNI EN 14825 – UNI TS 11300/4
4. Indice di prestazione stagionale SCOP
5. Indice di prestazione stagionale SEER
Release 06_2014
LE POMPE DI CALORE NELLA
CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI:
QUADRO NORMATIVO DI RIFERIMENTO
Ing. Luca Zordan

16/07/20143
Legge 373/76
Legge 10/91
DPR 412/93
EPBD 2002/91/CE
Recast EPBD 2010/31/UE
Direttiva 2009/28/CE D.Lgs. 28/2011
D.Lgs. 192/2005
D.Lgs. 311/2006
D.P.R. 2 aprile 2009 n. 59
D.M. 26 giugno 2009
Comunità Europea Legge Nazionale
LE LEGGI RELATIVE AGLI EDIFICI
DIRETTIVA 2009/28/CE
Ing. Luca Zordan

16/07/20144
La commissione dell'UE ha pubblicato in data 23 aprile 2009 la DIRETTIVA 2009/28/CE, nota
anche come Direttiva RES (Renewable Energy Sources e parte dell’attuazione del cosiddetto
obiettivo 20-20-20) sulla promozione dell'uso dell'energia proveniente dalle fonti
rinnovabili.
Tale Direttiva:
Fissa obiettivi nazionali obbligatori per la quota
complessiva di energia da fonti rinnovabili sul consumo
finale lordo di energia e per la quota rinnovabile nei
trasporti;
Impone agli Stati membri di definire un Piano di Azione
Nazionale per le energie rinnovabili e individua le
tecnologie che sono considerate parte dei sistemi
alimentati da fonte rinnovabile per la contabilizzazione e
la verifica del raggiungimento degli obiettivi;
Introduce l’obbligatorietà della certificazione degli
installatori che operano nel settore delle rinnovabili.
Ing. Luca Zordan

16/07/20145
ENERGIA
PRIMARIA
ηT
ηG
ηA
ηD
ηE
DEFINIZIONI
Una fonte di energia viene definita ENERGIA PRIMARIA quando è presente in natura e quindi
non deriva dalla trasformazione di nessuna altra forma di energia. L'energia primaria non è
immediatamente disponibile per l’utilizzo ma deve essere trasformata. Se la trasformazione è
avvenuta si parla di ENERGIA SECONDARIA. Se l'energia resa disponibile oltre che essere stata
trasformata, è stata trasportata presso l'utenza finale, si parla di ENERGIA FINALE.
Il processo di utilizzo dell'energia finale comporta delle perdite tali per cui l‘ENERGIA UTILE
resa disponibile al sistema di nostro interesse è inferiore di quella finale.
ENERGIA
SECONDARIA
Generazione Accumulo Distribuzione Emissione ENERGIA UTILE
ENERGIA
FINALE
Ing. Luca Zordan

16/07/20146
Generazione Accumulo Distribuzione Emissione ENERGIA UTILE
ENERGIA UTILE
Carichi interni
FABBISOGNO
ENERGETICO
NETTO
Energia Solare e/o
altre fonti non fossili
ηT
ηG
ηA
ηD
ηE
DISPERSIONI
ENERGIA
FINALE
DIRETTIVA 2009/28/CE UNI TS 11300-4
Ing. Luca Zordan

16/07/20147
Nella Direttiva «RES» sono state incluse le pompe di calore come tecnologia che
usa l'energia rinnovabile proveniente da aria, da acqua e da terra.
Esse costituiscono una tecnologia che ha un potenziale significativo di contributo
verso il risparmio di energia.
Le pompe di calore sono una delle poche tecnologie che possono coprire gli
interi fabbisogni di riscaldamento, raffreddamento e produzione dell'acqua calda
sanitaria.
ENERGIA
TERMICA
CEDUTA AL
FLUIDO
ENERGIA
ASSORBITA DALLA SORGENTE
LAVORO
MECCANICO
Schematizzazione del Flusso
Energetico di una pompa di
calore a compressione
Ing. Luca Zordan

16/07/20148
L’Italia si è impegnata nei confronti della UE a raggiungere,
entro il 2020, un livello di consumo finale di energia
«rinnovabile» (elettricità, calore, trasporti) pari al 17% dei
consumi finali totali di energia primaria, oltre a promuovere
virtuose strategie di consumo finalizzate all’efficienza
energetica, per arrivare ad un risparmio di energia primaria
pari al 13,4%.
Consumi Finali Lordi di energia e obiettivi per le energie rinnovabili
2005 2008 2020
Consumi da
FER
Consumi Finali
Lordi
FER/Consumi
Consumi da
FER
Consumi Finali
Lordi
FER/Consumi
Consumi da
FER
Consumi Finali
Lordi
FER/Consumi
(Mtep) (Mtep) % (Mtep) (Mtep) % (Mtep) (Mtep) %
6,941 141,226 4,91% 9,001 131,553 6,84% 22,306 131,214 17,00%
FONTE: Ministero dello Sviluppo Economico «Sintesi Piano di Azione Nazionale per le Energie Rinnovabili
– Giugno 2010». Estratto)
Ing. Luca Zordan

16/07/20149
La Direttiva Comunitaria in oggetto è stata recepita a livello nazionale con il
DECRETO LEGISLATIVO Nr.28 DEL 03 MARZO 2011
(il cosiddetto «Decreto Romani») pubblicato in Gazzetta ufficiale il 28
Marzo 2011.
Tale Decreto ha una portata decisamente molto
rilevante poiché incide in modo determinante sul futuro
dello sviluppo delle «rinnovabili» in Italia; oltre ad
introdurre rilevanti modifiche nel settore (in particolare
in tema autorizzativo e relativamente agli incentivi da
assegnare alle stesse) modifica il D.P.R. 59/09 e il Dlgs
192-311 in alcuni punti.
DECRETO LEGGE Nr.28/2011
Ing. Luca Zordan

16/07/201410
“edificio di nuova costruzione”. Edificio per il quale la richiesta del pertinente
titolo edilizio, comunque denominato, sia stata presentata successivamente la
data di entrata in vigore del decreto;
“edificio sottoposto a ristrutturazione rilevante”: edificio che ricade in una
delle seguenti categorie:
I. Edificio esistente avente superficie utile superiore a 1000m2, soggetto a
ristrutturazione integrale degli elementi edilizi costituenti l’involucro
II. Edificio esistente soggetto a demolizione e ricostruzione anche in
manutenzione ordinaria
L’art.11 prevede per queste due categorie di edifici l’imposizione di una
QUOTA D’OBBLIGO di copertura da fonte rinnovabile TERMICA ed ELETTRICA
(SEPARANDOLE NETTAMENTE)
DOVE SI APPLICA:
Ing. Luca Zordan

16/07/201411
Nel caso di edifici nuovi o edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti, gli impianti di
produzione di energia TERMICA devono essere progettati e realizzati in modo da
garantire il contemporaneo rispetto della copertura - tramite il ricorso ad energia
prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili - del 50% dei consumi previsti
per l’acqua calda sanitaria e delle seguenti percentuali della somma dei consumi
previsti per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento: .
A) 20% quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 31/05/2012
B) 35% quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 01/01/2014
C) 50% quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 01/01/2017
CONTENUTI:
Ing. Luca Zordan

16/07/201412
POMPE DI CALORE: quota rinnovabile
Ing. Luca Zordan

16/07/201413
Il valore 1,15 è un coefficiente stabilito dalla Direttiva Europea.
Il rendimento η è definito annualmente da Eurostat, attualmente vale 0,455 (45,5%)
Ne risulta un valore minimo dell’SPF che, con gli attuali valori di η, risulta:
SPFmin = 2,5 per pompe di calore elettriche
SPFmin = 1,15 per pompe di calore a gas
POMPE DI CALORE: condizione di ammissibilità
L’SPF per le pompe di calore elettriche deve essere determinato in base al
coefficiente di rendimento stagionale (SCOPnet) secondo la norma EN 14825:2012
(Cfr. Gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea 06.03.2013)
Ing. Luca Zordan

16/07/201414
Le Norme UNI TS 11300, in quanto strumenti applicativi del Decreto Legge n°28,
sono a tutti gli effetti da considerarsi LEGGI nazionali e si dividono in nr. 4
specificazioni:
UNI TS 11300-1/2008 (in revisione): Determinazione del fabbisogno di energia termica
dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale;
UNI TS 11300-2/2008 (in revisione, scaduta nel 2012): Energia primaria e rendimenti per
la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria per usi sanitari;
UNI TS 11300-3/2010 (in revisione): Energia primaria e rendimenti per la climatizzazione
estiva;
UNI TS 11300-4/2012: Prestazioni Energetiche degli edifici: utilizzo di energie rinnovabili
e altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e la produzione di ACS.
UNI TS 11300-5: in preparazione
UNI TS 11300
LA NORMA QUALE STUMENTO TECNICO…
Ing. Luca Zordan

16/07/201415
Per quanto concerne le Pompe di Calore (aerauliche, geotermiche e idrauliche) è
indispensabile considerare, all’interno della 11300-4, il paragrafo 9.4.4
«Prestazioni a fattore di carico CR ridotto» e il richiamo alla UNI EN 14825
(Maggio 2012)
UNI TS 11300
RIASSUMENDO:
Norme di sistema:
UNI-TS 11300-3
UNI-TS 11300-4
Norme di prodotto:
EN 14825 : Air conditioners, liquid chilling
packages and heat pumps, with electrically
driven compressors, for space heating and
cooling - Testing and rating at part load
conditions and calculation of seasonal
performance; EN 14825:2012
Ing. Luca Zordan

16/07/201416
La normativa prevede che l’indice di prestazione stagionale (SCOP) venga
calcolato con il “bin method” (metodo delle frequenze di accadimento della
temperatura), ripartito per l'intera stagione di riscaldamento
Deve essere utilizzata una delle tre condizioni climatiche di riferimento riportate
nella norma stessa:
A (Average - media): Strasburgo (Francia),
C (Colder – più fredda): Helsinki (Finlandia)
W (Warmer – più calda): Atene (Grecia),
Queste condizioni di clima vengono ritenute sufficientemente rappresentative
del clima di tutta Europa.
EN 14825:2012
L’INDICE DI PRESTAZIONE STAGIONALE “SCOP” IN RISCALDAMENTO
Ing. Luca Zordan

16/07/201417
EN 14825:2012
Distribuzione oraria delle temperature medie nelle tre città diriferimento
Ing. Luca Zordan

16/07/201418
Temperatura esterna di progetto (θdesign) secondo UNI EN 12831:
per A (Average) = – 10 °C
per C (colder) = – 22 °C
per W (Warmer) = + 2 °C
Temperatura interna di progetto pari a 20 °C.
Quando la temperatura esterna supera i 15 °C cessa il funzionamento
dell'impianto di riscaldamento (quindi si assume che il carico Φh si annulli
quando la temperatura esterna è pari a θH,off = 16°C temperatura di
bilanciamento).
Si assume che il carico Φh vari linearmente dal 100%, in corrispondenza della
temperatura di progetto (θdesign), fino a 0% alla temperatura di annullamento.
EN 14825:2012
Ing. Luca Zordan

16/07/201419
EN 14825:2012
Si definisce Fattore di Carico Climatico «PLR» (Part Load Ratio) il rapporto tra il
carico parziale (o carico totale) diviso il pieno carico.
Dove: θe = temperatura aria esterna T(j); θdes = temperatura di progetto
Ing. Luca Zordan

16/07/201420
Tutte le norme in materia ed, in particolare UNI EN 14825 ed UNI/TS 11300-4,
richiedono che il costruttore delle pompe di calore a fornisca i dati relativi almeno
alle condizioni di funzionamento indicate nella seguente Tabella.
EN 14825:2012
Ing. Luca Zordan

16/07/201421
Con i valori di temperatura esterna delle tre zone climatiche di riferimento A (-7°C), B
(2°C), C (7°C), D 12°C), otteniamo i seguenti valori % dell’indice PLR:
88%
54%
35%
64%
100%
29%
61%
37%
24%
15%
11%
EN 14825:2012
Ing. Luca Zordan

16/07/201422
37
24
64
EN 14825:2012
Quindi nel caso di PdC aria-acqua::
Ing. Luca Zordan

23
EN 14825:2012
In un sistema bivalente a pompa di calore,
nel quale la richiesta termica dell’utenza
non viene esclusivamente soddisfatta
dalla pompa di calore ma intervengono
sistemi ausiliari di generazione, la
temperatura bivalente θbival viene
definita come la temperatura della
sorgente fredda alla quale la pompa di
calore funziona con fattore di carico CR =
1, cioè quando le condizioni termiche
della sorgente fredda consentono di
coprire la richiesta esclusivamente con la
pompa di calore.
TEMPERATURA BIVALENTE (sorgente Aria)
Ing. Luca Zordan

16/07/201424
PUBBLICAZIONE: 10 maggio 2012 (IN FASE DI REVISIONE)
TITOLO: «Prestazioni Energetiche degli edifici: utilizzo di energie rinnovabili e altri
metodi di generazione per la climatizzazione invernale e la produzione di ACS»
SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE
solare termico, il teleriscaldamento, le
biomasse la cogenerazione ed il
fotovoltaico con priorità come da
tabella a fianco:
UNI TS 11300-4
La specifica tecnica UNI TS 11300–4 si applica ai sottosistemi di generazione che
forniscono energia termica utile da energie rinnovabili o con metodi di generazione
diversi dalla combustione a fiamma di combustibili fossili trattata nella UNI TS
11300-2 , ivi comprese le PdC (siano esse aerauliche, geotermiche o
idrauliche). Sono considerati anche il
Ing. Luca Zordan

16/07/201425
Definizione del confine del sistema edificio-impianto
UNI TS 11300-4
La specifica tecnica UNI TS 11300-4 considera quale confine dell’edificio quello che
delimita tutte le aree nelle quali viene utilizzata o prodotta energia termica utile o
energia elettrica (confine energetico), in accordo con la UNI EN 15603.
Ing. Luca Zordan

16/07/201426
- COP’ (Coefficient of performance at declared capacity): rapporto tra la potenza termica
erogata dalla PdC a pieno carico e la potenza elettrica assorbita, alle specifiche condizioni
di temperatura dell’aria esterna indicate;
- COPPL (Coefficient of performance at part load): rapporto tra la potenza termica
erogata dalla PdC a carico parziale e la potenza elettrica assorbita, a specifiche condizioni
di temperatura dell’aria esterna indicate;
- TOL (Operating Temperature Limit): temperatura limite di funzionamento della PdC
(riferita alla sorgente fredda) dichiarato dal costruttore – temperatura limite di blocco.
- P (potenza richiesta dall’impianto) [kW]
- φφφφ (potenza termica richiesta dall’impianto) [kW]
- φφφφ’H, prog (carico termico di progetto dell’impianto) [kW]
- (Temperatura del pozzo caldo: mandata della PdC)
- (Temperatura della sorgente fredda)
PRINCIPALI DEFINIZIONI
UNI TS 11300-4
θc
θf
Ing. Luca Zordan

16/07/201427
- DC (Declared Capacity): Potenza termica massima della pompa di calore nelle condizioni di
funzionamento specificate dal costruttore;
- SCOPnet (Coefficiente di prestazione stagionale netto): coefficiente di prestazione stagionale
calcolato con riferimento al solo periodo di funzionamento attivo escludendo i consumi
dovuti ad eventuali riscaldatori supplementari elettrici.
- SCOPon (Coefficiente di prestazione stagionale funz attivo): coefficiente di prestazione
stagionale calcolato con riferimento al solo periodo di funzionamento attivo inclusi i consumi
dovuti ad eventuali riscaldatori supplementari elettrici.
- SCOP (Coefficiente di prestazione stagionale): coefficiente di prestazione stagionale
calcolato con riferimento a tutto il periodo di riscaldamento, inclusi i consumi dovuti ad
eventuali riscaldatori supplementari elettrici ed inclusi gli eventuali consumi durante i periodi
di mancata richiesta di calore, periodi di di stand-by, quelli dovuti ad ausiliari attivi durante i
periodi di spegnimento ed i consumi dovuti all'eventuale riscaldatore del carter olio.
PRINCIPALI DEFINIZIONI (Cfr. EN 14825)
UNI TS 11300-4
Ing. Luca Zordan

16/07/201428
PRINCIPALI DEFINIZIONI (Cfr. EN 14825)
UNI TS 11300-4
Elbu (Tj) = potenza delle resistenze elettriche integative [kW]
Ing. Luca Zordan

16/07/201429
NOTA: CR è in generale diverso dal fattore climatico PLR poiché la potenza termica nominale della pompa può essere
diversa da quella di progetto e, comunque, essa varia al variare delle temperature delle sorgenti.
- CR (Capacity Ratio - Fattore di Carico della Pompa di Calore). E il rapporto tra la
potenza termica richiesta dall'utenza alla PdC «Φ» (carico) nelle specifiche
condizioni di esercizio e la potenza termica nominale della PdC dichiarata dal
costruttore «DC» nelle medesime condizioni di temperatura.
Temperatura Temperatura PLR Potenza Richiesta Potenza termica max
CR
Esterna Mandata (QDESIGN=-10°C)
dall'Impianto
(Φ)
erogabile dalla PdC
(DC)
(°C) (°C) % kW kW
ϑDESIGN -10 35 100% 5,00 4,50 1,11
A -7 35 88% 4,40 4,80 0,92
B 2 35 54% 2,70 6,24 0,43
C 7 35 35% 1,77 7,18 0,24
D 12 35 15% 0,75 8,11 0,09
CR =
DC
ΦΦΦΦ
Esempio (temperatura bivalente = -8°C)
Ing. Luca Zordan
PRINCIPALI DEFINIZIONI
UNI TS 11300-4

16/07/201430
Per la determinazione delle prestazioni a pieno carico in condizioni di temperatura
diverse da quelle dichiarate, nel caso di PdC a compressione di vapore e ad
assorbimento elettrico è possibile :
1) effettuare l'interpolazione lineare tra i valori dichiarati, oppure:
Dipendenza del COP a pieno carico dalla temperatura
COP nelle
condizioni
intermedie:
Il rendimento di secondo principio è definito dal rapporto:
2) fare ricorso al rendimento di secondo principio; il COP
massimo teorico tra due sorgenti infatti (ciclo ideale di
Carnot) è dato dalla seguente relazione:
Ing. Luca Zordan
UNI TS 11300-4

16/07/201431
UNI TS 11300-4
αηΙΙ,1
ηΙΙ,2
ηΙΙ,X
θc,1
ηΙΙ,2−ηΙΙ,1
θc,x θc,2
Tg α =
ηΙΙ,2−ηΙΙ,1
θc,2 - θc,1
=
ηΙΙ,X-ηΙΙ,1
θc,x - θc,1
Da cui:
ηΙΙ,X = ηΙΙ,1+(ηΙΙ,2−ηΙΙ,1)(θc,x - θc,1)
(θc,2 - θc,1)
Dimostrazione:
Dove il rendimento di secondo principio interpolato è:
Ing. Luca Zordan

16/07/201432
ESEMPIO 1: interpolazione tra due diverse temperature di sorgente calda, a parità di
sorgente fredda
θf -7 2 7 12
COP1 3,6 4,5 5,4 6,5
DC1 [kW] 8,8 10,2 12 13,6
ηΙΙ,1 0,491 0,482 0,491 0,485
COP2 3,0 3,6 4,1 4,8
DC2 [kW] 7,8 9,3 11,2 13,2
ηΙΙ,2 0,490 0,486 0,490 0,498
ηΙΙ,X 0,490 0,483 0,490 0,489
COPX 3,4 4,2 4,9 5,9
θc,1 = 35°C
θc,2 = 45°C
θc,X = 38°C
ESEMPIO 2: interpolazione tra due diverse temperature di sorgente fredda, a parità di
sorgente calda
θf -7 -3 0 2
COP1 3,6 3,95 4,26 4,5
DC1 [kW] 8,8 10,2
ηΙΙ,1 0,491 0,487 0,484 0,482
θc = 35°C
Ing. Luca Zordan
UNI TS 11300-4

16/07/201433
Quando, per fissate condizioni di lavoro, il carico applicato è minore della potenza
massima che la PdC può fornire, il COP varia e per determinare le prestazioni
della macchina deve essere usato un fattore correttivo:
UNI TS 11300-4
Dipendenza del COP dal fattore di carico (CR<1)
Ing. Luca Zordan
il valore del fattore correttivo può essere stabilito:
a) in base ai dati forniti dal costruttore;
b) in base a modelli di calcolo di default quando tali dati non siano forniti.
COPPL = f * COP
dove:
COPPL = valore del COP a carico parziale
COP = valore del COP a pieno carico

16/07/201434 Ing. Luca Zordan
a) Calcolo di CR a carico ridotto (CR < 1) a partire dai dati forniti dal costruttore
Per il calcolo sono richiesti (Cfr. UNI EN14825, condizioni climatiche A ”Average”) i
seguenti dati:
Temperatura di progetto: - 10 °C ;
PLR per le temperature di riferimento -7 (A), 2 (B), +7(C), +12 (D);
Temperatura bivalente considerata (riferita a -7°C) e potenza a pieno carico alla
temperatura bivalente ;
Potenza dichiarata (DC) e COP alle 4 temperature (A), (B), (C), (D).
Il fattore di correzione del COP determinato in funzione del fattore di carico CR
con il metodo qui descritto è indipendente dalla temperatura di annullamento del
carico, qui assunta pari a 16 °C, in quanto dipende solo dal fattore di carico CR e
quindi può essere applicato in tutte le condizioni di funzionamento nel calcolo
secondo UNI/TS 11300.
UNI TS 11300-4

a) Calcolo di CR a carico ridotto (CR < 1) a partire dai dati forniti dal costruttore
PROCEDURA DI CALCOLO
θdes
A
θbival
B C D
Temperatura di
riferimento [°C]
-10 -7 2 7 12
PLR (qdes= -10 °C)
[%]
100 88 54 35 15
DC DCA=DCbival DCB DCC DCD
CR >1 1 (0,54·Pdes)/DCB (0,35·Pdes)/DCC (0,15·Pdes)/DCD
COP’ a pieno
carico
COP’A COP’B COP’C COP’D
COP a carico
parziale
COPA COPB COPC COPD
fp fattore
correttivo
1 COPA/COP’A COPB/COP’B COPC/COP’C COPD/COP’D
UNI TS 11300-4

16/07/201436
Per pompe di calore aria/acqua, antigelo/acqua, acqua/acqua
UNI TS 11300-4
b) Calcolo di CR a carico ridotto (CR < 1) in base a modelli di calcolo di default
quando non si dispone dei dati forniti dal costruttore
Ing. Luca Zordan
In questo caso si procede come segue:
Fattore Correttivo
NOTA: Per le pompe di calore a potenza variabile in mancanza dei dati previsti dalla UNI EN
14825 si assume un coefficiente correttivo pari a 1 sino al fattore di carico CR = 0,5 (o sino al
valore minimo di modulazione se questo è diverso da 0,5). Al di sotto di tale valore di CR si
procede come al punto 1.

θdes
A
θbival
B C D
Temperatura di
riferimento [°C]
-10 -7 2 7 12
PLR (qdes= -10 °C) [%] 100 88 54 35 15
Potenza DC a pieno
carico
8,75 10,2 12,0 13,6
Pdesign,h 9,95
CR >1 1
(0,54·Pdes)/DCB
= 0,526
(0,35·Pdes)/DCC
= 0,290
(0,15·Pdes)/DCD
= 0,109
COP’ a pieno carico 3,6 4,5 5,4 6,5
fp fattore correttivo
(STD ASHRAE116 e UNI
EN 14825 )
1 1 0,92 0,80 0,56
COP a carico parziale
(STD ASHRAE116 e UNI
EN 14825 )
3,6 4,14 4,32 3,64
UNI TS 11300-4
b) Calcolo di CR a carico ridotto (CR < 1) in base a modelli di calcolo di default
quando non si dispone dei dati forniti dal costruttore

16/07/201438
Esempio: Temperature medie orarie mensili (distribuzione gaussiana normale) relative alla città d Padova.
UNI TS 11300-4
La norma UNI/TS 11300-4 è finalizzata al calcolo delle prestazioni della PdC
nelle condizioni climatiche di riferimento della località (Italiana) in cui si trova
l'edificio.
Temperatura interna di progetto pari a 20 °C.
Temperatura esterna di progetto θdesign secondo UNI EN 12831.
Per poter costruire i “bin”, si assume che le temperature medie orarie mensili
abbiano una distribuzione gaussiana normale.
Ing. Luca Zordan

16/07/201439
Calcolo della prestazione stagionale (SCOP) delle Pompe di
calore elettriche a compressione di valore nelle condizioni di
riferimento secondo EN 14825 .
Ing. Luca Zordan
UNI TS 11300-4

16/07/201440
Calcolo della prestazione stagionale (SCOP) nelle condizioni di
riferimento secondo EN 14825 .
Condizioni Climatiche della
città di riferimento
Prestazioni dichiarate dal
costruttore
INPUT
SCOP
OUTPUT
Ing. Luca Zordan
UNI TS 11300-4

16/07/201441
A titolo di esempio viene presentato il risultato del calcolo di SCOPnet per una
pompa di calore aria-acqua (a gradini) utilizzata per riscaldamento a pavimento con
pannelli radianti.
Condizioni climatiche di riferimento A (Average / Strasbourg);
Potenza di progetto pari a Φdesign = 5 kW alla temperatura θdesignA = – 10 °C;
Temperatura Bivalente = -8°C;
Temperatura di mandata dell'acqua fissa pari a 35 °C;
Temperatura limite operativa (TOL): -20°C.
riferimento secondo EN 14825 - ESEMPIO
AVERAGE
Temperatura
Esterna
Temperatura
Mandata
PLR
Potenza Richiesta
dall'Impianto
Potenza termica
max erogabile
dalla PdC
COP
dichiarato CR fCOP*
COP
carico parziale
(QDESIGN=-10°C)
(COPDC) (COPPL)
(°C) (°C) % kW kW
TOL -20 35
ϑDESIGN -10 35 100% 5,00 4,50 2,92 1,11 1,01 2,95
A -7 35 88% 4,40 4,80 3,09 0,92 0,99 3,06
B 2 35 54% 2,70 6,24 3,99 0,43 0,88 3,52
C 7 35 35% 1,75 7,18 4,54 0,24 0,76 3,45
D 12 35 15% 0,75 8,11 5,19 0,09 0,51 2,66
ϑBIVALENTE -8 35 92% 4,60 4,65 3,03 0,99 1,00 3,03
Tabella dei dati di input e dei principali coefficienti ricavati per il calcolo dell’SCOP secondo EN14825
Ing. Luca Zordan
UNI TS 11300-4

16/07/201442
T design -10 °C
T bivalent -8 °C
T OL -20,00 °C
Pdesign 5,0 kW
Temp Acqua 35,0 °C
CC=0,9
CAPACITY COP*
Phol 3,52 kW 2,34
Phbiv 4,70 kW 3,03
PhA 4,80 kW 3,09
PhB 6,24 kW 3,99
PhC 7,18 kW 4,54
PhD 8,11 kW 5,19
*COP values already integrate degradation for on/off cycling
Ing. Luca Zordan
UNI TS 11300-4

16/07/201443
Bin
Outdoor
temperature
(dry bulb)
hours
PLR
Heating demand of
the building
Heating
Capacity of
Heat Pump
CR
Capacity
of electrical
heater
Annual
Capacity
of electrical
heater COP fCORR,
COP
COPPL
Annual
Heating
demand of
the building
Annual Heating
demand of the
building
Witout h.e.
Annual power
input with
electrical
heater
Annual power
input without
electrical
heater
(Tj-16)/
(Tdesign-16)
PLR*Pdesign
j Tj hj
(%)
Ph(Tj) elbu(Tj) hj * elbu(Tj) hj*Ph(Tj)
- °C hr kW kW kW kWh kWh kWh kWh kWh
9 -22 0 146% 7,31 3,32 2,20 7,31 0,0 0,00 1,00 0,00 0,0 0,0 0,0 0,0
10 -21 0 142% 7,12 3,42 2,08 7,12 0,0 0,00 1,00 0,00 0,0 0,0 0,0 0,0
11 -20 0 138% 6,92 3,52 1,97 3,40 0,0 2,34 1,00 2,34 0,0 0,0 0,0 0,0
12 -19 0 135% 6,73 3,62 1,86 3,11 0,0 2,40 1,00 2,40 0,0 0,0 0,0 0,0
13 -18 0 131% 6,54 3,72 1,76 2,82 0,0 2,46 1,00 2,46 0,0 0,0 0,0 0,0
14 -17 0 127% 6,35 3,82 1,66 2,53 0,0 2,51 1,00 2,51 0,0 0,0 0,0 0,0
15 -16 0 123% 6,15 3,91 1,57 2,24 0,0 2,57 1,00 2,57 0,0 0,0 0,0 0,0
16 -15 0 119% 5,96 4,01 1,49 1,95 0,0 2,63 1,00 2,63 0,0 0,0 0,0 0,0
17 -14 0 115% 5,77 4,11 1,40 1,66 0,0 2,69 1,00 2,69 0,0 0,0 0,0 0,0
18 -13 0 112% 5,58 4,21 1,33 1,37 0,0 2,74 1,00 2,74 0,0 0,0 0,0 0,0
19 -12 0 108% 5,38 4,31 1,25 1,08 0,0 2,80 1,00 2,80 0,0 0,0 0,0 0,0
20 -11 0 104% 5,19 4,41 1,18 0,79 0,0 2,86 1,00 2,86 0,0 0,0 0,0 0,0
21 -10 1 100% 5,00 4,50 1,11 0,50 0,5 2,92 1,00 2,92 5,0 4,5 2,0 1,5
22 -9 25 96% 4,81 4,60 1,04 0,21 5,2 2,97 1,00 2,97 120,2 115,0 43,8 38,7
23 -8 23 92% 4,62 4,70 0,98 0,00 0,0 3,03 1,00 3,03 106,2 106,2 35,1 35,1
24 -7 24 88% 4,42 4,80 0,92 0,00 0,00 3,09 0,99 3,06 106,2 106,2 34,6 34,6
25 -6 27 85% 4,23 4,96 0,85 0,00 0,0 3,19 0,98 3,14 114,2 114,2 36,4 36,4
26 -5 68 81% 4,04 5,12 0,79 0,00 0,0 3,29 0,97 3,20 274,6 274,6 85,7 85,7
27 -4 91 77% 3,85 5,28 0,73 0,00 0,0 3,39 0,96 3,27 350,0 350,0 107,1 107,1
28 -3 89 73% 3,65 5,44 0,67 0,00 0,0 3,49 0,95 3,33 325,2 325,2 97,7 97,7
29 -2 165 69% 3,46 5,60 0,62 0,00 0,0 3,59 0,94 3,38 571,2 571,2 168,9 168,9
30 -1 173 65% 3,27 5,76 0,57 0,00 0,0 3,69 0,93 3,43 565,6 565,6 165,0 165,0
31 0 240 62% 3,08 5,92 0,52 0,00 0,0 3,79 0,92 3,47 738,5 738,5 212,8 212,8
32 1 280 58% 2,88 6,08 0,47 0,00 0,0 3,89 0,90 3,50 807,7 807,7 230,6 230,6
33 2 320 54% 2,69 6,24 0,43 0,00 0,00 3,99 0,88 3,53 861,5 861,5 244,4 244,4
34 3 357 50% 2,50 6,43 0,39 0,00 0,0 4,10 0,86 3,54 892,5 892,5 251,9 251,9
35 4 356 46% 2,31 6,62 0,35 0,00 0,0 4,21 0,84 3,55 821,5 821,5 231,6 231,6
36 5 303 42% 2,12 6,80 0,31 0,00 0,0 4,32 0,82 3,54 641,0 641,0 181,3 181,3
37 6 330 38% 1,92 6,99 0,28 0,00 0,0 4,43 0,79 3,51 634,6 634,6 181,0 181,0
38 7 326 35% 1,73 7,18 0,24 0,00 0,00 4,54 0,76 3,45 564,2 564,2 163,4 163,4
39 8 348 31% 1,54 7,37 0,21 0,00 0,0 4,67 0,73 3,39 535,4 535,4 158,1 158,1
40 9 335 27% 1,35 7,55 0,18 0,00 0,0 4,80 0,68 3,29 451,0 451,0 137,3 137,3
41 10 315 23% 1,15 7,74 0,15 0,00 0,0 4,93 0,64 3,14 363,5 363,5 115,8 115,8
42 11 215 19% 0,96 7,92 0,12 0,00 0,0 5,06 0,58 2,93 206,7 206,7 70,4 70,4
43 12 169 15% 0,77 8,11 0,09 0,00 0,00 5,19 0,51 2,66 130,0 130,0 49,0 49,0
44 13 151 12% 0,58 8,30 0,07 0,00 0,0 5,32 0,43 2,28 87,1 87,1 38,3 38,3
45 14 105 8% 0,38 8,48 0,05 0,00 0,0 5,45 0,32 1,76 40,4 40,4 23,0 23,0
46 15 74 4% 0,19 8,67 0,02 0,00 0,0 5,58 0,18 1,03 14,2 14,2 13,8 13,8
Σ ==> 10.328 10.322 3.079 3.073
SCOPon SCOPnet
3,35 3,36
Ing. Luca Zordan
UNI TS 11300-4

16/07/201444
Calcolo della prestazione stagionale (SEER) delle macchine
frigorifere nelle condizioni di riferimento secondo EN 14825 .
SEER - INDICE DI PRESTAZIONE STAGIONALE DELLE MACCHINE FRIGORIFERE
Ing. Luca Zordan

16/07/201445
SPECIFICA TECNICA DI REFERIMENTO: UNI TS 11300-3
CAMPO DI APPLICAZIONE
- Affronta in modo strutturato e sistematico il comportamento estivo dell’edificio e in particolare
dell’impianto ivi installato per il mantenimento delle condizioni ambientali ottimali;
- Fornisce dati e metodi per la determinazione:
dei rendimenti e dei fabbisogni di energia dei sistemi di climatizzazione estiva;
dei fabbisogni di energia primaria per la climatizzazione estiva;
Energia primaria e rendimenti per la climatizzazione estiva;
Si applica unicamente agli impianti di tipo fisso di climatizzazione estiva con macchine
frigorifere azionate elettricamente o ad assorbimento.
Tali sistemi possono essere alternativamente:
di nuova progettazione;
ristrutturati;
esistenti.
Ing. Luca Zordan

16/07/201446
COEFFICIENTE DI PRESTAZIONE ENERGETICA STAGIONALE (SEER)
Le macchine frigorifere sono normalmente dimensionate per il carico di picco e quindi
durante la stagione funzionano quasi sempre a potenza ridotta. La variazione prestazionale
della macchina è funzione:
Dei parametrici termici operativi (legati alle condizioni di ciclo di condensazione ed
evaporazione) ;
della configurazione impiantistica;
Della variazione nel tempo del fabbisogno dell’edificio.
Per tener conto della variazione degli assorbimenti elettrici in funzione delle variazioni
climatiche (e/o delle condizioni al contorno) e del grado di parzializzazione della macchina,
viene valutato l’indice SEER, Seasonal Energy Efficiency Ratio, (Cfr. alla prEN 14825) come
media pesata dei valori dei singoli EER a diverse condizioni operative, utilizzando pesi e tempi
di funzionamento definiti su base convenzionale (bin-method) , in funzione della tipologia
della macchina.
Ing. Luca Zordan

16/07/201447
La Specifica Tecnica individua il rendimento di impianto e il relativo fabbisogno energetico
procedendo analogamente a quanto già avviene per l’analisi degli impianti di riscaldamento,
suddividendo il sistema nei diversi sottosistemi di impianto, con particolare attenzione a
quello di generazione. Al calcolo basilare di energia necessaria per il raffrescamento viene
aggiunto il valore di fabbisogno energetico specifico per il trattamento dell’aria.
Il fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione estiva viene determinato come somma
dei contributi (corretti per il fattore di conversione ad energia elettrica da energia primaria)
dei fabbisogni di energia elettrica degli ausiliari di quelli di energia effettiva per
raffrescamento e per trattamenti dell’aria.
METODO DI CALCOLO
Fabbisogno frigorifero Fornito (kWh)
Energia elettrica consumata (kWh)
Ing. Luca Zordan

16/07/201448
METODO DI CALCOLO - Procedura
Potenza nominale della macchina
(Aria 35°C, Acqua 7°C, DT=5K) ;
EER a pieno carico alle condizioni di temperatura
esterna 35-30-25-20°C (EERDC)
Calcolare il «Partial Load Ratio (X)» ed il
«Capacity Ratio (Y)»
Calcolare la potenza frigorifera richiesta
Pc(Tj)=Pdesignc * Pl(Tj);
Calcolare il rendimento massimo previsto nel ciclo ideale
di Carnot EERMAX= (θf+273,16)/(θc-θf);
Calcolare il rendimento di secondo principio
ηΙΙηΙΙηΙΙηΙΙ = EERDC / EERMAX nei quattro Bin in cui EERDC è
fornito dal costruttore; poi interpolare per trovare il
rendimento in tutti gli altri Bin - EERDC(Tj).
Calcolare i valori EERDC_T(j):
EERDC_T(j) = hII * EERMAX_T(j);
Calcolare gli indici puntuali
EERbin_(Tj) = Y * EERDC_(Tj);
Inserire distribuzione oraria delle temperature (Bin)
• L’energia frigorifera richiesta dall’involucro
Qc(Tj)=hj * Pc(Tj) [kWh]
• L’energia elettrica assorbita dalla macchina
Qe(Tj)=hj * (Pc(Tj)/EERbin) [kWh];
SEER = ΣΣΣΣQc(Tj) / ΣΣΣΣQe(Tj)
NB: sotto i 20°C e sopra i 35°C i valori si assumono costanti
INPUT
Ing. Luca Zordan

16/07/201449
ESEMPIO:
Calcolo dell’indice SEER secondo prEN14825 per un edificio a schiera a Venezia
Pdesignc = 6,20kW / Tdesignc = 35°C / Wtemp=7°C, DT=5K
EERDC,20°C = 5,46, EERDC,25°C = 4,67, EERDC,30°C = 3,88, EERDC,35°C = 3,26)
Bin
Outdoor
temperature
(dry bulb)
hours
Partial Load
Ratio (X)
Capacity Ratio
(Y)
Cooling Demand
of the Building
Cooling Capacity
of the Chiller
EERMAX
(Carnot cycle)
ηΙΙ EERDC EERbin Annual Cooling
Demand of the
building
Annual Power Input
of chiller
(Tj-16)/
(Tdesignc-16)
Pl/(CC*Pl + (1-CC)) Pdesignc * Pl(Tj) (θf+273,16)/(θc-θf) ηΙΙ =
EERDC/EERMAX
Y * EERDC
j Tj hj Pl(Tj) Pc(Tj) hj*Pc(Tj) hj*(Pc(Tj)/EERbin)
- °C hr (%) kW kW kWh kWh
5 17 163 5% 0,36 0,33 7,40 28,02 0,25 7,00 2,50 53,19 21,26
6 18 230 11% 0,54 0,65 7,35 25,47 0,25 6,37 3,44 150,11 43,61
7 19 277 16% 0,65 0,98 7,30 23,35 0,25 5,84 3,81 271,17 71,24
8 20 283 21% 0,73 1,31 7,25 21,55 0,25 5,46 3,97 369,39 93,02
9 21 283 26% 0,78 1,63 7,20 20,01 0,26 5,26 4,11 461,74 112,43
10 22 276 32% 0,82 1,96 7,15 18,68 0,27 5,08 4,18 540,38 129,40
11 23 264 37% 0,85 2,28 7,10 17,51 0,28 4,93 4,21 603,03 143,38
12 24 260 42% 0,88 2,61 7,05 16,48 0,29 4,79 4,21 678,74 161,15
17 25 218 47% 0,90 2,94 7,00 15,56 0,30 4,67 4,20 640,23 152,33
18 26 177 53% 0,92 3,26 6,92 14,75 0,30 4,48 4,11 577,58 140,57
19 27 114 58% 0,93 3,59 6,84 14,01 0,31 4,31 4,01 409,20 101,93
36 28 105 63% 0,94 3,92 6,76 13,34 0,31 4,15 3,92 411,16 104,83
37 29 66 68% 0,96 4,24 6,68 12,73 0,31 4,01 3,83 279,98 73,06
38 30 60 74% 0,97 4,57 6,60 12,18 0,32 3,88 3,75 274,11 73,17
39 31 38 79% 0,97 4,89 6,53 11,67 0,32 3,74 3,64 186,00 51,12
40 32 7 84% 0,98 5,22 6,46 11,21 0,32 3,60 3,54 36,55 10,34
41 33 4 89% 0,99 5,55 6,39 10,78 0,32 3,48 3,44 22,19 6,45
42 34 2 95% 0,99 5,87 6,32 10,38 0,32 3,37 3,35 11,75 3,51
43 35 0 100% 1,00 6,20 6,25 10,01 0,33 3,26 3,26 0,00 0,00
44 36 0 105% 1,01 6,53 6,18 9,66 0,33 3,19 3,20 0,00 0,00
45 37 0 111% 1,01 6,85 6,11 9,34 0,33 3,08 3,11 0,00 0,00
46 38 0 116% 1,01 7,18 6,04 9,04 0,33 2,98 3,02 0,00 0,00
Σ ==> 5.976,47 1.492,80
SEERON 4,01
Ing. Luca Zordan

16/07/201450
LE POMPE DI CALORE NELLA CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI
EDIFICI: QUADRO NORMATIVO DI RIFERIMENTO
Release 05_2014
CONSIDERAZIONI:
Importante passaggio dalla logica di prestazione/efficienza «puntuale» (poco
significativa) a una logica «media ponderata stagionale»;
L’impianto deve essere progettato per lavorare efficientemente anche ai carichi parziali;
La normativa di prodotto consente il confronto non solo tra prodotti analoghi di diverse
aziende ma anche come diverse tecnologie si comportano in regime di parzializzazione
(ad es: cps VS cps, idronic a VS espansione diretta, ecc).
Nelle PdC è molto importante definire in maniera ottimale la temperatura bivalente al
fine di ottimizzare i consumi: SCOPon è per questo un valido strumento di aiuto.
Ing. Luca Zordan

16/07/201451
BIBLIOGRAFIA:
DIRETTIVA 2009/28/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 23 Aprile 2009, sulla promozione
dell'uso dell'energia proveniente dalle fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione
delle Direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE.
DECRETO LEGISLATIVO 3 marzo 2011, n. 28. Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione
dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive
2001/77/CE e 2003/30/CE.
UNI/TS 11300-3/2010. Prestazioni energetiche degli edifici. Parte 3. Determinazione del fabbisogno di
energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva.
UNI/TS 11300-4/2012. Prestazioni energetiche degli edifici. Parte 4. Utilizzo di energie rinnovabili e di
altri metodi di generazione per il riscaldamento di ambienti e preparazione acqua calda sanitaria.
prEN 14825. Air conditioner, liquid chilling packages and heat pumps, with electrically driven
compressors, for space heating and cooling. Testing and rating at part load conditions and calculation
of seasonal performance.
UNI EN 12831. Impianti di riscaldamento negli edifici - Metodo di calcolo del carico termico di progetto.
«Il quadro normativo per l’efficienza energetica e la variabilità dei carichi negli impianti di
climatizzazione» - M. De Carli, Università degli studi di Padova, 27 Novembre 2013
Gazzetta Ufficiale dell’Unione europea 06.03.2013 – Decisione della Commissione del 01 Marzo 2013.
Ing. Luca Zordan

16/07/201452
GRAZIE DELL’ATTENZIONE
Ing. Luca Zordan
luca.zordan@swegon.it
Release 06_2014
Ing. Luca Zordan

Le pompe di calore nella certificazione energetica degli edifici (SCOP, SEER)_Rel 06 2014

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