1 Scelta e dimensionamento delle pompe di calore

1.1 Pompe di calore per il mercato delle ristrutturazioni - dimensionamento di un impianto di riscaldamento esistente

1.1.1 Fabbisogno termico della casa da riscaldare

Nel caso di impianti di riscaldamento esistenti, la richiesta di calore dell'edificio da riscaldare deve essere ridefinita, poiché la potenza termica della caldaia esistente non è una misura della richiesta di calore. Le caldaie sono generalmente sovradimensionate e porterebbero quindi a pompe di calore sovradimensionate. Il calcolo esatto del fabbisogno di calore si basa su standard specifici del paese (ad es. EN 12831). Una determinazione approssimativa può essere fatta dal consumo energetico precedente, dallo spazio abitativo da riscaldare e dal fabbisogno di calore specifico. La richiesta di calore può essere approssimativamente determinata come segue:
Calcolo per l'olio:

B._un * eta * H_tu Q_n = ------ B._vh Calcolo per il gas:
B._un * età Q_n = ---------------- B._vh Calcolo semplificato:
B._un Q_n = --------- 250 insieme a:

• Q_n = Fabbisogno di calore dell'edificio

• B._un = Consumo annuo di gas (in kWh) o gasolio (in l)

• eta = efficienza del riscaldamento a gas o gasolio

• B._vh = Ore complete annuali di utilizzo

• h_tu = Potere calorifico del gasolio (in kWh/l)

Le ore complete annuali di utilizzo dipendono dal tipo di edificio e dalla regione climatica. La tabella seguente mostra le ore annuali di pieno utilizzo secondo VDI 2067 per varie tipologie di edifici.

Tab. 1.1: Ore complete annuali di utilizzo per diverse tipologie di edifici

Il fabbisogno termico specifico per case uni e bifamiliari costruite tra il 1980 e il 1994 è di circa 80 W/m². Per le case costruite prima del 1980 e non sono ancora state prese ulteriori misure di isolamento termico, è 100 W/m² fino a 120 W/m². In caso di impianti esistenti, occorre tener conto dello stato attuale dell'impianto.

1.1.2 Determinazione della temperatura di mandata richiesta

Nella maggior parte dei sistemi di caldaie a olio e gas, il termostato della caldaia è impostato su una temperatura compresa tra 70 ° C e 75 ° C. Questa temperatura elevata è solitamente necessaria solo per la preparazione dell'acqua calda. I sistemi di controllo a valle dell'impianto di riscaldamento come valvole miscelatrici e valvole termostatiche impediscono il surriscaldamento dell'edificio. In caso di installazione successiva di una pompa di calore, è necessario determinare le temperature di mandata e ritorno effettivamente necessarie per poter determinare le corrette misure di ristrutturazione.
Ci sono due modi diversi per farlo:

• Sono noti il calcolo della richiesta di calore e la richiesta di calore di ogni stanza.
  Nelle tabelle di potenza termica dei radiatori, la potenza è indicata in funzione della temperatura di mandata e ritorno (vedi Tab. 1.2). L'ambiente per il quale è richiesta la temperatura più alta è quindi determinante per la temperatura di mandata massima nell'impianto di riscaldamento.

Tabella 1.2: Potenza termica delle sezioni del radiatore (a temperatura dell'aria ambiente t_io= 20°C, secondo DIN 4703)

• Determinazione sperimentale nella stagione di riscaldamento (vedi Fig. 1.1)
  Durante la stagione di riscaldamento, le temperature di mandata e ritorno vengono ridotte quando le valvole termostatiche sono completamente aperte fino a raggiungere una temperatura ambiente di circa 20–22 °C. Una volta raggiunta la temperatura ambiente desiderata, le temperature attuali di mandata e ritorno e la temperatura esterna vengono annotate e inserite nel diagramma sottostante. Con l'aiuto del diagramma, il Infatti è possibile leggere il livello di temperatura richiesto (bassa, media, alta temperatura).

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Fig. 1.1: Diagramma per la determinazione sperimentale delle temperature di sistema effettivamente richieste

1.1.3 Quali misure di ristrutturazione devono essere adottate per un funzionamento a pompa di calore a risparmio energetico?

Bassa temperatura
Temperatura di mandata per tutte le stanze max 55 ° C
Se la temperatura di mandata richiesta è inferiore a 55 ° C, non sono necessarie misure aggiuntive. Qualsiasi pompa di calore a bassa temperatura può essere utilizzata per temperature di mandata fino a 55 ° C.

Temperatura media
Temperatura di mandata in alcune stanze superiore a 55 ° C
Se la temperatura di mandata richiesta è superiore a 55 °C solo in alcuni ambienti, è necessario adottare misure per ridurre la temperatura di mandata richiesta. Per fare ciò, vengono sostituiti solo i radiatori nei locali interessati per consentire l'utilizzo di una pompa di calore a bassa temperatura.

Temperatura media
Temperature di mandata in quasi tutte le stanze tra 55 °C e 65 ° C
Se sono richieste temperature comprese tra 55 ° C e 65 ° C in quasi tutti i locali, i radiatori in quasi tutti i locali devono essere sostituiti o si può utilizzare una pompa di calore a media temperatura.

Alta temperatura
Temperature di mandata in quasi tutte le stanze tra 65 °C e 75 ° C Se sono necessarie temperature di mandata da 65 ° C a 75 ° C, l'intero sistema di riscaldamento deve essere convertito o adattato. Se questa commutazione non è possibile o non è voluta, è necessario utilizzare una pompa di calore ad alta temperatura.

Una riduzione della richiesta di calore attraverso

• Scambio di finestre

• Riduzione delle perdite di ventilazione

• Isolamento di solai, capriate o facciate

consente di risparmiare in quattro modi diversi quando si rinnova un impianto di riscaldamento con pompa di calore.

• Riducendo il fabbisogno di calore, è possibile installare una pompa di calore più piccola e quindi più economica.

• Un minor fabbisogno di calore comporta una riduzione del fabbisogno annuo di energia termica che deve essere fornita dalla pompa di calore.

• Il minor fabbisogno di calore può essere coperto con temperature di mandata inferiori e quindi migliora il coefficiente di prestazione annuale.

• Un migliore isolamento termico porta ad un aumento delle temperature medie superficiali delle zone circostanti il locale. Di conseguenza, lo stesso livello di comfort si ottiene con temperature dell'aria ambiente più basse.

Esempio:

Una casa con un fabbisogno termico di 20 kW e un fabbisogno annuo di energia termica di circa 40.000 kWh viene riscaldata con uno scaldacqua con una temperatura di mandata di 65 ° C (ritorno 50 ° C). Le successive misure di isolamento termico riducono il fabbisogno di calore del 25% a 15 kW e il fabbisogno annuo di energia per il riscaldamento a 30.000 kWh. Di conseguenza, la temperatura di mandata media può essere ridotta di circa 10 K, il che riduce il consumo di energia di un ulteriore 20-25%. Il risparmio energetico totale per un sistema di riscaldamento a pompa di calore è quindi di circa il 44%.

1.1.4 Selezione della fonte di calore (ristrutturazione)

Nel mercato della ristrutturazione di case esistenti e giardini paesaggistici, raramente è possibile costruire un collettore geotermico, una sonda geotermica o un sistema di pozzi. Nella maggior parte dei casi, l'unica possibile fonte di calore rimane l'aria esterna. L'aria come fonte di calore è disponibile ovunque e può essere utilizzata sempre senza permesso. I fattori di prestazione annui previsti sono inferiori a quelli dei sistemi idrico e di terra, ma lo sforzo per lo sviluppo del sistema di fonti di calore è inferiore. Per il dimensionamento dell'impianto della fonte di calore per le pompe di calore acqua glicolata e acqua/acqua, fare riferimento ai capitoli corrispondenti.

1.2 Pompe di calore per nuovi impianti da realizzare

1.2.1 Determinazione del fabbisogno termico dell'edificio

Il calcolo esatto del fabbisogno di calore orario massimo si basa sugli standard specifici del paese. Una determinazione approssimativa del fabbisogno termico deve essere effettuata utilizzando la superficie abitabile da riscaldare A (m²) possibile:

Fabbisogno termico [kW] = superficie riscaldata [m²] * spec. Fabbisogno termico [kW/m²]

Tabella 1.3: Valori approssimativi della domanda di calore specifico per le case unifamiliari

1.2.2 Progettazione delle temperature di mandata

Quando si progetta il sistema di distribuzione del calore degli impianti di riscaldamento a pompa di calore, è necessario garantire che il calore richiesto venga trasferito alle temperature di mandata più basse possibili, poiché ogni grado di riduzione della temperatura di mandata comporta un risparmio nel consumo di energia di circa 2,5 %. Le grandi superfici di riscaldamento come il riscaldamento a pavimento sono l'ideale. In generale, la temperatura di mandata richiesta non deve superare i 55 °C per consentire l'utilizzo di pompe di calore a bassa temperatura. Se sono richieste temperature di mandata più elevate, devono essere utilizzate pompe di calore a media o alta temperatura (Sezione 1.1.3). Per riscaldare gli edifici con la temperatura di mandata più bassa possibile (impianto di riscaldamento a bassa temperatura) e quindi in modo efficiente dal punto di vista energetico, il circuito delle utenze deve essere progettato per queste temperature dell'impianto. I seguenti dissipatori di calore, ad esempio, sono adatti per il funzionamento con basse temperature di mandata:

• Riscaldamento a pavimento

• Ventilconvettori

• Pannelli radianti a soffitto

• Registro di ventilazione (con ampia superficie di scambio termico)

• Attivazione del nucleo in calcestruzzo

È preferibile un'impostazione della regolazione dipendente dalle condizioni meteorologiche per evitare temperature dell'acqua di riscaldamento inutilmente elevate durante il funzionamento a carico parziale della pompa di calore. Abbassando la temperatura di mandata quando la temperatura esterna aumenta, si ottiene un aumento dell'efficienza energetica. La regolazione a valore fisso della pompa di calore, anch'essa possibile, dovrebbe essere impostata per le pompe di calore glicemia/acqua con sistema a sonde, poiché la sorgente di calore ha lo stesso livello di temperatura tutto l'anno.

1.2.3 Selezione della fonte di calore

La decisione se utilizzare la sorgente di calore aria, acqua glicolata (collettore geotermico, sonda geotermica) o acqua (sistema pozzo) deve essere presa in base alle seguenti variabili di influenza.

• Costi di investimento Oltre ai costi per la pompa di calore e il sistema di recupero del calore, i costi di investimento sono decisamente influenzati dai costi di sviluppo della fonte di calore.

• costo operativo I fattori di rendimento annuo previsti dell'impianto di riscaldamento a pompa di calore hanno un'influenza decisiva sui costi di esercizio. Questi sono influenzati principalmente dal tipo di pompa di calore, dalla temperatura media della fonte di calore e dalle temperature di mandata del riscaldamento richieste.

1.3 Requisiti di alimentazione aggiuntivi

1.3.1 Tempi di blocco dell'IF

La maggior parte delle società di fornitura di energia (EVU) offre un accordo speciale con un prezzo dell'elettricità più conveniente per le pompe di calore. A tal fine, secondo l'ordinanza tariffaria federale, l'azienda fornitrice di energia elettrica deve poter spegnere e bloccare le pompe di calore in caso di picchi di carico nella rete di alimentazione. Il sistema a pompa di calore per la generazione di calore in casa non è disponibile durante i periodi di riposo. Pertanto, nei tempi di abilitazione della pompa di calore deve essere aggiunta energia, il che significa che la pompa di calore o il secondo generatore di calore devono essere dimensionati di conseguenza maggiori.

Dimensionamento Devono essere aggiunti i valori calcolati della richiesta di calore per il riscaldamento e la produzione di acqua calda. In caso di funzionamento monovalente senza setpoint, durante il periodo di blocco non viene acceso un 2° generatore di calore aggiuntivo, la somma dei valori della richiesta di calore deve essere moltiplicata per il fattore di dimensionamento fe la pompa di calore progettata di conseguenza più grande. Nel caso di impianti monoenergetici o bivalenti, anche il secondo generatore di calore può fornire la potenza aggiuntiva richiesta.

Base di calcolo:

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Tabella 1.4: Fattore di dimensionamento f per tenere conto dei tempi di bloccaggio

A causa del gran numero di operatori di rete, il blocco EVU viene utilizzato in modo molto diverso. La larghezza di banda varia da blocchi fissi giornalieri a blocchi sporadici dipendenti dal carico che vengono utilizzati solo sporadicamente durante i picchi di carico nella rete.

In generale, nelle case solide, soprattutto con riscaldamento a pavimento, la capacità di accumulo termico esistente è sufficiente per colmare il periodo massimo di blocco di due ore con solo una leggera perdita di comfort, in modo che il secondo generatore di calore (es. caldaia) non necessiti da attivare durante il periodo di blocco. Tuttavia, l'aumento della potenza della pompa di calore o del secondo generatore di calore è necessario a causa del necessario riscaldamento delle masse di accumulo.

1.3.2 Produzione di acqua calda sanitaria

La richiesta di acqua calda negli edifici dipende fortemente dal comportamento di utilizzo.

Con i normali requisiti di comfort, si può ipotizzare un fabbisogno medio giornaliero di acqua calda di 1,45 kWh per persona. Ad una temperatura di stoccaggio di 60 °C, ciò corrisponde a una quantità di acqua di 25 l per persona. In questo caso è necessario considerare una potenza aggiuntiva della pompa di calore di 0,2 kW a persona per l'acqua calda.

Processo semplificato

Nelle case unifamiliari e bifamiliari con attrezzatura sanitaria standard, la dimensione del serbatoio di accumulo richiesta e la potenza di riscaldamento richiesta possono essere determinate con l'aiuto di una procedura semplificata.

Questo valore viene raddoppiato per capacità di stoccaggio fino a circa 10 persone, ottenendo così il volume di stoccaggio minimo richiesto. Questo volume minimo viene convertito nella temperatura di stoccaggio effettiva.

Se la preparazione dell'acqua calda avviene nel punto di progetto della pompa di calore tramite un riscaldatore a flangia, non è necessario aggiungere il fabbisogno energetico aggiuntivo per la produzione di acqua calda al fabbisogno di riscaldamento.

Linee di circolazione
Le linee di circolazione aumentano il fabbisogno di calore per il riscaldamento dell'acqua calda lato impianto. Il requisito aggiuntivo dipende dalla lunghezza della linea di circolazione e dalla qualità dell'isolamento della linea e deve essere preso in considerazione di conseguenza. Se non è possibile eliminare la circolazione a causa dei lunghi percorsi delle tubazioni, è necessario utilizzare una pompa di circolazione attivata da un sensore di flusso, se necessario. Il fabbisogno di calore per la linea di circolazione può essere considerevole.

La dispersione termica riferita all'area della distribuzione dell'acqua potabile dipende dall'area utile e dal tipo e dall'ubicazione della circolazione utilizzata. Con una superficie utile da 100 a 150 m² e una distribuzione all'interno dell'involucro termico comporta perdite di calore relative all'area secondo EnEV di:

n (con circolazione) = 9,8 [kWh / m²un]

n (senza circolazione) = 4,2 [kWh / m²un]

1.3.3 Riscaldamento dell'acqua della piscina

piscina all'aperto Il fabbisogno di calore per il riscaldamento dell'acqua della piscina all'aperto dipende in larga misura dalle abitudini di utilizzo. In termini di grandezza, può corrispondere alla richiesta di calore di un edificio residenziale e in questi casi deve essere calcolato separatamente. Tuttavia, se in estate il riscaldamento è occasionale (tempo libero dal riscaldamento), potrebbe non essere necessario tenere conto della richiesta di calore. La determinazione approssimativa del fabbisogno di calore dipende dalla posizione del vento della piscina, dalla temperatura della piscina, dalle condizioni climatiche, dal periodo di utilizzo e dalla copertura della superficie della piscina.

_{1 I valori ridotti per le piscine con copertura si applicano solo alle piscine private se utilizzate fino a 2 ore al giorno}

Tab. 1.5: Valori di riferimento per la richiesta di calore delle piscine esterne quando utilizzate da maggio a settembre

Per il riscaldamento iniziale della piscina ad una temperatura superiore a 20°C è necessaria una quantità di calore di circa 12 kWh/mq³ Contenuto della piscina richiesto. A seconda delle dimensioni della piscina e della capacità di riscaldamento installata, sono necessari tempi di riscaldamento da uno a tre giorni.

Piscina interna

• Riscaldamento degli ambienti
  Il riscaldamento dell'ambiente avviene generalmente tramite radiatori o riscaldamento a pavimento e/o un registro di riscaldamento nell'impianto di deumidificazione/ventilazione. In entrambi i casi è necessario un calcolo della domanda di calore, a seconda della soluzione tecnica.

• Riscaldamento dell'acqua della piscina
  Il fabbisogno di calore dipende dalla temperatura dell'acqua della piscina, dalla differenza di temperatura tra l'acqua della piscina e la temperatura ambiente e dall'uso della piscina.

Tab. 1.6: Valori di riferimento per il fabbisogno termico delle piscine coperte

Nel caso di piscine private con copertura e utilizzo massimo di 2 ore al giorno, questi servizi possono essere ridotti fino al 50%.

1.3.4 Determinazione della potenza della pompa di calore

1.3.4.1 Pompa di calore con un livello di potenza (Fix-Speed)

Le pompe di calore Fix-Speed vengono controllate accendendo e spegnendo il compressore. Il circuito di raffreddamento, comprese le superfici dello scambiatore di calore, è ottimizzato per le massime prestazioni del compressore. I vantaggi di funzionamento sono particolarmente evidenti negli impianti che hanno un elevato fabbisogno termico a circa 2°C, ad esempio in impianti bivalenti o con elevate masse di accumulo, ad esempio impianti di riscaldamento a pavimento aperti, in quanto il compressore funziona con la massima efficienza anche in presenza di elevata richiesta di calore.

Il sovradimensionamento in relazione alla mancanza di massa di memoria porta a brevi tempi di esecuzione, gli orologi della macchina. Questo comportamento si verifica più intensamente nel periodo di transizione.

_{Potenza termica in kW}

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_{Temperatura esterna in °C}

_{- caratteristica potenza di riscaldamento}

_{- Caratteristica a velocità fissa}

Fig. 1.2: Curva della potenza termica, pompa di calore con un livello di potenza (velocità fissa)

1.3.4.2 Pompe di calore a potenza controllata con due livelli di potenza (controllo a gradini)

Le pompe di calore a gradini vengono controllate accendendo e spegnendo due compressori. Il circuito di raffreddamento, comprese le superfici dello scambiatore di calore, è ottimizzato per il funzionamento con un compressore, poiché un compressore può spesso coprire oltre l'80% del lavoro di riscaldamento annuale. Quando la temperatura esterna è bassa, è disponibile potenza aggiuntiva accendendo il secondo compressore. A temperature esterne più elevate è disponibile solo la capacità di un compressore.

Il sovradimensionamento (ad esempio il design monovalente) è meno critico, in quanto aumenta semplicemente la proporzione di funzionamento più efficiente del singolo compressore. Idealmente, la pompa di calore copre il fabbisogno di calore dell'edificio con una temperatura esterna di circa 2°C con la potenza di un compressore. Nei sistemi bivalenti, il punto di bivalenza dovrebbe essere inferiore a 0 ° C.

_{Potenza termica in kW}

Open

_{Temperatura esterna in °C}

_{- caratteristica potenza di riscaldamento}

_{- Livello di prestazione 1 (2 livelli)}

_{- Livello di prestazione 2 (2 livelli)}

Fig.1.3: Curve di potenza termica per pompe di calore con due livelli di potenza (regolazione a gradini)

1.3.4.3 Pompe di calore a potenza controllata con inverter

Nel caso di pompe di calore inverter a regolazione continua, la potenza del compressore viene controllata tramite la frequenza. Il circuito frigorifero comprensivo delle superfici dello scambiatore di calore è ottimizzato per il funzionamento a carico parziale con l'obiettivo di ottenere un elevato coefficiente di prestazione annuale. Idealmente, il sistema è dimensionato in modo che il campo di regolazione dell'inverter sia sufficiente per consentire il funzionamento continuo della pompa di calore tra circa -7°C e +7°C di temperatura esterna. La pompa di calore deve essere supportata da un secondo generatore di calore solo quando la temperatura esterna è più bassa. A temperature esterne più elevate, al di fuori del range di regolazione, la regolazione avviene spegnendo il compressore (analogo a Fix-Speed).

Il sovradimensionamento porta al fatto che l'inverter viene azionato sempre più al di fuori del suo campo di controllo, il che a sua volta porta a un aumento della sincronizzazione e quindi a un comportamento di controllo simile a una pompa di calore a velocità fissa, controllo tramite accensione e spegnimento.

_{Potenza termica in kW}

Open

_{Temperatura esterna in °C}

_{- caratteristica potenza di riscaldamento}

_{- curva di prestazione minima (variabile)}

_{- Curva delle prestazioni massime (variabile)}

Fig. 1.4: Curve di potenza termica per pompe di calore a potenza controllata con inverter

1.3.4.4 Pompa di calore aria/acqua (funzionamento monoenergetico)

Le pompe di calore aria/acqua sono principalmente gestite come sistemi monoenergetici. A seconda della zona climatica, la pompa di calore dovrebbe coprire completamente la richiesta di calore da –2 °C a circa -5 °C di temperatura esterna (punto di equilibrio). In caso di basse temperature ed elevato fabbisogno di calore, viene attivato un generatore di calore ad azionamento elettrico secondo necessità. Il dimensionamento della potenza della pompa di calore influenza il livello di investimento e le spese di riscaldamento annue, in particolare nel caso di sistemi monoenergetici. Maggiore è la potenza della pompa di calore, maggiore è l'investimento nella pompa di calore e minori sono i costi di riscaldamento annuali. L'esperienza ha dimostrato che lo scopo è ottenere una potenza della pompa di calore che intersechi la curva di riscaldamento ad una temperatura limite (o punto di equilibrio) di circa -5°C. Con questo design, secondo VDI 4650 DIN 4701 T10, un sistema a funzionamento parallelo bivalente comporta una quota del 2° generatore di calore (ad es. elemento riscaldante) del 2%. La seguente Fig. 1.5 mostra, ad esempio, la curva caratteristica annuale per la temperatura esterna a Essen. Secondo questo, ci sono meno di 10 giorni all'anno con una temperatura esterna inferiore a -5 ° C.

• È consentita una progettazione monovalente di pompe di calore aria/acqua

• Il sistema deve essere ottimizzato idraulicamente in modo tale che non vi sia un funzionamento ciclico permanente (dimensioni del serbatoio di accumulo, bilanciamento idraulico, impostazione della curva di riscaldamento, ...)

• Evitare il sovradimensionamento per motivi di sicurezza o per blocchi EVU

Nel caso di una pompa di calore monovalente, occorre garantire che masse di accumulo sufficienti impediscano il ciclo della pompa di calore. Ciò può essere ottenuto aumentando il volume del tampone o utilizzando la massa di accumulo del riscaldamento a pavimento. Fondamentale è il bilanciamento idraulico e la corretta impostazione della curva di riscaldamento. La combinazione ideale con il controllo intelligente della temperatura ambiente, che adatta la temperatura dell'impianto alla richiesta di calore effettiva e contribuisce, tra le altre cose, a tempi di funzionamento più lunghi della pompa di calore.

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Fig. 1.5 .: Curva caratteristica annuale: Numero di giorni in cui la temperatura esterna è inferiore al valore specificato

Esempio per Tab. 1.7: Con un punto di bivalenza di 5°C, una quota della pompa di calore di circa il 98% determina un funzionamento bivalente-parallelo.

Tab.1.7: Quota di copertura della pompa di calore in un sistema a funzionamento monoenergetico o bivalente a seconda del punto di bivalenza e del modo di funzionamento (fonte: Tabella 5.3-4 DIN 4701 T10)

1.3.4.5 Esempio di progetto per una pompa di calore aria/acqua

La pompa di calore viene dimensionata utilizzando la richiesta di calore dell'edificio dipendente dalla temperatura esterna (semplificata come una linea retta) nel diagramma di potenza termica e le curve di potenza termica delle pompe di calore. La richiesta di calore dell'edificio dipendente dalla temperatura esterna viene inserita dalla temperatura ambiente selezionata (punto temperatura esterna corrispondente 1) sull'ascissa (asse x) alla potenza termica calcolata (punto 2) alla temperatura esterna standard secondo gli standard specifici del paese.

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Fig. 1.6: Curve di potenza termica di due pompe di calore aria/acqua con diverse potenze termiche per temperature di mandata di 35 °C e fabbisogno di riscaldamento dell'edificio dipendente dalla temperatura esterna

L'esempio della Fig. 1.6 con un fabbisogno termico totale della casa di 11,0 kW con una temperatura esterna standard di 16°C e una temperatura ambiente selezionata di +20°C illustra la procedura. Il diagramma mostra le curve di potenza termica di due pompe di calore per una temperatura di mandata dell'acqua di riscaldamento di 35 °C. I punti di intersezione (temperatura limite o punti di bivalenza) dalla retta della richiesta di calore dell'edificio dipendente dalla temperatura esterna e le curve di potenza termica delle pompe di calore sono circa -5 ° C per HP 1 e circa -9 ° C per HP 2. per l'esempio selezionato, utilizzare il WP 1. Affinché il riscaldamento possa avvenire tutto l'anno, la differenza tra il fabbisogno di calore dell'edificio dipendente dalla temperatura esterna e la potenza termica della pompa di calore alla corrispondente temperatura di ingresso dell'aria deve essere compensata da un riscaldatore elettrico aggiuntivo.

Progettazione del riscaldamento ausiliario elettrico:

Esempio:

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Per l'esempio selezionato, HP 1 deve essere dimensionato con una potenza elettrica delle resistenze di 6,0 kW.

1.3.4.6 Progettazione di pompe di calore glicole/acqua e acqua/acqua (funzionamento monovalente)

La Fig. 1.7 mostra le curve di potenza termica delle pompe di calore glicole/acqua. Deve essere selezionata la pompa di calore la cui potenza di riscaldamento è superiore all'intersezione tra la richiesta di calore totale richiesta e la temperatura della fonte di calore disponibile.

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Fig. 1.7: Curve di potenza termica delle pompe di calore glicole/acqua con differenti potenze termiche per temperature di mandata di 35 °C.

Con un fabbisogno termico totale di 13,8 kW e una temperatura della salamoia minima di 0°C, la curva di prestazione di WP 5 deve essere scelta con una temperatura di mandata massima richiesta di 35°C. Nelle suddette condizioni al contorno, questo fornisce una potenza termica di 14,5 kW.

1.3.4.7 Progettazione di pompe di calore glicole/acqua e acqua/acqua (funzionamento monoenergetico)

Gli impianti monoenergetici glicolato/acqua o acqua/acqua in pompa di calore sono dotati di un secondo generatore di calore, anch'esso ad azionamento elettrico, ad esempio un accumulo tampone con resistenza elettrica ad immersione. La progettazione di impianti monoenergetici glicolata/acqua o acqua/acqua in pompa di calore deve essere effettuata solo in casi eccezionali, qualora si renda necessario un sovrapprezzo di rendimento molto elevato per tempi di blocco o una pompa di calore con rendimento nettamente superiore rispetto al totale il fabbisogno di calore dovrebbe essere selezionato a causa della gamma. Inoltre, il funzionamento monoenergetico è l'ideale per la prima stagione di riscaldamento quando l'edificio si asciuga in autunno o in inverno.

1.3.4.8 Progettazione di pompe di calore aria/acqua (funzionamento bivalente - sistemi ibridi)

a un bivalente-parallelo In funzione (vecchio edificio e/o impianti ibridi), un secondo generatore di calore (fossile: caldaia a gasolio o gas; rigenerativo: stufa a pellet, solare termico) affianca la pompa di calore dal punto di bivalenza. Sotto il punto di bivalenza Potere entrambi i generatori di calore funzionano in parallelo.

Negli edifici esistenti con radiatori classici (in ghisa) come sistema di distribuzione del calore, in alcuni casi sono possibili temperature di mandata del riscaldamento di 50 ° C e oltre. Se non è possibile ottimizzare il sistema di distribuzione del calore, a bivalente-alternativa Funzionamento di pompe di calore e caldaie, in quanto le pompe di calore aria/acqua in particolare hanno coefficienti di prestazione significativamente migliori a temperature esterne più elevate. A basse temperature esterne (vedi punto di equilibrio) il 2° generatore di calore si fa carico del riscaldamento dell'edificio.

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Fig. 1.8: Quota di copertura di una pompa di calore in diverse modalità di funzionamento

Il diagramma mostra la quota di copertura di una pompa di calore per le modalità di funzionamento bivalente-parallelo e bivalente-alternativa a seconda della richiesta di calore dell'edificio per un edificio di esempio.

1.3.4.9 Progettazione di pompe di calore glicole/acqua e acqua/acqua (funzionamento bivalente)

In caso di funzionamento bivalente di pompe di calore acqua/acqua e acqua glicolata/acqua valgono in linea di principio le stesse relazioni delle pompe di calore aria/acqua. A seconda dell'impianto dell'impianto della fonte di calore, devono essere presi in considerazione e adeguati gli altri fattori di dimensionamento della fonte di calore (capacità di estrazione della pompa di calore, ore di pieno utilizzo).

1.3.4.10 Asciugatura dell'edificio / Asciugatura del massetto

Quando si costruisce una casa, a seconda del metodo di costruzione, viene utilizzata una certa quantità di acqua per malta, intonaco, intonaco e carta da parati, che evapora solo lentamente dalla struttura. Inoltre, la pioggia può aumentare l'umidità nell'edificio. A causa dell'elevato tasso di umidità nell'intero edificio, il fabbisogno di riscaldamento della casa aumenta nelle prime due stagioni di riscaldamento.

L'edificio dovrebbe essere asciugato con dispositivi speciali in loco. Se la potenza termica della pompa di calore è limitata e l'edificio si asciuga in autunno o in inverno, è necessario installare un riscaldatore elettrico aggiuntivo o un riscaldatore sostitutivo secondo VDI 4645. Questo deve essere preso in considerazione, in particolare con le pompe di calore acqua glicolata/acqua, per compensare l'aumento della richiesta di calore e per scaricare la fonte di calore.

1.3.5 Informazioni generali sul collegamento idraulico delle pompe di calore

Collegamento lato riscaldamento
Il collegamento lato riscaldamento deve essere effettuato da personale qualificato utilizzando dispositivi di protezione individuale. Le rispettive dimensioni di collegamento e tipi di filettatura si trovano nelle informazioni sull'apparecchio per la pompa di calore. Quando si collega alla pompa di calore, le transizioni devono essere mantenute in posizione con una chiave. I tubi vuoti devono essere sigillati dopo l'installazione sulla pompa di calore.

Prima di collegare la pompa di calore lato acqua di riscaldamento, l'impianto di riscaldamento deve essere lavato per rimuovere eventuali impurità, residui di materiale sigillante o simili. Un accumulo di residui nel condensatore può portare al guasto totale della pompa di calore.
Dopo che l'installazione sul lato riscaldamento è stata completata, l'impianto di riscaldamento deve essere riempito, sfiatato e pompato.
Si prega di notare quanto segue quando si riempie il sistema:

• l'acqua di riempimento e rabbocco deve essere di qualità potabile (incolore, limpida, senza depositi)

  ed essere prefiltrato (dimensione dei pori max. 5 μm). Per ulteriori informazioni, vedere il Capitolo 8.9 - Formazioni rocciose...

• Inoltre, devono essere osservate le istruzioni di installazione e funzionamento dei componenti utilizzati in loco (ad es. pompe, valvole, serbatoi di stoccaggio ...).

1.3.6 Informazioni generali sul collegamento elettrico delle pompe di calore

1.3.6.1 Interruttore magnetotermico e interruttore differenziale (RCD)

La dimensione e il tipo dell'interruttore automatico richiesto possono essere trovati nei documenti forniti (documentazione elettrica, informazioni sul dispositivo, istruzioni) o sulla targhetta della rispettiva pompa di calore. Non è consentito l'utilizzo di un interruttore automatico con una caratteristica di intervento diversa o un valore di intervento superiore.

A seconda delle condizioni di utilizzo e dell'ambiente di installazione, è necessario l'uso di un RCD a monte. Le informazioni e le condizioni al contorno per l'uso di un interruttore differenziale includono: può essere trovato nelle normative VDE generalmente applicabili. Se è installato un interruttore differenziale, deve corrispondere almeno al tipo RCD specificato nelle informazioni sull'apparecchio o nella documentazione elettrica della pompa di calore.

1.3.6.2 Posa dei cavi

Le condizioni ambientali (es. installazione interna o esterna, ambiente umido, ...) sono determinanti per la corretta esecuzione dell'installazione elettrica. In conformità a questi requisiti, deve essere utilizzato un tipo di cavo adatto e i cavi devono essere instradati secondo le normative.

1.3.6.3 Progettazione, pianificazione del progetto e installazione di protezione contro le sovratensioni/protezione contro i fulmini

In tempi di digitalizzazione, comfort abitativo e tecnologia degli edifici in rete, anche la protezione contro i fulmini e le sovratensioni degli edifici residenziali è di immensa importanza. In tutti i nuovi edifici residenziali, nonché in caso di modifiche e ampliamenti dell'impianto elettrico, occorre prestare attenzione all'utilizzo di misure di protezione contro le sovratensioni. La progettazione, la pianificazione e l'installazione della protezione contro le sovratensioni / protezione contro i fulmini è responsabilità del progettista o dell'installatore.
Le seguenti parti della norma DIN VDE 0100 regolano:

-443: QUANDO devono essere previste misure di protezione contro le sovratensioni negli impianti e negli edifici.

-534: COME va scelto, installato e installato lo scaricatore nell'impianto elettrico.

Secondo l'interpretazione tecnica di queste norme, è possibile distinguere tra misure obbligatorie e consigliate per la protezione da sovratensione negli edifici residenziali.

Attualmente sono obbligatori gli interventi per le linee di alimentazione introdotte nell'edificio residenziale. Per le linee via cavo Internet, telefoniche ea banda larga, DIN VDE 0100-443 non può richiedere misure di protezione contro le sovratensioni, ma solo consigliarle. Tuttavia, un concetto di protezione contro le sovratensioni sicuro ed efficace può essere raggiunto solo se vengono utilizzati scaricatori di sovratensioni per tutte le linee elettriche che vengono introdotte, e quindi anche per le linee di comunicazione.

Per ciascuna di queste linee (alimentazione, linea telefonica e cavo a banda larga) è quindi necessario uno scaricatore di sovratensione all'ingresso dell'edificio. In caso di dispositivi terminali sensibili di alta qualità o se la parte dell'impianto necessita di una protezione speciale (ad es. pompa di calore), è necessario verificare se sono necessarie ulteriori misure di protezione contro le sovratensioni. Perché nonostante uno scaricatore di sovratensione già installato all'ingresso dell'edificio, l'accoppiamento può causare danni ai dispositivi terminali o alle parti del sistema che si trovano a più di 10 metri di distanza dall'ultimo dispositivo di protezione da sovratensioni a causa della loro lunghezza del cavo. L'installazione di dispositivi di protezione da sovratensione aggiuntivi garantisce che la tensione sia limitata in base alla forza di isolamento dei dispositivi elettrici o elettronici e che si evitino danni ai dispositivi sensibili.