10 marzo 2022  |  a cura di Alberto Villa  |  condividi con

Calcolo della potenza termica: semplice spiegazione

10 marzo 2022
News, Pompe di Calore, Caldaie a Condensazione, Risparmio ed Efficienza energetica, Sistemi Ibridi

Quando si vuole installare una nuova caldaia o pompa di calore (anche ibrida), il primo passo è calcolare la potenza termica necessaria.

Il valore, espresso in kW (chilowatt), indica la capacità di un generatore di calore di portare tutti gli ambienti della casa alla temperatura desiderata durante le fredde giornate invernali:

  • se la potenza della caldaia (o pompa di calore) è troppo piccola, la casa rimane fredda
  • se il sistema di riscaldamento ha una dimensione, in termini di potenza, troppo grande, funziona in modo inefficiente

Se stai cercando di capire come funziona il calcolo della potenza termica di un generatore, sei nel posto giusto! Scopriamolo insieme.

Calcolo-potenza-termica-spiegazione-500x325Indice:

  1. Perché è importante calcolare la potenza termica?
  2. La formula della potenza termica
  3. Potenza termica per mq: i valori consigliati

Perché è importante calcolare la potenza termica

Il calcolo della potenza termica consente una progettazione su misura dell'impianto di riscaldamento. Questo è indispensabile per un sistema efficiente ed economico.
Un impianto di riscaldamento deve fornire una quantità di energia termica sufficiente per poter compensare le perdite di calore che avvengono attraverso l'involucro dell'edificio o a causa delle infiltrazioni di aria dall’esterno, anche nelle giornate più fredde. Questo è l'unico modo in cui le stanze della casa possono essere portate in qualsiasi momento a una temperatura confortevole e possono essere soddisfatte le esigenze di comfort individuali. Per determinare la giusta dimensione del generatore (caldaia o pompe di calore), il progettista o l'installatore di riferimento devono calcolare la potenza termica.

Ma come si calcola la potenza termica? > Leggi il nostro approfondimento sulle caldaie

Quello che molti non sanno è che questo elemento non è importante solo nei nuovi edifici, dove l'impianto si realizza per la prima volta, ma anche per tutte le volte in cui si sostituisce il vecchio generatore a favore di un nuovo impianto di riscaldamento.

Cerchi di capire se devi o meno sostituire la tua caldaia, ma non sai se o quando arriverà il momento? > Leggi il nostro approfondimento

Ma non solo! Questo aspetto è ancora più importante quando si sceglie di utilizzare una pompa di calore che ha potenze termiche disponibili tipicamente minori rispetto alle caldaie, soprattutto in ambito residenziale.

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Nel caso di riqualificazione su edifici esistenti, capita molto spesso che le vecchie caldaie siano sovradimensionate, soprattutto se i proprietari di casa hanno effettuato interventi di ristrutturazione (es. sostituzione di infissi, cappotto termico, ecc.).

Per saperne di più leggi la nostra guida  RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA ABITAZIONE: bonus e interventi

Porto, Portugal old buildings.

I vecchi generatori di calore, con un campo di modulazione della potenza limitato, lavorano male perché hanno frequenti "accensioni e spegnimenti", soprattutto nel caso di generatori sovradimensionati. Questo aspetto determina un maggiore consumo di energia. Di conseguenza, la caldaia si usura più velocemente e i costi legati al riscaldamento risultano superiori a quanto necessario.

Una formula per un impianto di riscaldamento economico? Scelte razionali e tecnologia di qualità! > Leggi l'approfondimento

Una volta che il termotecnico o l'installatore qualificato hanno effettuato un calcolo della potenza termica, possono individuare il generatore di calore più adatto per le esigenze e le caratteristiche dell'edificio. Ma soprattutto, il nuovo prodotto sarà in grado di funzionare in modo più mirato, facendoti risparmiare energia e proteggendo anche l'ambiente e il clima.

Il nostro suggerimento
Nel caso di sostituzione di una caldaia con una pompa di calore non basta aver determinato la potenza termica corretta! La pompa di calore, infatti, manda l’acqua all’impianto (ai caloriferi ad esempio) a temperature solitamente inferiori rispetto alla caldaia, quindi dovrà essere valutata dal progettista o dall’installatore la compatibilità dei caloriferi esistenti con le temperature tipiche della pompa di calore.

Lo sapevi? L’ambiente trova finalmente spazio nella Costituzione, diventando valore primario da proteggere e valorizzare. > Leggi l'approfondimento

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La formula della potenza termica

La potenza che un generatore di calore deve erogare dipende da numerosi fattori. Oltre al grado di isolamento termico dell'involucro edilizio e la superficie netta da riscaldare, anche l'ubicazione (zona climatica) è importante. Abitare nel Nord Italia anziché al Sud non è la stessa cosa, così come non lo è avere la casa al mare o in montagna.

Più le temperature esterne sono basse e scendono sotto lo zero, maggiore sarà la perdita di calore durante il giorno e durante la notte da parte dell'edificio. Quindi, più elevato (e prolungato) sarà il lavoro che la caldaia dovrà fare per mantenere la temperatura interna ai valori desiderati.

I principali fattori di influenza sono:

  • il grado di isolamento delle strutture opache (muri perimetrali, tetto e pavimento disperdente)
  • il grado di isolamento dei serramenti
  • il tasso di ricambio d'aria esterna, che rappresenta la quantità di aria esterna che entra in casa a seguito dell’apertura dei serramenti o per le infiltrazioni presenti anche a serramenti chiusi (tanto maggiori quanto i serramenti sono vecchi)
  • le temperature ambienti desiderate. Il calcolo viene fatto con una temperatura interna di 20°C
  • l’inerzia dell’edificio, che rappresenta la capacità dell'edificio di "accumulare" calore
  • la geometria dell'immobile. Questa grandezza si misura come superficie disperdente rispetto alla superficie in pianta dell’edificio. La miglior forma possibile da questo punto di vista è un cubo!
  • l’orientamento dell’edificio
  • la zona climatica e, in generale, i dati climatici che consentono di stabilire i dati di input per il calcolo (principalmente la temperatura esterna di progetto)

Tutti questi elementi sono presi in considerazione da parte dei professionisti in base alle specifiche della norma UNI 12831-1/2018 - Calcolo del carico termico di progetto per riscaldamento ambienti (che si aggiunge alla precedente UNI 12831-3/2018 sul dimensionamento degli impianti di produzione di acqua calda sanitaria).

In sintesi, il processo può essere suddiviso in tre aree d'azione principali:

  • determinazione delle dispersioni termiche per trasmissione (il parametro tecnico da valutare è la trasmittanza termica di pareti e serramenti)
  • determinazione delle dispersioni termiche per il ricambio d'aria e la ventilazione
  • valutazione di una potenza aggiuntiva per il funzionamento intermittente o per la produzione di ACS

La somma dei singoli risultati fornisce la potenza termica richiesta.

Determinare le perdite di calore per trasmittanza

Per poter calcolare la potenza termica, il termotecnico determina per prima cosa le perdite di calore dovute alla trasmittanza di un edificio. Oltre alle differenze di temperatura tra l'ambiente interno ed esterno, queste dipendono dalla qualità di isolamento dei componenti esterni. Più basso è il valore di trasmittanza termica, minore è la perdita di energia.

Ad esempio, in un edificio di nuova costruzione in zona climatica E la trasmittanza dei serramenti è compresa tra 1,0 W/m2K e 1,4 W/m2K, mentre la trasmittanza delle pareti è circa 0,2 – 0,25 W/m2K

Nel calcolo dei valori di trasmittanza dei componenti, sono presi in considerazione anche i ponti termici, perché il quantitativo di energia che "esce" attraverso i punti deboli dell'involucro dell'edifico sono spesso tutt’altro che trascurabili e sono il motivo di problemi legati alla formazione di muffe o di condense superficiali.

Problema muffa e condense? Sappi che c'è chi garantisce il ricambio d'aria in modo totalmente automatico! > Leggi l'approfondimento

Le perdite di calore attraverso il ricambio d'aria e le superfici dell'involucro edilizio

Oltre alle perdite di calore per trasmittanza, nel calcolo della potenza termica si devono considerare anche le perdite di energia dovute al ricambio d'aria.

È l'energia termica che è richiesta all’impianto per riscaldare l'aria esterna che viene immessa all’interno con l'apertura delle finestre o attraverso le infiltrazioni nell'involucro edilizio. L'apertura dei serramenti, necessaria per garantire qualità dell'aria interna, infatti, produce una grande dispersione dal punto di vista energetico, sia in inverno che in estate.

Questa quantità di energia per ventilazione può essere drasticamente ridotta con un sistema di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore.

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Valutare una riserva per intermittenza

Quando l'impianto di riscaldamento si spegne, perché ha raggiunto la temperatura interna desiderata, pavimento, pareti e/o soffitto (a seconda del tipo di impianto di distribuzione) continuano nell'immediato a rilasciare calore nelle stanze, in quanto l'hanno precedentemente immagazzinato.

Quando però si raffreddano, la caldaia o pompa di calore necessitano di un periodo di lavoro più o meno lungo per ripristinare il valore desiderato. Questo tempo, conosciuto anche come potenza termica aggiuntiva, può essere preso in considerazione nel calcolo complessivo.

Questo valore ha tanto più influenza quando l’impianto funziona in modo intermittente. Nel caso di una pompa di calore, specialmente se abbinata a un accumulo inerziale, questo valore può essere trascurato.

Tenere conto della produzione di acqua calda sanitaria

Il risultato del calcolo della potenza termica può essere molto piccolo, soprattutto nel caso di edifici nuovi o ad alto grado di efficienza energetica.

A partire da gennaio 2021 in tutta Italia la legge impone di progettare edifici nZEB, con consumo energetico quasi zero e alimentati in maniera significativa da fonti rinnovabili. > Leggi l'approfondimento

Poiché il generatore per l'impianto di riscaldamento spesso si deve occupare anche di riscaldare l'acqua sanitaria, la potenza termica necessaria per svolgere questa funzione deve essere inclusa nel calcolo. L'entità di tale valore dipende sostanzialmente dalla modalità di produzione dell'acqua sanitaria, se con sistema di accumulo o istantanea.

Non perdere l'articolo "Caldaia con accumulo o caldaia istantanea? I pro e i contro!"

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Soprattutto quando si riscalda l'acqua sanitaria in modo istantaneo, la potenza della caldaia è spesso superiore alla potenza termica calcolata.

Questo è il motivo per cui le caldaie murali con produzione di acqua calda istantanea vengono dimensionate principalmente per la potenza termica destinata all’acqua calda sanitaria.
Viceversa, quando si utilizza un accumulo, e questa è la soluzione che si adotta sempre con le pompe di calore, la potenza per mantenere in temperatura l’accumulo è spesso differita rispetto a quella per il riscaldamento, oltre che essere molto inferiore rispetto alla potenza necessaria con produzione istantanea.

Potenza termica per mq: i valori consigliati 

I professionisti hanno la possibilità di calcolare in modo approssimativo la potenza termica per il riscaldamento utilizzando dei valori di riferimento basati sull'esperienza. Questi si diversificano per la tipologia di edificio, la qualità dell’involucro (che solitamente è legata all'anno di costruzione dell'edificio, se non sono stati fatti grossi interventi di miglioramento negli anni) e sulla zona climatica in cui l’edificio è collocato.

Ti proponiamo qui di seguito una tabella a titolo d'esempio che mostra quanti Watt (W) di potenza termica sono necessari per metro quadro (mq) di superficie abitabile:

Calcolo-potenza-termica-caldaia-pompa-di-calore-Viessmann

* non considerate per sintesi le zone B e F
** Ottima: nuovo edificio (post 2015) in classe A; Media: edificio anni 80/90/’00 di Classe C/D/E; Scarsa: edificio classe F/G
*** Dove è indicata una fascia di valori di potenza, significa che il valore corretto dipende dalla conformazione dell’edificio. Negli edifici unifamiliari valori minori corrispondono a edifici su più piani, valori maggiori su edifici monopiano, quindi più disperdenti. Negli appartamenti all'interno di condomini il valore minore corrisponde ad appartamenti ai piani intermedi, mentre valori maggiori ad appartamenti agli ultimi piani o al piano terra.

Come si legge la tabella? Ecco due semplici esempi.

Esempio 1: CASA NUOVA A ROMA – Zona climatica D
Supponiamo di calcolare il carico termico invernale per un appartamento in un condominio di 80 m2 netti. ipotizzando 20 W/m2, possiamo approssimare la potenza massima dispersa dall’edificio in inverno, che sarà:
20x80 = 1.600 W (1,6 kW)

Come si vede, la potenza per il riscaldamento è bassissima. Per la scelta della potenza del generatore, che certamente sarà una pompa di calore, bisognerà prestare attenzione al sistema di produzione di ACS.

Esempio 2: CASA DEGLI ANNI ‘70 A MILANO - Zona climatica E
In questo caso, con una superficie netta di 150 m2, scegliamo una potenza approssimata di 140 W/m2. La potenza termica di picco sarà pari a:
150x140 = 21.000 W (21 kW)

È importante sapere, tuttavia, che i valori dati sono solo valori guida. I livelli di qualità dell’involucro sono riferiti al momento in cui viene effettuato l’intervento.

Per concludere, possiamo affermare che se si desidera calcolare la potenza termica, è necessario tenere conto di numerosi fattori. Oltre alle temperature interne ed esterne, è particolarmente importante il livello di prestazione energetica dell'involucro. Per ottenere risultati precisi, è indispensabile fare riferimento a un professionista del settore, che determinerà il risultato corretto in conformità alla norma UNI EN 12831-1.

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