Il mio primo inverno con cappotto e pompa di calore (su radiatori)

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Un articolo diverso dal solito per parlare dei lavori fatti a casa mia per migliorare i consumi energetici per riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria, e vedere come è andata passato il primo inverno.

  • TL;DR: migliorando l'isolamento dell'edificio, e pur mantenendo i radiatori in alluminio tradizionale, si può usare la PDC per risparmiare parecchio. Praticamente spendo meno della metà di prima, quando andavo a pellet, e scaldo molto di più.
  • Premesse doverose

  • Stiamo parlando di lavori fatti in estate 2021, e diventati operativi nei mesi successivi. Durante i primi mesi invernali stavo ancora facendo diversi test e ho provato varie modalità opertive della PDC. Questo per dire che è tutto "work in progress", e che quindi alcuni risultati ottenuti non sono ancora da considerarsi definitivi (conto di migliorarli ancora un po').
  • Da gennaio 2022 ho anche il fotovoltaico, che è un importante fattore di tutto il discorso (e modifica anche leggermente il comportamento della PDC). Ma in questo articolo il fotovoltaico l'ho volutamente ignorato, sia perchè presente solo da metà inverno, sia per non mettere troppa carne al fuoco. Ne parlo in un articolo dedicato.
  • Tutti i dati che fornisco vanno presi con un certo margine di tolleranza (direi almeno +/-10%), sia per limiti intrinseci di misurazioni fatte senza strumenti professionali, sia perchè cambia tutto in funzione del tipo di inverno, in particolare nei confronti: l'inverno 2021/2022 non è stato particolarmente rigido (al più sono arrivato a -3°), e questo sicuramente aiuta.
  • Lavori effettuati

    Abito in Emilia romagna, zona climatica E (~2260 gradi giorno). L'abitazione ha un piano terra (che è il piano "vissuto") di 96mq, e un piano interrato (che possiamo identificare per metà come tavernetta, e metà come magazzino) di 68mq.

    Non arriva il metano, per questo il riscaldamento era fatto prevalentemente con una caldaia a pellet da 15kW. In più avevo una caldaia a GPL che gestiva l'acqua calda sanitaria, e all'occorrenza poteva anche essere usata in riscaldamento (ma, dato l'alto costo del GPL, non la usavo praticamente mai cosi'). Come terminali ho dei comuni radiatori in alluminio.

    L'APE inseriva la casa in classe G (294,42kWh/mq-anno): data l'alta dispersione scaldare casa con il pellet era una discreta lotta, e per evitare di dover usare troppi sacchi di pellet al giorno (che al di la del costo significa dover essere a casa per caricare, spostare ogni giorno dei sacchi dal magazzino, pulire più spesso la caldaia dalle ceneri...) alla fine riscaldavo solo le 4 stanze principali (sala, cucina, camera da letto) e poco più. Maggiori dettagli sulla situazione precedente li darò sotto.

    Ho quindi deciso di investire nel migliorare il rendimento energetico di casa, in questo modo:

  • Cappotto di stiferite di 10cm
  • Isolamento del tetto con pannelli in poliuretano (8cm) e lana di roccia (6cm)
  • Sostituzioni di alcuni infissi (alcuni erano già in doppio vetro e con un buon isolamento e quindi li ho tenuti)
  • Pompa di calore da 9kW (per quanto riguarda il modello scelto, i criteri di scelta, e le modalità di funzionamento ne parlerò in un articolo dedicato, per lo scopo di questo articolo non è rilevante)
  • Fotovoltaico da 6kW (l'impatto di questo non è trattato da questo articolo, ne parlerò in un articolo a parte)
  • Da notare che i radiatori in alluminio non sono stati toccati: risultavano già sufficienti per scaldare gli ambienti anche a basse temperature (nelle camere da letto erano leggermente sottodimensionati, ma li mi va bene che ci sia un possa essere un pochino meno caldo - cosa che poi nel primo inverno non è mai successa).

  • Il risultato di questo lavoro è stato passare l'APE da classe G (294,42kWh/mq-anno) a classe A3 (43,04 kWh/mq-anno). Un bel salto!
  • Risultati ottenuti

    Riscaldamento

  • Superficie riscaldata: ~130mq (piano terra + tavernetta). Temperatura interna: 20° di giorno e 19° di notte (nei 34mq di tavernetta 18°).
    Potenza PDC: 9kW. Terminali: radiatori in alluminio. Zona: E (gradi giorno: 2260)
  • Mese Temperature medie Consumo elettrico COP base / completo
    Produzione termica Ore funz / On-Off
    Ottobre 14° (min: 5°) 56.8 kWh 5.65 / 5.21
     296 kWh
    99 / 90 [*Nota1]
    Novembre 10.2° (min: 0°) 153 kWh 6.11 / 4.91
     751 kWh
    243 / 128
    Dicembre 4.4° (min: -2°) 396 kWh 4.96 / 4.29
     1699 kWh
    470 / 244
    Gennaio 3.5° (min: -3.5°) 399 kWh 4.92 / 4.25
     1696 kWh
    441 / 275
    Febbraio 7.7° (min: 0°) 198 kWh 5.84 / 4.79
     948 kWh
    297 / 80
    Marzo 8.4° (min: -1°) 215 kWh 5.71 / 4.73
     1017 kWh
    302 / 85
    Aprile 12.7° (min: 3°) 70.4 kWh 6.55 / 5.40
     380 kWh
    117 / 53
    TOTALI 8.7° (min: -3.5°) 1.49 MWh 5.41 / 4.57
     6,81 MWh
     1969 / 954

    Alcune note per poter comprendere la tabella: per "COP base" intendo il cop "ideale" calcolato dalla macchina come rapporto tra potenza termica generata e potenza elettrica consumata. Entrambi questi dati sono riportati dalla macchina stessa, e in particolare per quanto riguarda la potenza consumata questa risulta inferiore alla potenza dissipata letta a monte da un dispositivo di misurazione esterna. Questa discrepanza è data dal fatto che (almeno in linea teorica) la macchina per il calcolo del COP considera il solo consumo del compressore, ovvero della parte di effettiva generazione calore: non vengono considerati invece i consumi del circolatore e di qualunque altro elemento che non ha strettamente a che fare con la generazione di calore. In questo modo si ha il COP della sola parte di generazione, che è effettivamente confrontabile con generatori diversi (anche montati su impianti diversi).

    Io però, come "Consumo elettrico", considero quello effettivo monitorato a monte, che considera il consumo complessivo del "sistema caldaia" (che comprende tutto, fino anche alla scheda wifi...). Per questo motivo calcolo anche un "COP completo", ottenuto dal rapporto tra potenza erogata (sempre considerando quella riportata dalla macchina) e potenza consumata ottenuta dal rilevatore a monte.

    Attraverso questo rapporto posso poi calcolare (ovviamente con un grado di approssimazione rilevante) la "Produzione termica".

    Acqua Calda Sanitaria

  • Ho impostato il bollitore da 200Lt a una temperatura di 47°, con 8° di delta (quindi in sostanza quando la temperatura del bollitore arriva a 39° parte a reintegrare fino a tornare a 47°). [*Nota2]
  • Consumo complessivo: 285kWh (~40kWh al mese)
    COP base: 3.62 / completo: 3.38 (vedi sopra per la spiegazione della differenza tra questi valori)
    Produzione termica: 963kWh
  • Per l'ACS non sto a dare i dati mese per mese, poco utili: c'è un leggero consumo maggiore a dicembre/gennaio rispetto a ottobre/aprile per ovvie ragioni, ma gli scostamenti sono poco rilevanti.

    Spesa complessiva

    Trasformare i dati di consumo riportati sopra in $oldi è questione non banale. Il costo dell'energià è cambiato significativamente in quei 7 mesi (e dopo sarebbe cresciuto ancora di più come sappiamo), a marzo ho cambiato operatore energetico, nelle bollette sono presenti anche tutti gli altri consumi, e da inizio anno è entrato in funzione l'impianto fotovoltaico che mi ha permesso di abbattere notevolmente i costi. Quindi non posso dare un valore preciso di quanto speso. Posso però dare un valore indicativo. Mediamente in quei 7 mesi ho speso 0,30€/kWh [*Nota3]

  • Quindi, considerando grossolanamente 0,30€/kWh, le mie spese sono state:
    Riscaldamento: 1.49 MWh = 447€
    ACS: 285kWh = 86€ su 7 mesi (12.3€/mese)
  • E' importante notare come queste spese soffrano già degli aumenti del costo dell'energia del 2021. Se ci fossero ancora i prezzi dell'energia degli anni precedenti avrei ovviamente speso molto meno: considerando gli 0,21€/kWh che spendevo negli anni prima, avrei speso ~310€ di riscalmento e ~60€ (8.6€/mese) di ACS. E' un dato da tenere in considerazione sotto quando farò i confronti con le spese degli anni scorsi.

    Situazione precedente ai lavori: quanto consumavo

    Come anticipato, in passato per evitare di usare troppo pellet scaldavo solo le 4 stanze principali e solo in parte il resto. In pratica scaldavo solo 80mq. Inoltre la temperatura impostata era attorno ai 19.5°: di fatto la casa era quasi sempre attorno ai 19°.

    Mediamente negli inverni precedenti usavo poco meno di 3 bancali di pellet (ogni bancale contiene 66 o 67 sacchi da 15Kg, per un totale indicativo di 2.8 quintali di pellet a inverno). Un bancale di pellet mi costava tra i 300€ e i 350€.

    Quindi un inverno medio, per il solo riscaldamento, mi costava circa 900€.

    Per quanto riguarda ACS usavo circa 320l di GPL all'anno [*nota4], per un costo medio di 0,85€/l (è variato molto nel tempo, questa è una media).

    Quindi un anno di ACS mi costava circa 270€ (22.5€/mese)

     

    In sostanza il confronto economico pre e post lavori, considerando i costi elettrici che avevo negli stessi anni per essere paragonabili, è questo:

  • Riscaldamento vecchio (Pellet su 80mq): 900€ (e probabilmente ci sarebbero da aggiungere 50€ di GPL nelle mezze stagioni)
    Riscaldamento nuovo (PDC su 130mq): 310€
    ACS vecchio (GPL): 22.5€/mese
    ACS nuovo (PDC): 8.6€/mese
  • Al di la dei costi bisogna anche considerare che:

  • - ho un maggior comfort, dal momento che scaldo tutto il piano terra (prima avevo diverse stanze fredde) e la tavernetta
    - il caldo cosi' facendo è meglio distribuito, e tengo di giorno 20° (prima era quasi sempre a 19°)
    - non devo caricare ogni giorno i sacchi di pellet, e portarli ogni 2/3 giorni con la carriola dal deposito a casa, e pulire dalla fuliggine la caldaia, e fare la pulizia annuale della caldaia, e tenere lo spazio per 3 bancali... tutto questo non ha prezzo!
    - non produco più fumo di combustione dai camini delle caldaie
    - con il fotovoltaico riesco ad abbattere ulteriormente i costi
  • Se vogliamo proprio proprio trovare un contro:

  • - la caldaia a pellet in cucina, con il suo "effetto focolare", era bella da vedere (per lo meno quando il vetro era pulito) :)
  • Proviamo a calcolare i kWh prodotti pre-lavori (probabilmente fallendo)

  • Il ragionamento sottostante è molto traballante, e da prendere con una tolleranza enorme, dal momento che mi baso su stime che ho trovato in rete, che probabilmente ci sono aspetti in gioco che non sto considerando bene, e che già i valori alla base hanno una discreta tolleranza. E' più un gioco per avere degli ordini di grandezza che altro.
  • Riscaldamento

    Considerando che il pellet fa mediamente 4,9 kWh/kg, che c'è un perdita in cenere dello 0.9%, che la caldaia ha un rendimento del 90%, i 2.8 quintali di pellet prodotti in una stagione dovrebbero produrre 12MWh di potenza termica.

  • Secondo questi calcoli, pre-lavori per riscaldare 80mq usavo 12MWh (150kWh/mq). Post-lavori, per scaldare 130mq uso 1.49MWh (12kWh/mq).
  • Francamente la differenza mi sembra troppo alta: 12 volte meno, mentre ad esempio considerando i dati dell'APE, la nuova è "solo" 7 volte meno dell'APE vecchia (43Wh/mq vs 295Wh/mq). Questo mi fa propendere per qualche altro calo di rendimento del pellet che non ho tenuto in considerazione (oppure la PDC rende molto di più di quello che dice, ma lo dubito).
    ACS

    Il GPL dovrebbe produrre 7,25kWh/l, che vanno a circa 6-6,5kWh/l considerando i rendimenti della caldaia. I 320l che ipotizzo di usare all'anno per ACS si traducono quindi in circa 2MWh di potenza termica annuale.

  • Quindi pre-lavori per ACS consumavo circa 166kWh/mese, post-lavori consumo 40kWh/mese
    In questo caso ovviamente il cappotto non c'entra nulla, ma c'è il vantaggio della PDC.
  • La mia configurazione di utilizzo della PDC

    In questo articolo non parlerò della marca della PDC acquistata. Il perchè è presto detto: non credo sia rilevante. 

    Per migliorare la prestazioni energetiche di casa propria la cosa più importante è migliorare l'involucro, in modo da diminuire le dispersioni esterne. Se avete un buon involucro, anche senza cambiare generatore otterrete degli ottimi risultati.

    Poi ovviamente, non proprio tutte le PDC sono uguali: ce ne sono sicuramente da scartare, vuoi perchè di qualità davvero infima (ma al giorno d'oggi sono poche), vuoi perchè prodotti rimarchiati (e allora meglio rivolgersi all'originale), vuoi perchè troppo costose (non ha senso spendere troppo per una PDC se avete un buon involucro), vuoi perchè l'assistenza specifica nella nostra zona è carente. E bisogna evitare le ibride.

    Ma all'interno delle PDC papabili bene o male le differenze sono minime: magari con una PDC potete avere un COP leggermente migliore, o una migliore gestione di certi aspetti, o magari il pannellino è più semplice da usare. Ma "in soldoni" non vi cambierà tantissimo a fine anno.

    Discorso diverso ovviamente se non potete migliorare l'involucro di casa vostra, e abitate in regioni fredde o ad altitudini elevate: in quel caso allora la scelta della PDC può fare la differenza e bisogna valutare le cose meglio (però se ad esempio vivete nel centro-sud francamente anche con un involucro scarso dubito che spendere troppo nella PDC abbia senso).


    Premesso questo, come ho impostato il mio impianto, considerando che sono su termosifoni?

  • Uso in curva climatica, con temperatura minima a 32°: purtroppo sotto i 32° i radiatori non riescono più a scambiare calore con l'ambiente. Il risultato sono continui on-off che diminuiscono l'efficienza della macchina. E' un peccato, perchè in particolare nelle mezze stagioni si nota molto che riuscirei a scaldare l'ambiente con temperature più basse.
  • Curva climatica: 32°@8°, 35°@-5°. In generale oltre i 35° non ho mai avuto bisogno (piuttosto preferisco che ci metta di più a scaldare).
  • Nella fascia oraria giornaliera 10:00-1:00 tengo la temperatura voluta a 20°, nella fascia oraria 1:00-10:00 tengo la temperatura voluta a 19°. Per "temperatura voluta" intendo che quando viene raggiunta (con una isteresi) faccio spegnere la PDC (come farebbe un termostato). In pratica con quei valori durante la notte si spegne, e a meno di notti estremamente rigide (mai capitato) si riaccende alle 10:00 di mattina. Durante il giorno in linea di massima rimane accesa: la curva climatica è impostata appositamente per "non strafare" e galleggiare attorno ai 20° (tranne nelle mezze stagioni, in quel caso degli spegnimenti ci sono). Questo è l'aspetto sul quale ho lavorato di più, e questa ultima configurazione è quella che mi ha dato la maggiore efficienza. Grazie al fatto che l'involucro di casa "tiene bene" e raramente fa calare la temperatura di più di 1°, anche nelle notti a -3°, tenere la PDC spenta fino alle 10:00 di mattina fa evitare buona parte dei defrost. L'importante però è sapere che la mattina ci si sveglia a 19° (con il riscaldamento che è stato spento per tante ore): a noi va benissimo, ma se invece preferite svegliarvi già con la casa "calda" a 20° allora questo metodo NON funziona, perchè le prime ore del mattino sono quelle che provocano più defrost, e se volete alzare la casa di 1° in quelle ore diventa un bagno di sangue. Meglio a quel punto tenere 20° per 24h come consigliato praticamente da tutti.
  • Testine termostatiche tutte aperte: in un impianto a bassa temperatura su termosifoni è inutile stare a perdere tempo con le termostatiche.
  • Link Utili

    Prima di fare i lavori descritti, ho impiegato i due anni precedenti a informarmi per cercare di capire la soluzione migliore che mi prospettava il mercato per migliorare il mio rendimento energetico. Riepilogo qui sotto i miei alleati fondamentali per queste mie valutazioni.

  • Blog "La mia casa elettrica": probabilmente il primo posto dove ho trovato delle informazioni esaurienti e ben fatte sull'uso della PDC, con un approccio molto simile al mio.
  • Forum Energeticambiente: un forum che ho seguito tantissimo e che seguo ancora oggi, dove ho posto le mie prime domande e dove ho trovato tanta gente preparata e disponibile a dare una mano e a spiegare come funzionano tante cose, senza nessun tornaconto.
  • Canale Youtube di "Antonello Giudiceandrea": alcuni suoi video sono stati illuminanti, ben fatti e molto semplici, e permettono di capire facilmente alcuni meccanismi base. (E' poi diventato l'installatore della mia PDC :))
  • Canale Youtube "Soluzioni Green": altro canale con decine di video interessanti, e dove vengono illustrate anche tante realizzazioni effettive, molto utili per confronti.
  • Ovviamente nei 2 anni precedenti ho seguito tantissimi altri siti, forum, canali youtube, difficile elencarli tutti. Attenzione però perchè c'è anche tanta disinformazione (o informazione "interessata").

     

    Per finire, questo sono gli altri articoli in questo blog che approfondiscono altri aspetti:

  • Consumi elettrici con il fotovoltaico: casa mia (con pompa di calore)
  • La mia pompa di calore (UNDER COSTRUCTION)
  •  


    Appendice: metodi di misurazione

  • I dati relativi alla PDC (cop, energia prodotta, on-off, ore di funzionamento ...) sono forniti dalla macchina stessa, tramite una scheda esterna che mi fornisce periodicamente i dati (praticamente gli stessi visibili dal display della macchina stessa).
  • Il consumo elettrico viene misurato tramite uno Shelly3EM a monte della linea elettrica della PDC: viene quindi considerato tutto quello che c'è attaccato alla PDC: il monoblocco (che contiene compressore, circolatore...), la valvola a 3 vie, il modulo di comunicazione wifi, il dosatore di polifosfati.
  • Le temperature esterne vengono prese da una centralina di temperatura della mia città che sta a pochi km da casa mia, e che pubblica su un sito web temperature e umidità. Non uso i dati della PDC per il sensore esterno perchè sono più approssimativi (tolleranza a 1°) e perchè almeno i primi mesi c'era un problema al sensore esterno della macchina (che ho sistemato in corsa).
  • Appendice: note

  • Nota1: Nella tabella metto anche ore di funzionamento e on-off segnati dalla PDC per completezza, ma sono dati da prendere molto con le molle. In quei 7 mesi ho fatto tanti esperimenti di utilizzo che hanno cambiato significativamente l'utilizzo. Ad esempio si può notare come da febbraio gli on-off siano calati nettamente: avevo trovato la "quadra".
  • Nota2: Da notare che questi valori nel tempo sono cambiati: verso fine del periodo invernale la tolleranza è passata a 6°, e con l'arrivo della bella stagione (e il fotovoltaico che iniziava a produrre) a volte impostavo il setpoint a 52°. Nota tecnica: la sonda di temperatura è circa a metà serbatoio.
  • Nota3: Il dato di €/kWh è un dato molto grezzo calcolato come semplice rapporto tra la somma delle bollette pagate in quel periodo per i kWh consumati. Contiene quindi anche i costi fissi che non sarebbero al kWh (e ad esempio i costi fissi ora tengono in considerazione anche l'aumento di potenza a 6kW). So che il calcolo fatto in questo modo non è corretto, ma In questa sede non mi interessa un calcolo preciso all'€: per i miei fini è una semplificazione che reputo efficace.
  • Nota4: In realtà usavo 380l di GPL, ma comprendendo anche i fornelli. Ora che uso il GPL solo per i fornelli ho potuto verificare che ai tempi che facevo entrambe le cose, l'85% era per ACS. Da notare inoltre che con il GPL facevo anche un pochino di riscaldamento nelle mezze stagioni, una quantità indicativa di 60l ma molto difficile da quantificare realmente, quindi la ignoro e la faccio confluire nell'ACS.
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