Significato di COP (Coefficiente di Prestazione) della pompa di calore e come si calcola

Il COP, acronimo di Coefficient of Performance, o Coefficiente di Prestazione in italiano, è il numero che indica quanta energia termica una pompa di calore riesce a fornire per ogni unità di energia elettrica che consuma. In altre parole, misura l'efficienza dell'apparecchio in modalità riscaldamento: più il valore è alto, più calore si ottiene a parità di consumo.

Un COP pari a 4, per esempio, significa che la macchina assorbe 1 kWh di elettricità e restituisce 4 kWh di calore all'ambiente. È un risultato che a prima vista sembra impossibile, ma non viola alcuna legge della fisica.

Il motivo sta nel funzionamento della pompa di calore. L'apparecchio non produce calore bruciando un combustibile o scaldando una resistenza: lo trasferisce da una fonte esterna, come l'aria, il terreno o l'acqua, verso l'interno della casa. L'elettricità serve solo ad alimentare il compressore e i ventilatori che rendono possibile questo spostamento.

Per capire il significato del COP conviene confrontarlo con altri sistemi di riscaldamento:

• una stufetta elettrica a resistenza trasforma 1 kWh di elettricità in circa 1 kWh di calore, quindi ha un COP pari a 1;
• una caldaia a condensazione a metano ha un rendimento vicino al 100% riferito al potere calorifico del gas, ma non può superarlo;
• una pompa di calore moderna lavora tipicamente con COP compresi tra 3 e 5, a seconda della tecnologia e delle condizioni.

Accanto al COP esistono altre sigle che è utile conoscere, perché compaiono spesso nelle schede tecniche e nelle etichette energetiche.

La distinzione più importante è quella tra valori istantanei e valori stagionali. Il COP fotografa il comportamento della macchina in un preciso momento, con temperature definite. Lo SCOP, invece, tiene conto di come varia il clima durante l'inverno ed è quindi un indicatore più realistico dei consumi che si avranno in bolletta.

Il COP si calcola dividendo la potenza termica resa dalla pompa di calore per la potenza elettrica assorbita nello stesso momento. Entrambi i valori vanno espressi nella stessa unità di misura, di solito kW.

Un esempio pratico rende tutto più chiaro. Se una pompa di calore fornisce 8 kW di calore all'impianto e nel frattempo assorbe 2 kW dalla rete elettrica, il suo COP è 8 diviso 2, cioè 4.

Il dato riportato in scheda tecnica, però, non nasce da una misura qualsiasi. I produttori lo ricavano in laboratorio seguendo la norma europea EN 14511, che fissa condizioni di prova standard per rendere confrontabili i diversi modelli. Per questo il COP è sempre accompagnato da una sigla che indica le temperature di riferimento:

• A7/W35: aria esterna a 7 °C e acqua in uscita verso l'impianto a 35 °C, la condizione più citata per le pompe di calore aria-acqua;
• A2/W35: aria esterna a 2 °C, utile per capire il comportamento nelle giornate più fredde;
• B0/W35: fluido proveniente dalle sonde nel terreno a 0 °C, tipica delle pompe di calore geotermiche;
• W10/W35: acqua di falda a 10 °C, usata per le macchine acqua-acqua.

La lettera indica la fonte di calore (A per aria, B per brine, cioè il fluido delle sonde geotermiche, W per acqua), il numero la sua temperatura. Il secondo valore si riferisce sempre all'acqua inviata ai terminali di casa.

Quando si confrontano due modelli, quindi, è fondamentale verificare che i COP siano dichiarati nelle stesse condizioni. Un Coefficiente di Prestazione di 4,5 misurato a A7/W35 non è paragonabile a un COP di 3,5 misurato a A2/W55: il secondo potrebbe appartenere a una macchina più efficiente.

Per stimare i consumi annui conviene invece partire dallo SCOP, calcolato secondo la norma EN 14825 su tre zone climatiche europee di riferimento (media, calda e fredda). Il ragionamento è semplice: si divide il fabbisogno termico annuo della casa per lo SCOP.

A parità di fabbisogno, passare da uno SCOP di 3 a uno di 5 riduce di circa il 40% l'elettricità necessaria per riscaldare. È questo il motivo per cui, in fase di acquisto, l'efficienza stagionale pesa più del prezzo di listino.

Una pompa di calore moderna ha in genere un COP compreso tra 3 e 5, mentre i climatizzatori inverter di buona qualità raggiungono in riscaldamento valori stagionali tra 4 e 5. Il rendimento reale cambia molto in base alla fonte da cui la macchina preleva il calore.

Le fonti più stabili, come il terreno e l'acqua di falda, garantiscono efficienze più alte perché la loro temperatura varia poco durante l'anno. L'aria esterna, invece, si raffredda proprio quando serve più calore, e questo abbassa le prestazioni nei mesi più rigidi.

I valori sono orientativi e possono variare da modello a modello: per un dato preciso fa sempre fede la scheda tecnica del produttore.

Il COP dei climatizzatori merita un approfondimento, perché è una delle ricerche più frequenti. Un condizionatore con funzione pompa di calore è a tutti gli effetti una pompa di calore aria-aria: d'estate sottrae calore alla casa, d'inverno lo preleva dall'aria esterna e lo cede agli ambienti. Per questo in etichetta trovi due indicatori distinti:

• lo SEER, che misura l'efficienza stagionale in raffrescamento;
• lo SCOP, che misura l'efficienza stagionale in riscaldamento.

Per i climatizzatori fino a 12 kW, l'etichetta energetica europea prevista dal Regolamento UE 626/2011 associa a ogni classe una soglia minima. Lo SCOP è riferito alla zona climatica media.

Un climatizzatore in classe A+++ in riscaldamento restituisce quindi, nell'arco della stagione, oltre 5 kWh di calore per ogni kWh elettrico consumato. È un rendimento che rende questi apparecchi una soluzione interessante anche come riscaldamento principale nelle zone dagli inverni miti.

Resta un limite fisico da tenere presente: il rendimento teorico massimo, detto COP di Carnot, dipende solo dalla differenza tra la temperatura della fonte e quella di mandata. Più questa differenza è ampia, più il COP massimo raggiungibile si abbassa, e le macchine reali ne raggiungono di solito una frazione compresa tra il 40% e il 60%.

Il Coefficiente di Prestazione dipende soprattutto dalla differenza di temperatura tra la fonte da cui la pompa preleva il calore e l'acqua (o l'aria) che invia agli ambienti. Meno lavoro deve fare il compressore per colmare questo salto termico, più il coefficiente sale.

I fattori che incidono di più sono questi:

• Temperatura esterna: nelle pompe aria-acqua e aria-aria il COP cala quando l'aria si raffredda, perché c'è meno calore da recuperare.
• Temperatura di mandata: più è bassa l'acqua richiesta dall'impianto, più la macchina lavora in modo efficiente.
• Tipo di terminali: pannelli radianti e ventilconvettori lavorano a basse temperature, i radiatori tradizionali spesso richiedono acqua più calda.
• Cicli di sbrinamento: con aria fredda e umida l'unità esterna può ghiacciare e deve sbrinarsi, consumando energia senza scaldare la casa.
• Dimensionamento: una macchina troppo piccola lavora al limite, una troppo grande si accende e spegne di continuo; in entrambi i casi l'efficienza ne risente.
• Isolamento dell'edificio: una casa che disperde poco calore può essere scaldata con acqua a temperatura più bassa.

La temperatura di mandata è la leva più importante. Come regola indicativa, ogni grado in meno nell'acqua inviata all'impianto può migliorare il COP di qualche punto percentuale, spesso stimato intorno al 2-3%.

Abbinare una pompa di calore a radiatori tradizionali, quindi, è possibile ma comporta un rendimento inferiore. In questi casi può valere la pena sostituire alcuni caloriferi con modelli più ampi o migliorare l'isolamento, così da abbassare la temperatura di lavoro.

Per migliorare il COP dell'impianto esistente, invece, ci sono alcuni accorgimenti alla portata di tutti:

1. Impostare la temperatura di mandata più bassa possibile, sfruttando la curva climatica che la adatta in automatico al meteo.
2. Mantenere una temperatura interna costante, evitando lunghi spegnimenti seguiti da riaccensioni alla massima potenza.
3. Installare l'unità esterna in una posizione arieggiata, lontana da ostacoli e protetta da neve e accumuli di foglie.
4. Pulire periodicamente filtri e batterie di scambio, e programmare la manutenzione con un tecnico qualificato.
5. Preferire modelli con compressore inverter, che modulano la potenza invece di funzionare a scatti.
6. Valutare interventi sull'involucro, come infissi più performanti o cappotto termico, che riducono il fabbisogno di calore.

Il COP indicato in scheda tecnica è un ottimo punto di partenza per scegliere, ma il rendimento reale si costruisce con una buona progettazione e un uso consapevole. Una pompa di calore ben dimensionata, abbinata a terminali a bassa temperatura e a un edificio efficiente, può avvicinarsi molto ai valori dichiarati e ridurre in modo concreto i consumi in bolletta.