Che cosa sono i cicli brevi e perché consumano senza scaldare?
Un ciclo breve è un'accensione che dura pochi minuti e finisce prima che la macchina entri a regime. Il compressore parte, l'acqua dell'impianto sale al valore impostato, la regolazione stacca. L'acqua si raffredda e si riparte. Il calore consegnato alla casa è poco, e ogni ripartenza riporta la macchina fuori dalle condizioni stabili in cui rende meglio.
La ciclicità ha un costo riconosciuto anche dalle regole di prodotto europee, quelle che stanno dietro all'etichetta energetica. Il Regolamento (UE) 813/2013, allegato I, punto 44, definisce il coefficiente di degradazione Cdh come "la misura della perdita di efficienza dovuta alla ciclicità degli apparecchi a pompa di calore per il riscaldamento d'ambiente", e stabilisce che se il costruttore non lo misura il valore da usare è 0,9. È un parametro di calcolo del rendimento stagionale e non una diagnosi del tuo impianto, ma dice una cosa utile: la ciclicità entra nel conto già nelle prove di laboratorio.
Lo stesso regolamento, fra i dati tecnici obbligatori, prevede una voce di consumo per il "modo termostato spento": anche a macchina ferma ma pronta c'è un assorbimento dichiarato. Se i termini tecnici non ti sono familiari, trovi pompa di calore, inverter e SCOP nel nostro glossario.
Perché succede soprattutto in primavera e in autunno?
Perché in quei mesi la casa chiede poco calore. Il fabbisogno cresce in proporzione a quanto la temperatura esterna sta sotto i 16 gradi: a 12 gradi fuori sono 4 gradi di scarto, a meno 5 sono 21. La macchina, invece, ha una potenza minima sotto la quale non scende. Quando quel minimo supera la richiesta, l'unico modo che ha di regolare è spegnersi.
Il metodo di calcolo europeo lo mette in formula. Il Regolamento (UE) 813/2013, allegato I, punto 23, definisce il coefficiente di carico parziale come la temperatura esterna meno 16 gradi, divisa per la temperatura di progetto meno 16 gradi. Tradotto: a 12 gradi esterni l'edificio chiede meno di un quinto del calore che chiede a meno 5. La macchina non si rimpicciolisce con la stagione, e nelle mezze stagioni diventa grande per il lavoro che ha.
Le mezze stagioni, poi, non sono un'eccezione: sono la parte più lunga della stagione. Nella stagione di riscaldamento di riferimento in clima medio, quella con cui si calcola lo SCOP dichiarato in etichetta, le ore totali sono 4.910. Di queste, 2.671 cadono con temperatura esterna fra 5 e 15 gradi, il 54 per cento. Le ore a meno 7 gradi o sotto, vicine alle condizioni di progetto, sono 73: l'1,5 per cento. Una macchina pensata solo sul picco di freddo lavora in condizioni scomode per più di metà della stagione.
Quali sono le cause dei cicli brevi?
Sette, e di solito ne agiscono due o tre insieme. La più frequente sta nell'impianto: troppa poca acqua in circolo, oppure un circuito chiuso dalle valvole di zona. Poi vengono il sovradimensionamento, una potenza minima più alta del fabbisogno, una macchina che non modula, una curva climatica tarata troppo in alto e un differenziale di regolazione troppo stretto.
| Causa | Come si riconosce | Che cosa si fa |
|---|---|---|
| Sovradimensionamento reale | I cicli brevi ci sono anche nelle giornate fredde, non solo nelle mezze stagioni | Si recupera con inerzia e modulazione; sostituire la macchina conviene solo nei casi estremi |
| Sovradimensionamento apparente a carico ridotto | D'inverno la macchina lavora bene, in primavera e autunno parte e si ferma | Si allunga il ciclo con accumulo inerziale e curva climatica più bassa |
| Potenza minima erogabile sopra il fabbisogno | Anche al minimo la macchina rende più di quanto serva in quel momento | Si verifica il campo di modulazione sulla scheda tecnica e si aggiunge inerzia |
| Macchina on-off invece di inverter modulante | Il compressore ha due stati: acceso e spento | Si lavora su volume d'acqua e differenziale; la modulazione non si aggiunge dopo |
| Contenuto d'acqua dell'impianto sotto il minimo | Lo scarto fra mandata e ritorno si chiude in pochi minuti | Si porta il volume sopra il minimo dichiarato dal costruttore, con un accumulo |
| Valvole di zona chiuse o circuito strozzato | La portata cala e a volte compare un errore di flusso | Si tiene aperto un circuito minimo, oppure si monta un by-pass differenziale |
| Taratura di curva climatica e differenziale | La mandata è più calda del necessario e la regolazione stacca su mezzo grado | Si abbassa la curva e si allarga il differenziale, senza toccare l'idraulica |
Le prime quattro righe riguardano la macchina e la scelta fatta a monte; le ultime tre riguardano l'impianto e la regolazione, e sono quelle su cui si interviene in giornata. Sul dimensionamento vale la pena capire da dove nasce il numero: ne abbiamo scritto a proposito del raffrescamento, dove lo stesso errore si misura in BTU di troppo, e il metodo di riferimento per il calcolo del carico è la UNI EN 12831.
Che cosa si misura per capire quale causa è?
Quattro numeri, e si prendono tutti in un sopralluogo. Il contenuto d'acqua dell'impianto, confrontato col minimo che chiede il manuale della macchina. La portata in riscaldamento. Il campo di modulazione dichiarato nella scheda tecnica. E gli avvii del compressore in un'ora, letti sul display o sulla centralina.
Il minimo di acqua non è un valore universale: lo scrive il costruttore, modello per modello. Nel manuale dell'installatore di una pompa di calore aria-acqua residenziale Daikin, per esempio, il volume d'acqua totale dell'impianto in riscaldamento deve superare i 20 litri escluso il contenuto dell'unità interna, e la portata minima in riscaldamento e sbrinamento è di 22 litri al minuto: sotto quel valore la macchina genera un errore di flusso e non scalda. Il numero del tuo impianto sta nel manuale del tuo modello, e cambia da macchina a macchina.
Lo stesso manuale aggiunge l'avvertenza che in pratica cambia il conto: quando la circolazione di ogni circuito è comandata da valvole, il volume minimo d'acqua va garantito "anche se tutte le valvole sono chiuse". Un impianto che sulla carta ha acqua a sufficienza può non averla nella condizione in cui i cicli brevi compaiono, cioè quando la casa è in temperatura e le valvole termostatiche si sono chiuse quasi tutte.
Se la macchina modula o lavora a tutto o niente lo dice la sua scheda tecnica. Il Regolamento (UE) 813/2013, allegato II, tabella 2, obbliga il costruttore a dichiarare fra i dati tecnici se il controllo della capacità è fisso o variabile. Lo stesso regolamento, all'allegato I, punto 36, lo definisce come la capacità della macchina di adattare la propria resa modificando la portata di almeno uno dei fluidi che servono al ciclo di refrigerazione, e dice quando si dichiara fisso: quando quella portata non si può modificare.
Negli impianti che seguiamo il numero che chiude più discussioni è proprio il contenuto d'acqua, e va contato nella condizione peggiore: con le valvole di zona chiuse, non con l'impianto tutto aperto. Prima di proporre un accumulo, lo contiamo.
Che cosa si fa per allungare i cicli?
Si aggiunge inerzia, si abbassa la temperatura richiesta, si tiene aperta una via all'acqua. Nell'ordine: un accumulo inerziale che porti il volume sopra il minimo, un circuito sempre in funzione o un by-pass differenziale che garantisca la portata, la regolazione sulla temperatura ambiente con modulazione della mandata, una curva climatica più bassa e un differenziale più largo.
La modulazione della temperatura di mandata è la leva che costa meno, quando la macchina ce l'ha. Il manuale Daikin citato sopra la descrive così: con la modulazione attiva, la temperatura di mandata desiderata viene abbassata o alzata in funzione della differenza fra temperatura ambiente effettiva e desiderata, e il risultato sono "meno cicli on/off", con meno rumore e più efficienza. È una voce di configurazione, non un componente da comprare: su molti impianti è la prima cosa da provare.
Sul lato idraulico la documentazione tecnica dei componentisti va nella stessa direzione. Caleffi, nel suo documento sugli schemi per impianti a pompa di calore aria-acqua, scrive che la macchina sbrina correttamente solo se sono garantiti una portata minima e un contenuto d'acqua minimo nell'impianto, e che occorre progettare una parte dei circuiti di riscaldamento sempre in funzione, separando primario e secondario con un by-pass o un separatore idraulico e inserendo un accumulo tampone sul ritorno del primario.
Un accumulo inerziale risolve, ma non è gratis: occupa spazio, va coibentato e aggiunge una dispersione. Per questo si dimensiona sulla differenza fra il volume che l'impianto ha già e il minimo che la macchina chiede, non a occhio. E se stai valutando interventi più profondi, i consumi reali di una pompa di calore li abbiamo messi in fila nell'articolo su quanto consuma e quanto costa in bolletta.
Cicli brevi o pompa che scalda poco: come si distinguono?
Dal momento in cui il problema compare e da che cosa fa la macchina. I cicli brevi si vedono nelle mezze stagioni, con la macchina che parte e si ferma e la casa più o meno in temperatura. Una pompa che scalda poco si vede nelle giornate fredde, con la macchina che gira a lungo senza arrivare al valore impostato. Sono due sintomi opposti e due cause diverse.
Il secondo caso lo abbiamo trattato a parte, in pompa di calore che scalda poco d'inverno. C'è poi un terzo sintomo che si confonde facilmente con i cicli brevi: la macchina che si ferma per qualche minuto quando fuori è freddo e umido, con vapore dall'unità esterna. Quello è lo sbrinamento ed è normale, lo spieghiamo in pompa di calore che si ghiaccia.
Che cosa guardiamo noi quando ci chiamano per questo?
Partiamo dall'impianto, non dalla macchina. Contiamo l'acqua in circolo nella condizione peggiore, leggiamo la portata e gli avvii del compressore, apriamo la scheda tecnica per vedere fin dove la macchina modula, e controlliamo come sono tarate curva climatica e differenziale. Solo dopo diciamo se serve un accumulo, un by-pass o una riprogrammazione. Spesso basta la riprogrammazione.
C'è anche una ragione formale per partire dal manuale. Il DPR 74/2013, all'articolo 7, stabilisce che il controllo e l'eventuale manutenzione dell'impianto termico sono eseguiti da imprese abilitate ai sensi del DM 37/2008, con le prescrizioni e la periodicità contenute nelle istruzioni dell'impresa installatrice; se quelle istruzioni non ci sono o non sono più reperibili, valgono quelle del fabbricante per lo specifico modello. Lo stesso articolo, al comma 5, impone il libretto di impianto per la climatizzazione. La scheda completa è nella nostra pagina sul DPR 74/2013.
Se preferisci non pensarci ogni stagione, la taratura e i controlli rientrano nel tagliando casa della pompa di calore; sugli impianti che seguiamo in continuità lavoriamo a canone, e i parametri li rivediamo al cambio di stagione. Se invece la macchina si è fermata del tutto e fa freddo, il percorso giusto è il pronto intervento.