Pompa di calore e fotovoltaico: dimensionamento, autoconsumo, accumulo e gestione

Abbinare pompa di calore e fotovoltaico può ridurre i prelievi dalla rete, ma i due impianti non si dimensionano sommando due cataloghi. La pompa richiede più energia durante le giornate fredde, quando la produzione solare è spesso inferiore; i pannelli producono soprattutto nelle ore centrali, mentre riscaldamento e acqua calda possono servire anche al mattino e alla sera.

Il progetto efficace parte quindi da tre profili: fabbisogno termico dell’edificio, assorbimento elettrico della pompa alle diverse condizioni e produzione fotovoltaica mensile e oraria. Solo dopo si valutano potenza dei moduli, batteria, accumulo termico, contatore e logiche di comando. Il risultato non è una casa “senza bollette”, ma un sistema nel quale comfort, efficienza e autoconsumo sono misurabili.

Perché il bilancio annuale non basta

Dire che la casa consuma 7.000 kWh e che il fotovoltaico produce 7.000 kWh non dimostra l’autosufficienza. Se la produzione avviene a maggio e il consumo aggiuntivo della pompa a gennaio, la rete assorbe l’eccedenza in un periodo e fornisce energia nell’altro. Una batteria domestica sposta energia per alcune ore, non da estate a inverno.

Servono almeno dati mensili; per scegliere accumulo e controllo sono preferibili curve orarie o a intervalli più brevi. Il funzionamento dell’impianto fotovoltaico va letto insieme alle caratteristiche del generatore termico e dell’edificio.

Primo passo: dimensionare la pompa di calore

La potenza della macchina deriva dal carico termico di progetto, non dai metri quadrati moltiplicati per un coefficiente universale. La UNI EN 12831-1 definisce il metodo per il calcolo del carico termico di progetto. Vanno considerati involucro, ventilazione, temperatura esterna di progetto, apporti, terminali e regime di funzionamento.

La temperatura di mandata influenza fortemente il rendimento: un impianto radiante o ventilconvettori correttamente dimensionati possono lavorare a temperature inferiori rispetto a radiatori piccoli. Chi mantiene i termosifoni può approfondire la verifica della pompa di calore con radiatori; per sistemi a bassa temperatura è utile la guida ai pannelli radianti.

Dal calore richiesto ai kWh elettrici

Una stima preliminare del consumo per riscaldamento è:

E_el,risc = Q_risc / SCOP

dove Q_risc è il calore stagionale richiesto dall’impianto, espresso in kWh termici, e SCOP è il coefficiente di prestazione stagionale coerente con clima, mandata e macchina. Per l’acqua calda si esegue un calcolo separato, perché temperature e profilo d’uso sono diversi. La UNI EN 14825 disciplina le prestazioni stagionali, mentre la UNI EN 14511 tratta capacità e prestazioni alle condizioni di prova.

Esempio: 9.000 kWh termici per riscaldamento con SCOP 3,2 richiedono circa 2.813 kWh elettrici. Se l’acqua calda richiede 2.500 kWh termici e il COP medio dedicato è 2,8, si aggiungono circa 893 kWh. Con 350 kWh di raffrescamento e ausiliari, il sistema termico arriva a circa 4.056 kWh elettrici annui. È un esempio di metodo, non la previsione per qualunque casa.

Controllare il picco, non solo la media

Il contatore deve sostenere il funzionamento nelle condizioni gravose. Se al freddo di progetto servono 8 kW termici e il COP in quel punto è 2,5, il compressore assorbe indicativamente 3,2 kW, ai quali si sommano circolatori, sbrinamento, eventuale resistenza e carichi domestici simultanei. SCOP e consumo annuale non sostituiscono questa verifica.

Secondo passo: costruire il nuovo profilo elettrico

Alle bollette di almeno dodici mesi si aggiungono i consumi attesi della pompa, separati per riscaldamento, acqua calda e raffrescamento. Conviene registrare anche piano a induzione, auto elettrica, deumidificazione, piscina e altre utenze programmabili. Se l’impianto esiste già, i dati del contatore e del monitor della macchina sono più affidabili delle sole etichette.

Il profilo deve distinguere giorni feriali e festivi, stagioni, ore di presenza e temperatura esterna. Una macchina sovradimensionata può fare cicli brevi; una sottodimensionata o male integrata può ricorrere troppo agli ausiliari. Entrambi i casi alterano il consumo che si intende coprire con il sole.

Terzo passo: dimensionare il fotovoltaico sul sito

La potenza preliminare può essere stimata dividendo il consumo elettrico obiettivo per la producibilità specifica locale:

P_FV = E_obiettivo / Y_specifico

dove P_FV è la potenza in kWp, E_obiettivo i kWh annui scelti e Y_specifico i kWh prodotti annualmente da ogni kWp nella configurazione del sito. PVGIS del Joint Research Centre permette di stimare produzione mensile e annuale considerando posizione, orientamento, inclinazione e perdite.

Nell’esempio precedente, aggiungendo 3.000 kWh delle altre utenze si ottengono circa 7.056 kWh annui. Con una producibilità ipotetica di 1.200 kWh/kWp, il pareggio puramente annuale sarebbe 5,9 kWp. Non significa che 6 kWp alimentino direttamente tutta la pompa: bisogna confrontare produzione e carichi mese per mese. La guida al dimensionamento dei kWp fotovoltaici sviluppa rilievo, PVGIS, tetto, inverter e connessione.

Più pannelli o più autoconsumo?

Sovradimensionare rispetto ai consumi diurni aumenta produzione ed eccedenze, ma non necessariamente il valore economico di ogni kWh aggiuntivo. Limitare troppo l’impianto può invece lasciare inutilizzata superficie utile e non coprire futuri carichi elettrici. Il progetto deve dichiarare obiettivo, energia prodotta, quota autoconsumata, energia immessa e prelevata.

Autoconsumo e autosufficienza: due indicatori diversi

Il tasso di autoconsumo misura quanta produzione viene usata sul posto:

Autoconsumo = energia FV usata direttamente / produzione FV × 100

Il grado di autosufficienza misura invece quanta domanda totale è coperta dal fotovoltaico, direttamente o dopo accumulo:

Autosufficienza = energia FV usata / consumo totale × 100

Un impianto piccolo può autoconsumare quasi tutto ma coprire poco del fabbisogno. Un impianto grande può aumentare l’autosufficienza e contemporaneamente ridurre la percentuale autoconsumata. Per intervallo temporale, l’energia solare assegnabile alla pompa non supera il valore minore fra eccedenza fotovoltaica e assorbimento della macchina.

Come aumentare la coincidenza fra sole e pompa

Accumulo termico: quanti kWh contiene davvero?

L’energia sensibile contenuta nell’acqua si stima con:

Q = 1,163 × V × ΔT / 1000

dove Q è in kWh termici, V è il volume in litri e ΔT l’aumento di temperatura in °C. Duecento litri riscaldati di 10 °C accumulano circa 2,33 kWh termici. Con COP 3 corrispondono a circa 0,78 kWh elettrici assorbiti dal compressore, senza considerare dispersioni. Un serbatoio non deve essere ingrandito soltanto per “consumare il fotovoltaico”: va verificato rispetto a portate, cicli, ACS, legionella e rendimento.

Batteria elettrica: capacità e potenza

La capacità utile in kWh indica quanta energia può essere spostata; la potenza in kW indica quanti carichi può sostenere nello stesso momento. Il dimensionamento parte dalle eccedenze giornaliere caricabili e dai consumi dopo il tramonto, non dai kWp dei pannelli. La guida al fotovoltaico con accumulo approfondisce collegamento AC/DC, backup, degrado e garanzia.

Inverter, pompa e sistema di gestione

Una vera gestione coordinata richiede segnali compatibili. Le soluzioni possibili vanno dal contatto pulito che abilita una funzione della pompa a protocolli digitali e sistemi di gestione energetica che leggono contatore, inverter, stato di carica, tariffe e previsioni. La dicitura “smart grid ready” non garantisce da sola che due apparecchi di marche diverse si scambino tutti i dati desiderati.

Prima dell’acquisto bisogna chiedere schema funzionale, variabili lette, comandi ammessi, comportamento in assenza di rete e responsabilità dell’integrazione. La guida all’inverter fotovoltaico spiega potenza, MPPT e compatibilità dell’architettura.

Monofase, trifase e potenza del contatore

Fotovoltaico, inverter, pompa e fornitura devono essere coordinati. Non basta che la somma delle potenze nominali sia inferiore a un numero: contano corrente di spunto, modulazione, ausiliari, resistenze, induzione e ricarica dell’auto. Il progettista elettrico verifica sezioni, protezioni, cadute di tensione, selettività, terra, limiti di immissione e regole del distributore.

Passare a trifase non è automaticamente necessario né automaticamente conveniente. Dipende da potenze, apparecchi scelti, distribuzione dei carichi e connessione. Anche il backup della batteria deve indicare quali circuiti alimenta e con quale potenza: un fotovoltaico ordinario si disconnette durante un blackout per sicurezza.

Il problema dell’inverno

Nel mese più freddo aumentano dispersioni, ore di riscaldamento e sbrinamenti, mentre le giornate sono più corte. L’energia annuale prodotta in estate non può essere attribuita contabilmente alla pompa come se fosse disponibile nello stesso istante. Il confronto deve mostrare almeno produzione FV, consumo della pompa, consumo totale, energia diretta, carica/scarica della batteria e prelievo per ciascun mese.

Per migliorare il risultato si può intervenire su involucro, temperatura di mandata, terminali, curva climatica, orientamento est-ovest quando coerente con il tetto, superficie fotovoltaica, accumulo e programmazione. Nessuna di queste misure sostituisce le altre per definizione.

Diagnosi: perché l’autoconsumo resta basso

Costi indicativi del sistema integrato

I prezzi dipendono da potenza, edificio, terminali, tetto, connessione, opere elettriche e idrauliche. Le fasce seguenti sono ordini di grandezza editoriali 2026, IVA e incentivi da verificare, e non vanno sommate senza un progetto.

Il confronto economico deve usare tariffe effettive, quote fisse, valorizzazione dell’energia immessa, manutenzione e vita utile. Il Portale Offerte ARERA aiuta a confrontare le offerte disponibili; per le agevolazioni occorre verificare regole e cumulabilità al momento dei lavori. La guida al Bonus fotovoltaico 2026 tratta la detrazione edilizia, mentre il GSE pubblica i requisiti specifici del Conto Termico 3.0 per fotovoltaico e accumulo installati insieme alla sostituzione con pompa di calore.

Cosa deve contenere il progetto e il preventivo

• carico termico di progetto e fabbisogni separati per servizio;
• temperature di mandata e potenza resa dai terminali;
• prestazioni della pompa alle condizioni di lavoro, modulazione e ausiliari;
• consumi elettrici esistenti e nuovi su base mensile e, se possibile, oraria;
• simulazione PVGIS, ombre, layout e producibilità mensile;
• produzione, autoconsumo, immissione e prelievo attesi;
• capacità utile e potenza della batteria, rendimento, cicli e garanzia;
• volume e funzione di bollitore o puffer, temperature e dispersioni;
• schema elettrico e idraulico, protezioni, contatore e picco simultaneo;
• logica di gestione, protocolli, priorità, modalità manuale e comportamento offline;
• rumore, condensa, antigelo, spazi di manutenzione e accessibilità;
• costi separati, pratiche, connessione, collaudo, monitoraggio e assistenza.

Domande frequenti

Quanti kW di fotovoltaico servono per una pompa di calore?

Non esiste un rapporto fisso. Si stimano prima i kWh elettrici della pompa con fabbisogno e rendimento stagionale, poi si sommano gli altri consumi e si confrontano con producibilità e profili temporali del sito.

Il fotovoltaico alimenta la pompa anche di notte?

Non direttamente. Di notte servono rete o batteria; un accumulo termico può anticipare una parte del calore nelle ore solari, entro i limiti di comfort ed efficienza.

Con 6 kWp posso azzerare il consumo della pompa?

Il bilancio annuale può avvicinarsi, ma non prova l’azzeramento dei prelievi. In inverno e nelle ore senza sole la produzione può non coincidere con la domanda.

Meglio batteria elettrica o puffer?

Servono funzioni diverse. La batteria alimenta più utenze e sposta elettricità; il puffer conserva calore e deve essere coerente con schema idraulico, volume minimo e temperature.

La batteria deve avere gli stessi kWh della pompa?

No. Si dimensiona sulle eccedenze caricabili, sui carichi da coprire dopo il tramonto, sulla potenza e sulla riserva desiderata, non sul consumo annuo della macchina.

Conviene far lavorare la pompa solo quando c’è sole?

Di norma no: comfort, antigelo e continuità hanno priorità. Si possono anticipare carichi flessibili, senza creare lunghi spegnimenti o setpoint inefficienti.

Alzare molto la temperatura aumenta l’autoconsumo?

Può assorbire più energia solare, ma riduce il COP e aumenta dispersioni. Va cercato un anticipo moderato, controllato e compatibile con impianto e comfort.

Serve aumentare la potenza del contatore?

Dipende dal picco simultaneo di compressore, resistenze, cucina, ricarica e altre utenze. La verifica va fatta sulle condizioni gravose, non sul consumo medio.

Un impianto trifase è sempre necessario?

No. Dipende da potenze, apparecchiature, connessione e distribuzione dei carichi. La scelta deve risultare dal progetto elettrico e dalle regole del distributore.

Il fotovoltaico funziona durante un blackout?

Un sistema connesso alla rete normalmente si disconnette. Per alimentare circuiti selezionati occorrono inverter, batteria, commutazione e protezioni predisposti per il backup.

Che dati deve mostrare il monitoraggio?

Almeno produzione FV, consumo totale, assorbimento della pompa, immissione, prelievo, carica e scarica. Temperature e COP stimato aiutano a capire se il controllo peggiora l’efficienza.

Gli incentivi rendono sempre conveniente l’abbinamento?

No. Riducono il costo iniziale se requisiti e cumulabilità sono rispettati, ma non correggono un dimensionamento errato. Prima viene la verifica tecnica ed economica senza automatismi.

Fonti tecniche e istituzionali

• Joint Research Centre, PVGIS: producibilità fotovoltaica mensile e annuale per il sito.
• UNI EN 12831-1:2018: calcolo del carico termico di progetto.
• UNI EN 14825:2022: prestazioni e coefficienti stagionali.
• UNI EN 14511-1:2022: termini e classificazione per condizionatori e pompe di calore.
• UNI/TS 11300-4:2016: fabbisogni di energia primaria e rinnovabile per i sistemi di generazione.
• Regolamento (UE) n. 813/2013: progettazione ecocompatibile degli apparecchi per riscaldamento.
• ARERA, Portale Offerte: confronto delle offerte di energia elettrica.
• GSE, requisiti Conto Termico 3.0: fotovoltaico e accumulo abbinati alla pompa di calore.
• GSE, regole tecniche dei sistemi di accumulo: integrazione, connessione e misura.
• ENEA, vademecum pompe di calore: requisiti tecnici e documentazione.

Guida aggiornata al 2026. Formule ed esempi servono al controllo preliminare e non sostituiscono diagnosi energetica, progetto termotecnico ed elettrico, verifica della connessione e preventivo specifico.