Calcolatore di Carico Elettrico

Calcolatore del carico elettrico e della potenza di allacciamento

Lo strumento somma i carichi di un'abitazione — superficie, cucina, lavanderia, produzione di acqua calda, climatizzazione e ricarica del veicolo elettrico — e restituisce il carico di servizio in VA e kW, la corrente corrispondente, la taglia di quadro consigliata, la capacità residua e le sezioni dei conduttori di alimentazione.

Nota sulla taratura. Il calcolatore applica integralmente il NEC (NFPA 70) articolo 220.82, il metodo opzionale statunitense per le case unifamiliari, su una rete 120/240 V a fase divisa, e ricava le sezioni dalla Tabella NEC 310.12 in AWG. L'Italia lavora a 230 V monofase o 400 V trifase, dimensiona per potenza contrattuale in kW e non per ampere di quadro, e applica la CEI 64-8 con le portate CEI-UNEL 35024. I due sistemi rispondono a domande diverse: il risultato in ampere non è trasferibile, il metodo di somma dei carichi sì.

Ampere di quadro contro kW di contratto

Negli Stati Uniti l'utenza domestica non ha un limitatore: il distributore fornisce quanto serve e il vincolo è la taglia dell'interruttore generale, 100, 150, 200 o 400 A. Il calcolo NEC 220.82 serve a scegliere quella taglia e la sezione del montante.

In Italia il vincolo è contrattuale e fisico insieme: il contatore elettronico è tarato sulla potenza impegnata, e la potenza disponibile è quella impegnata maggiorata del 10%. Superata in modo prolungato, il contatore stacca. Il dimensionamento serve quindi a scegliere il valore di contratto, non un interruttore.

corrente monofase   = potenza in W / (230 x fattore di potenza)
corrente trifase    = potenza in W / (400 x 1,732 x fattore di potenza)
potenza disponibile = potenza impegnata x 1,1

Le sezioni sono indicative: vanno verificate sulla portata del cavo secondo CEI-UNEL 35024, sul tipo di posa e sulla caduta di tensione ammessa, che su montanti lunghi è spesso il parametro dimensionante. Oltre i 6 kW il distributore richiede di norma l'alimentazione trifase.

La sequenza di calcolo NEC 220.82

Cinque passi in ordine, dove il risultato di ciascuno alimenta il successivo:

carico di illuminazione = superficie climatizzata in m2 x 32,3 VA/m2
carico base             = carico di illuminazione + prese cucina + circuito lavanderia
carico generale totale  = carico base + somma delle targhe degli apparecchi fissi
domanda netta           = 10.000 + 0,40 x (carico generale totale - 10.000)
carico di servizio      = domanda netta + max(raffrescamento, riscaldamento)
corrente di servizio    = carico di servizio / 240

I 32,3 VA/m² corrispondono ai 3 VA per piede quadrato del codice; i circuiti prese di cucina valgono 1.500 VA ciascuno con un minimo di due, la lavanderia altri 1.500 VA. Il coefficiente 0,40 sulla quota oltre i 10.000 VA è il cuore del metodo: è la diversità, cioè il riconoscimento che non tutto funziona insieme. Riscaldamento e raffrescamento non sono cumulativi, e si conta solo il maggiore.

Esempio statunitense. Casa di 223 m² (2.400 pi²) tutta elettrica, con pompa di calore e wallbox da 48 A:

• Illuminazione: 223 × 32,3 = 7.200 VA; prese e lavanderia: 4.500 VA
• Apparecchi fissi: cucina 12.000 + scaldacqua 4.500 + asciugatrice 5.000 + lavastoviglie, tritarifiuti e microonde 3.200 + wallbox 11.520 = 36.220 VA
• Carico generale totale: 47.920 VA
• Domanda netta: 10.000 + 0,40 × 37.920 = 25.168 VA
• Climatizzazione: pompa di calore con 10 kW di resistenze, 10.000 + 0,75 × 5.000 = 13.750 VA, che prevale sul raffrescamento
• Carico di servizio: 38.918 VA, cioè 162 A a 240 V, quindi quadro da 200 A

Lo stesso edificio calcolato all'italiana

In Italia lo stesso fabbricato si dimensiona sommando le potenze nominali e applicando un coefficiente di contemporaneità, che per il residenziale sta fra 0,3 e 0,5.

potenza installata   = somma delle potenze nominali di tutti gli apparecchi
potenza contrattuale = potenza installata x coefficiente di contemporaneita

Sommando illuminazione, piano a induzione, forno, lavatrice, lavastoviglie, asciugatrice a pompa di calore, scaldacqua, pompa di calore da 4 kW, wallbox da 3,7 kW e prese varie si arriva a circa 28 kW installati. Con un coefficiente di 0,35 la potenza contrattuale risulta di 9,8 kW, quindi un contratto da 10 kW trifase, pari a 14 A per fase.

Il confronto è il dato interessante: 38,9 kVA nel calcolo statunitense contro circa 10 kW nel dimensionamento italiano, a pari edificio e pari servizi. La differenza non nasce dalle norme ma da tre fatti concreti: la tensione doppia dimezza le correnti, gli apparecchi europei sono a pompa di calore o a gas dove quelli statunitensi sono a resistenza, e il limitatore del contatore impone di fatto un uso sequenziale dei carichi che negli Stati Uniti nessuno è obbligato a rispettare.

Dalle sezioni AWG ai millimetri quadrati

La conversione serve a leggere un elaborato statunitense, non a progettare: le portate NEC sono tabellate su ipotesi di posa e temperatura proprie, e la verifica italiana va rifatta con la CEI-UNEL 35024 e con il coordinamento fra protezione e cavo secondo CEI 64-8.

Ricarica del veicolo elettrico

È il carico che oggi manda fuori scala i contratti domestici italiani. Una wallbox da 3,7 kW su un contratto da 3 kW non è utilizzabile: assorbe da sola più della potenza disponibile. Le strade praticabili sono tre: l'aumento di potenza a 6 kW monofase, sufficiente per una wallbox da 3,7 kW, o a 10 kW trifase per una da 7,4 o 11 kW, con un costo una volta tantum e una quota fissa più alta secondo le condizioni regolate da ARERA; la gestione dinamica del carico, il DLM integrato nella wallbox, che legge l'assorbimento istantaneo e riduce la corrente di ricarica invece di far staccare il contatore, equivalente funzionale del sistema EVEMS del NEC 625.42 e soluzione più economica; oppure il relè di sgancio prioritario sui carichi non critici, tecnica già usata in Italia per forno e piano cottura.

L'infrastruttura di ricarica è trattata dalla sezione 722 della CEI 64-8, che impone fra l'altro protezione differenziale dedicata e prescrizioni sul tipo di dispositivo in funzione del modo di ricarica.

Obblighi italiani che il calcolatore non conosce

• D.M. 37/2008. Per una singola unità abitativa il progetto redatto da un professionista iscritto all'albo è obbligatorio quando la potenza impegnata supera i 6 kW oppure quando la superficie supera i 400 m². È la ragione per cui il salto da 6 a 10 kW non è solo una pratica commerciale con il venditore.
• Dichiarazione di conformità. Ogni intervento sull'impianto si chiude con la DiCo rilasciata dall'installatore abilitato, con allegati obbligatori. Senza, l'impianto è irregolare a prescindere dalla correttezza del calcolo.
• CEI 64-8, parte residenziale. Definisce livelli prestazionali e prescrive un numero minimo di circuiti e di punti presa in funzione della superficie dell'abitazione. Quei minimi sono imposti dalla norma, non ricavati da un calcolo di potenza: un'abitazione può stare in 3 kW di contratto e avere comunque l'obbligo di più circuiti separati.
• CEI 0-21 per chi aggiunge fotovoltaico o accumulo, che è il caso più frequente in cui la potenza contrattuale viene rivista.

Domande frequenti

Quanti kW di contratto servono per una casa?

Con riscaldamento a gas e senza auto elettrica, 3 kW bastano ancora per un appartamento di media dimensione. Con piano a induzione o scaldacqua elettrico si passa a 4,5 o 6 kW. Con pompa di calore per la climatizzazione, oppure con una wallbox, il riferimento realistico è 6 kW monofase o 10 kW trifase. Il calcolatore, tarato sul modello statunitense, restituirà comunque un valore in ampere su 240 V: va riletto come kVA e poi confrontato con questi gradini.

Perché il risultato in ampere è tanto più alto di quello che mi aspetto?

Perché il calcolo è riferito a 240 V e a un parco apparecchi a resistenza elettrica. Un carico di 38,9 kVA vale 162 A su rete statunitense e 169 A su una monofase italiana a 230 V, ma quella stessa casa in Italia non arriva a 39 kVA: gli apparecchi assorbono meno e la contemporaneità reale è più bassa. Il numero in ampere non è un errore, è la risposta a una domanda diversa.

Posso installare una wallbox senza aumentare la potenza?

Solo con la gestione dinamica del carico e accettando tempi di ricarica variabili. Su un contratto da 3 kW una wallbox da 3,7 kW resta inutilizzabile in pratica; su 6 kW funziona se il DLM riduce la corrente quando entrano in funzione forno o piano cottura. Il calcolo va fatto sulla potenza disponibile, cioè la impegnata più il 10%.

Che differenza c'è fra VA e watt?

I watt misurano la potenza attiva effettivamente assorbita, i VA la potenza apparente, cioè il prodotto di tensione e corrente. Per i carichi resistivi — resistenze, forni, scaldacqua — i due valori coincidono e il metodo NEC li tratta come equivalenti. Per motori, compressori e alimentatori il fattore di potenza li separa, e il conduttore va dimensionato sui VA. In Italia i contratti domestici sono espressi in kW e il fattore di potenza per il residenziale è assunto prossimo a uno.