Serbatoi scaldacqua o boiler di accumulo

Vediamo quali elementi prendere in considerazione quando si decide di installare un serbatoio di accumulo per acqua calda al servizio di una caldaia per produrre acqua sanitaria o alimentare un impianto di riscaldamento.

Un boiler scaldacqua della Rotex
Un boiler scaldacqua della Rotex

Il serbatoio di accumulo è necessario quando si ha a che fare con impianti di riscaldamento a combustibile solido come la legna oppure con impianti solari, perché non è possibile con una caldaia a legna oppure con un impianto a pannelli solari scaldare l'acqua a comando come invece si può fare con una caldaia a gas o a gasolio (di notte il sole non c'è e una caldaia a legna ci mette un po' di tempo per avviarsi e necessita di essere caricata periodicamente).

Si tratta quindi di installare in questi casi, un accumulatore termico pronto ad erogare acqua calda quando necessario.

Boiler scaldacqua della Rotex visto in sezione
Boiler visto in sezione.


Accorgimenti di progettazione

Quando si progetta uno di questi apparecchi occorre tenere presente alcuni accorgimenti. L'ingresso di acqua fredda non deve provocare turbolenze nella massa d'acqua presente nel boiler, lasciando possibilmente inalterata la stratificazione dell'acqua, più calda in alto e più fredda in basso. Quindi il tubo di ingresso dell'acqua fredda è bene sia posto verso il fondo del boiler.

Il tubo di prelievo dell'acqua calda deve essere posto in alto.

Lo scambiatore di calore deve essere alimentato da una fonte termica non contaminante per evitare che un eventuale perdita dallo scambiatore di calore , dovuta ad un buco, possa contaminare l'acqua destinata all'uso umano nel caso si destini il boiler alla produzione di acqua calda sanitaria.

La temperatura all'interno del serbatoio deve essere mantenuta intono ai 60 gradi centigradi, nè più nè meno. Evitare di scendere sotto tale valore per evitare la proliferazione batterica all'interno del serbatoio che può provocare la legionella una malattia letale in diversi casi che si diffonde a temperature di 40 gradi centigradi. Si consiglia inoltre di non salire oltre i 65 gradi centigradi perché a quella temperatura inizia il fenomeno della precipitazione del calcare all'interno del serbatoio e ciò può accorciare la vita del serbatoio in quanto il calcare è spesso responsabile di corrosione.

Il serpentino dello scambiatore di calore deve estendersi verso il fondo del serbatoio dove in genere si depositano le fanghiglie e dove è più facile che si formino colonie batteriche per via dell'acqua più fredda stratificata verso il basso, perché il suo calore deve poter uccidere eventuali batteri.

A tal proposito è bene che l'accumulo preveda la possibilità di scarico in modo agevole per esigenze di manutenzione.

All'interno del serbatoio poi ci vuole una sonda termostatica che azioni la pompa del riscaldamento quando la temperatura dell'acqua nell'accumulo scende sotto i 55 gradi centigradi, per poterla riportare a temperatura di regime di 60-65 gradi e non di più. Il rilevamento della temperatura dell'acqua nel boiler deve avvenire in posizione baricentrica rispetto allo scambiatore. Ciò significa che il sensore di temperatura non va posto troppo in basso e nemmeno troppo in alto rispetto allo scambiatore di calore.

Perché, se il sensore è posto troppo in basso, il consumo di acqua calda provoca l'immissione di acqua fredda dal basso e il sensore sarà sempre eccitato per essere in zona acqua fredda fino ad arrivare a scaldare troppo l'acqua. Se troppo in altro, si rischia di attivare la pompa di riscaldamento in ritardo, quando l'accumulo è vuoto di calore, con il rischio di determinare delle "ondate" di acqua fredda nel circuito dell'acqua calda sanitaria.

Nei grossi impianti di distribuzione dell'acqua calda sanitaria entra in gioco in certi casi l'anello di ricircolo. Si tratta di un anello che serve a consentire il tempestivo afflusso di acqua calda ai rubinetti quando richiesta.

L'anello di ricircolo dell'impianto crea sempre un grosso problema alla stratificazione dell'acqua nel boiler e uno spreco energetico. Bisogna cercare di evitare che l'acqua di ricircolo vada a raffreddare strati di acqua calda che poi vanno riscaldati di nuovo.

Per evitare questo si usano vari accorgimenti. Uno di questi è quello di immettere l'acqua di ricircolo nel boiler attraverso una tubazione verticale di diametro maggiorato e dotata di feritoie, questo sia per ridurre al minimo la velocità dell'acqua e sia per consentire all'acqua di immettersi in uno strato d'acqua della stessa temperatura e densità (l'acqua fredda è più densa dell'acqua calda e tende ad affondare).

Nel caso di serbatoi in cui più fonti termiche contribuiscono alla formazione dell'acqua calda come caldaia a legna, a gas, impianto solare, ecc, si preferirà sistemi basati sulla stratificazione dell'acqua dovuta alla variazione di densità con l'aumentare della temperatura e sullo scambio termico collocato in opportune posizioni.

La soluzione più semplice consiste nell'adozione di un serbatoio scaldacqua con due scambiatori: quello più in basso destinato allo scambio con un fonte energetica di tipo solare, quello superiore alimentato da una caldaia, in genere a gas o a gasolio o da una resistenza elettrica . In alcuni casi gli scambiatori di calore sono tre, dove il terzo scambiatore in genere posto tra gli altri due è alimentato da una fonte di energia alternativa come una caldaia a legna o a pellets o a cippato.

In questo modo il serpentino più in basso alimentato dall'impianto solare fornirà al sistema una parte di energia che non dovrà più fornire il secondo serpentino posto più in alto, il quale fornirà solo la differenza di energia tra quella di fabbisogno e quella già ricevuta dal sistema solare. Idem per il terzo serpentino.

Boiler con impianto solare


boiler a stratificazione per impianti solari
Boiler della Rotex a stratificazione per impianti solari.


Spesso questi scaldacqua vengono abbinati con impianti solari collegati alla caldaia tradizionale e dispongono di più serpentini. In questo caso occorre scegliere il boiler accumulatore con una certa oculatezza e fare attenzione al baricentro termico, cioè alla temperatura alla quale i due impianti entreranno in funzione e alla posizione in cui vengono posizionati gli attacchi degli scambiatori di calore a serpentina all'interno dell'accumulatore che sarà diversa a seconda dei casi ai quali il boiler sarà collegato: se ad una o più caldaie in abbinamento ad un impianto solare o meno.

Negli scaldacqua progettati per la stratificazione, in genere, lo scambiatore di calore riscalda l'acqua a partire dagli strati più bassi. Il serpentino dello scambiatore può essere circondato da una camicia con feritoie per convogliare l'acqua riscaldata verso l'alto. In questo modo, l'acqua esce in corrispondenza di uno strato d'acqua alla sua stessa temperatura e densità. L'integrazione di calore avviene soltanto quando necessario e nella zona più alta del boiler per mezzo di una fonte energetica ausiliaria.

Per maggiori informazioni sulla corretta progettazione e modalità di collegamento dei boiler ad accumulo alimentati da fonti di energia diverse, nonché le norme di sicurezza da adottare, consiglio la lettura del testo: "Manuale degli impianti termici e idrici", edizioni Tecniche Nuove.