Cosa Sono I Serbatoi A Stratificazione
1) Cosa Sono I Serbatoi A Stratificazione
I serbatoi di accumulo a stratificazione sono componenti fondamentali in molti impianti termici moderni, sia domestici che industriali, e devono il loro nome a un fenomeno fisico molto semplice ma efficace: la stratificazione termica. In pratica, quando l’acqua calda e quella fredda si trovano nello stesso contenitore ma non vengono mescolate attivamente, tendono naturalmente a stratificarsi, ossia a disporre gli strati a seconda della densità, con l’acqua più calda in alto e quella più fredda in basso.
Questa stratificazione avviene perché la densità dell’acqua diminuisce con l’aumentare della temperatura. L’acqua calda, più leggera, tende quindi a salire verso l’alto, mentre quella fredda, più pesante, si accumula in basso. In un serbatoio progettato per favorire questa separazione, è possibile prelevare acqua calda dalla parte superiore del serbatoio anche se nella parte inferiore l’acqua è ancora relativamente fredda. Questo significa che, anche quando l’accumulo non è completamente riscaldato, si può comunque usufruire di acqua calda a temperatura elevata, ottimizzando comfort e prestazioni.
Il vantaggio non si limita al comfort: la stratificazione consente anche una gestione più efficiente delle fonti energetiche, perché si può immagazzinare calore proveniente da sorgenti diverse in un unico volume d’acqua, senza necessariamente doverle far interagire. Un classico esempio è un impianto in cui il serbatoio è collegato sia a una caldaia a gas sia a un impianto solare termico: la caldaia fornisce calore ad alta temperatura in modo puntuale e rapido, mentre i collettori solari producono calore a bassa temperatura ma in modo costante durante le ore di insolazione.
In un sistema ben progettato, il calore proveniente da queste fonti viene immagazzinato in modo ordinato grazie alla stratificazione, e può essere utilizzato in modo intelligente, prelevando solo dalla parte superiore il calore effettivamente necessario. Questo consente anche di massimizzare l’efficienza energetica dell’impianto nel suo complesso.
Negli ultimi anni, la crescente diffusione delle pompe di calore ha reso ancor più strategico l’impiego di questi serbatoi: le pompe, infatti, lavorano meglio in presenza di temperature di mandata contenute, e la stratificazione consente di usare al meglio il calore anche a bassa temperatura, senza sprecarlo.
2) I Serbatoi Con Serpentina Normale O A Superficie Maggiorata
All’interno dei serbatoi di accumulo può trovarsi una serpentina: una tubazione interna, generalmente in acciaio o rame, attraverso cui scorre il fluido termovettore caldo proveniente dalla fonte di calore (una caldaia, una pompa di calore o un collettore solare). Questa serpentina cede calore all’acqua presente nel serbatoio, riscaldandola senza che vi sia un contatto diretto tra i due fluidi.
Esistono essenzialmente due configurazioni: la serpentina normale e quella a superficie maggiorata. La scelta tra le due dipende strettamente dalla temperatura e portata del fluido scaldante.
La serpentina normale è sufficiente in presenza di una fonte di calore ad alta temperatura, come una caldaia tradizionale a gas metano o gasolio, che lavora tipicamente a 70-80°C. In questi casi, anche una superficie limitata consente un rapido trasferimento di calore all’acqua sanitaria o tecnica del serbatoio.
Quando invece si impiegano fonti a bassa temperatura, come un impianto solare termico o una pompa di calore (che opera generalmente fra i 45 e i 55°C), la superficie di scambio deve essere maggiore per garantire lo stesso apporto di energia. Una serpentina a superficie maggiorata consente di compensare la minore differenza di temperatura tra fluido scaldante e acqua da riscaldare.
Un’ulteriore alternativa è rappresentata dai serbatoi multisorgente, che prevedono più serpentine interne a quote diverse, ciascuna alimentata da una diversa fonte. Per esempio, la serpentina inferiore può essere collegata ai pannelli solari, mentre quella superiore a una caldaia. In questo modo si sfrutta prima l’energia gratuita e rinnovabile del sole e solo successivamente, se necessario, l’energia fossile.
In fase di progettazione, un buon tecnico può anche calcolare la superficie ottimale della serpentina, tenendo conto delle specifiche condizioni operative: temperatura media del fluido vettore, capacità termica richiesta, tempo di risposta e tipologia dell’utenza. Questo approccio permette di personalizzare il sistema per ottimizzare rendimento, comfort e risparmio.
3) I Vantaggi Dei Serbatoi Di Accumulo Per Le Caldaie A Gas
Le caldaie murali a gas, soprattutto nei modelli a condensazione, sono molto diffuse nelle abitazioni italiane. Tuttavia, in presenza di elevate richieste di acqua calda sanitaria, queste caldaie possono andare in difficoltà, specie se si tratta di modelli a produzione istantanea. È proprio in questi casi che l’aggiunta di un serbatoio di accumulo può fare una differenza sostanziale.
Il primo grande vantaggio è la capacità di affrontare i picchi di consumo. In una situazione in cui si aprono contemporaneamente più rubinetti (come succede spesso in case con più bagni), oppure quando si utilizza un idromassaggio, una doccia doppia o altri sistemi di prelievo intensivo, una caldaia istantanea può non riuscire a tenere il passo. Con un serbatoio da 50 litri, una caldaia da 28 kW che normalmente eroga 13 litri/minuto può fornire fino a 17 litri/minuto per circa 10 minuti, come se fosse una caldaia molto più potente.
Il secondo beneficio è la stabilità della temperatura. L’acqua contenuta nel serbatoio viene mantenuta costante a una temperatura prestabilita. Questo significa che durante la doccia, per esempio, non si sperimentano fastidiosi sbalzi termici dovuti a variazioni di portata o accensione intermittente della caldaia. In pratica, il comfort percepito è nettamente superiore.
Dal punto di vista dell’installazione, esistono soluzioni a muro o a basamento, verticali o orizzontali, che si adattano sia alle caldaie murali compatte sia a quelle più ingombranti da centrale termica. Alcuni serbatoi sono anche dotati di scambiatori a piastre, che migliorano l’efficienza di scambio termico tra fluido e acqua sanitaria.
Infine, i serbatoi di accumulo possono ridurre il numero di accensioni e spegnimenti della caldaia, con un duplice vantaggio: da un lato si allunga la vita utile del generatore, e dall’altro si abbattono i consumi, perché ogni ciclo di accensione consuma più gas del mantenimento a regime.
4) Le Caldaie A Produzione Istantanea E Quelle Ad Accumulo
Nel mercato domestico, quando una caldaia è destinata a coprire sia il riscaldamento ambientale sia la produzione di acqua calda sanitaria, si parla di caldaie combinate, che si distinguono in due grandi famiglie: a produzione istantanea e ad accumulo.
Le caldaie a produzione istantanea sono le più diffuse nelle abitazioni di piccole e medie dimensioni. In esse l’acqua calda viene prodotta solo al momento del bisogno: quando si apre il rubinetto dell’acqua calda, la caldaia si accende e inizia a riscaldare l’acqua che scorre attraverso uno scambiatore. Il vantaggio di questo sistema è la compattezza e il minor costo, ma lo svantaggio è che in presenza di più utenze attive o richieste elevate, la portata può risultare insufficiente, e la temperatura può fluttuare.
Le caldaie ad accumulo, invece, integrano un vero e proprio boiler interno (di solito da 60 a 200 litri), che viene mantenuto in temperatura grazie al lavoro programmato della caldaia. Questo significa che l’acqua calda è subito disponibile in grandi quantità e con una temperatura stabile. Rispetto agli scaldabagni elettrici, che impiegano 2-3 ore per portare a temperatura un serbatoio da 100 litri, una caldaia ad accumulo impiega in media solo 10-15 minuti.
Queste caldaie sono particolarmente indicate in abitazioni di grandi dimensioni, dove convivono più persone, oppure dove sono installati dispositivi sanitari ad alto assorbimento come vasche idromassaggio, docce multifunzione o sanitari di design.
La tecnologia a condensazione, ormai obbligatoria per le nuove installazioni secondo le direttive europee (Direttiva ErP 2018), è perfettamente compatibile sia con modelli a produzione istantanea che ad accumulo, ma solo questi ultimi garantiscono prestazioni sanitarie elevate con massimo comfort termico.
5) Quando Usare Un Serbatoio Di Accumulo Del Calore
Il serbatoio di accumulo del calore è un componente fondamentale in molte configurazioni impiantistiche moderne, ma non sempre è necessario. La sua utilità dipende strettamente dal tipo di generatore, dalla modalità d’uso e dalla configurazione dell’impianto.
Nel caso delle caldaie a pellet, ad esempio, se la potenza della caldaia è ben dimensionata rispetto alla potenza richiesta dagli impianti di emissione (radiatori, pavimento radiante, ecc.), il serbatoio non è indispensabile. Tuttavia, quando si lavora con caldaie a legna, la situazione cambia radicalmente: poiché la legna brucia con dinamiche non sempre controllabili, e la caldaia spesso lavora a potenza massima, è necessario disaccoppiare la produzione di calore dal consumo. Ecco quindi che un serbatoio di accumulo funge da volano termico, immagazzinando il calore prodotto in eccesso per poi rilasciarlo gradualmente, evitando sovratemperature o sprechi.
Nel caso di impianti ibridi, dove il calore viene fornito da fonti differenti (caldaia, pompa di calore, solare termico, stufa a pellet), il serbatoio di accumulo è fondamentale. In particolare, quello a stratificazione permette di coordinare in modo intelligente tutte le fonti, utilizzando ciascuna nella sua fascia ottimale di efficienza. Il calore solare, ad esempio, viene immagazzinato nella parte bassa del serbatoio, mentre la caldaia può intervenire solo nella parte alta, risparmiando energia.
Anche in edifici dotati di pompe di calore aria-acqua o geotermiche, l’uso di un serbatoio di accumulo (spesso detto puffer) consente di migliorare il rendimento stagionale, perché permette alla pompa di calore di lavorare più a lungo in condizioni stabili, evitando cicli brevi che ne compromettono la durata e il COP medio.
Oggi i migliori impianti sono progettati con logiche smart, gestite da centraline elettroniche evolute che monitorano le temperature di ogni zona del serbatoio, attivando le diverse fonti solo quando necessario. In questo modo, si ottiene massima efficienza e minime emissioni, rendendo l’intero sistema modulare, scalabile ed ecologico.
