Caldaia a combustibile solido e accumulo - come funzionano insieme

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Caldaia a combustibile solido funziona completamente diversamente rispetto alla caldaia a condensazione o alla caldaia elettrica. Mentre la fonte a gas o elettrica è in grado di regolare in modo fluido e quasi immediato la potenza in base alla richiesta attuale della casa – si accende, fornisce esattamente la quantità di calore richiesta dal sistema e si abbassa o si spegne – la caldaia a legna, carbone o gas di legna (caldaia a gasificazione) non può comportarsi in questo modo. Si carica una quantità di combustibile nella caldaia, si accende e da quel momento brucia seguendo la propria dinamica: inizialmente intensamente, con alta potenza e alta temperatura dei fumi, quindi gradualmente si abbassa, finché non si riduce a un cenere incandescente. Questo processo non si può spegnere con un pulsante né programmare in un preciso calendario orario, come invece avviene con le fonti di calore automatiche.

Proprio in questa differenza si cela il motivo per cui, in pratica, si consiglia sempre un accumulatore (spesso chiamato anche serbatoio di calore o serbatoio accumulatore) per ogni caldaia a combustibile solido di dimensioni maggiori. Non si tratta di un serbatoio per l'acqua calda sanitaria – questa si risolve con un serbatoio dedicato ACS o con un riscaldamento a passo. L'accumulatore è riempito con acqua di riscaldamento e la sua unica funzione è conservare il calore prodotto in quel momento dalla caldaia e rilasciarlo al sistema di riscaldamento in base a quanto la casa ne richiede veramente – quindi anche nel momento in cui la caldaia non brucia più. In questo articolo spiegheremo perché questa combinazione è praticamente indispensabile, come funziona l'accumulo dal punto di vista tecnico, come si può stimare il volume corretto del serbatoio e su cosa prestare attenzione durante la connessione, affinché la caldaia duri il più a lungo possibile.

Perché la caldaia a combustibile solido brucia diversamente rispetto alla caldaia a gas o alla fonte elettrica

Immagina una giornata tipica in stagione di riscaldamento. La caldaia a condensazione a gas reagisce a una diminuzione della temperatura in stanza o a un ordine della regolazione climatica praticamente immediatamente – aumenta la potenza del bruciatore al livello necessario, la mantiene finché serve e poi la riduce nuovamente o spegne completamente il bruciatore. L'intero processo dura secondi e si ripete diverse volte all'ora, esattamente in base al consumo di calore attuale in casa.

La caldaia a combustibile solido non può lavorare in questo modo. Quando si carica un mucchietto di legna o un secchio di carbone e il combustibile si accende, la potenza aumenta rapidamente nel giro di pochi minuti – nelle caldaie a gasificazione a legna addirittura molto bruscamente, perché il principio della gasificazione si basa appunto su un bruciamento intensivo ad alta temperatura nella camera di combustione. La potenza rimane per un certo tempo a un livello alto e infine diminuisce gradualmente, finché dal combustibile rimane solo cenere incandescente e il bruciamento si spegne. Questo ciclo – aumento, picco, spegnimento – non si può abbreviare né prolungare in base a ciò che la casa richiede in quel momento. La caldaia brucia come le permette la fisica e la chimica del bruciamento, non come vorrebbe la regolazione termostatica ambiente.

Se questa caldaia fosse collegata direttamente al circuito di riscaldamento senza alcun elemento intermedio, la casa riceverebbe nella prima fase di bruciamento molto più calore di quanto necessiti – i radiatori o il riscaldamento a pavimento si surriscalderebbero, nelle stanze sarebbe afoso e troppo caldo. Nella seconda fase, quando il combustibile sta finendo, la potenza invece calerebbe bruscamente al di sotto della richiesta della casa e la temperatura interna inizierebbe a scendere prima che si possa caricare nuovamente. Questo ciclo di surriscaldamento e raffreddamento è esattamente ciò che l'accumulatore deve prevenire.

Perché senza accumulatore il sistema di riscaldamento non funziona in modo efficiente

La maggior parte delle persone si rende conto per la prima volta del senso dell'accumulo solo quando prova a utilizzare una caldaia a combustibile solido senza di esso. Senza un serbatoio di calore, il proprietario è costretto a regolare la potenza della caldaia limitando l'apporto d'aria al focolare – quindi a soffocare il bruciamento, affinché la caldaia non produca più calore di quanto la casa stia consumando. Questo sembra logico, ma nella pratica questo approccio ha diversi effetti negativi:

Prima di tutto, il bruciamento soffocato è un bruciamento incompleto. Quando si limita l'apporto d'aria, il combustibile brucia a una temperatura inferiore e con un insufficiente apporto di ossigeno, il che conduce a una combustione incompleta. Si formano maggiori quantità di fumi, fuliggine e sostanze non bruciate, che si depositano nella camera di combustione, sullo scambiatore e nella canna fumaria. La caldaia deve essere pulita più frequentemente, il suo rendimento cala e aumenta il rischio di intasamento dei fori di ventilazione. Nelle caldaie a gasificazione a legna questo effetto è particolarmente evidente, perché la loro costruzione è appunto progettata per il bruciamento ad alta temperatura e ad alta potenza – appena la potenza viene artificialmente ridotta, la caldaia perde il senso del proprio principio.

In secondo luogo, il caricamento e lo spegnimento frequente del combustibile avviene in modo inefficiente. Una caldaia che brucia a piena potenza progettata, brucia il combustibile con un rendimento molto più alto rispetto a una caldaia costretta a bruciare a bassa potenza. Quando la caldaia ha la possibilità di consegnare il calore in eccesso all'accumulatore invece di dover soffocare il bruciamento, può lavorare appunto nel range di potenza per cui il produttore l'ha costruita e in cui raggiunge il miglior rapporto tra consumo di combustibile e calore prodotto.

In terzo luogo, il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti rappresentano uno shock termico per la caldaia stessa. Le rapide variazioni di temperatura dell'acqua nel corpo della caldaia stressano le saldature, le guarnizioni e lo stesso materiale dello scambiatore. Con una lunga operazione senza accumulo si riduce la durata della caldaia – il che è esattamente l'opposto di ciò che la maggior parte delle famiglie vorrebbe quando investe in una buona caldaia a combustibile solido.

Infine c'è anche il comfort operativo: senza accumulo il proprietario deve caricare molto più frequentemente e controllare praticamente in continuazione la caldaia, perché ogni quantità di combustibile deve essere consumata in un ritmo che corrisponda alla richiesta attuale della casa. Con un accumulatore sufficientemente grande invece si può bruciare una quantità completa di combustibile a piena potenza e il calore si consuma gradualmente dal serbatoio anche per diverse ore, durante le quali la caldaia non deve nemmeno bruciare.

Come funziona la caldaia a accumulo – il principio nella pratica

La caldaia a accumulo è sostanzialmente un grande serbatoio in acciaio, ben isolato, riempito con acqua di riscaldamento, collegato al sistema tra la caldaia e il circuito di riscaldamento (radiatori, riscaldamento a pavimento o entrambi). La caldaia riscalda l'acqua che circola principalmente nel serbatoio – il calore si accumula gradualmente in modo che si formi una stratificazione termica nel serbatoio: l'acqua più calda si accumula in alto, quella più fredda in basso. Il circuito di riscaldamento della casa preleva l'acqua calda dalla parte superiore del serbatoio in base a quanto calore la casa necessita in quel momento, indipendentemente dal fatto che la caldaia stia bruciando o meno.

Grazie a questa organizzazione, la caldaia può bruciare una quantità di combustibile in un'unica accensione, raggiungendo la sua potenza ottimale – esattamente come il produttore ha progettato e testato per il massimo rendimento. Tutto il calore che in quel momento la casa non consuma non si disperde, ma si immagazzina nel serbatoio e rimane lì finché il sistema di riscaldamento non lo "preleverà" nel momento in cui sarà necessario – che potrebbe essere anche alcune ore dopo, quando la caldaia si sarà già raffreddata e non brucerà più.

Nella pratica, potrebbe apparire così: la sera si carica una quantità completa di legna o carbone, la caldaia brucia il combustibile in un'ora o due a piena potenza e trasferisce il calore al serbatoio. Il sistema di riscaldamento preleva il calore dal serbatoio gradualmente, per tutta la notte, senza che sia necessario aggiungere combustibile o regolare in alcun modo la caldaia. Al mattino, il serbatoio è parzialmente "scarico" (raffreddato) e il ciclo si ripete con un'altra accensione.

La grandezza e la qualità dell'isolamento del serbatoio di accumulo influenzano direttamente per quanto tempo riesce a conservare il calore. I serbatoi di alta qualità, come ad esempio serbatoio di accumulo HPWB2000 da 2 000 litri o il più piccolo serbatoio di accumulo HPWB500 da 500 litri, hanno un'isolamento termico spesso proprio per ridurre al massimo le perdite di calore durante l'immagazzinamento e per sfruttare realmente in modo efficiente l'investimento in legna o carbone, e non disperderlo attraverso le pareti del serbatoio nella stanza della caldaia.

Come stimare il volume del serbatoio di accumulo in base alla potenza della caldaia

Il volume esatto del serbatoio di accumulo dovrebbe sempre essere parte del progetto del sistema di riscaldamento e dovrebbe tener conto non solo della potenza della caldaia, ma anche del tipo di sistema di riscaldamento (radiatori o riscaldamento a pavimento), delle perdite termiche dell'edificio, del numero di accensioni che il proprietario può realisticamente permettersi in un giorno, e delle raccomandazioni specifiche del produttore della caldaia. Nonostante ciò, esiste una regola orientativa comunemente utilizzata nella pratica come primo stimatore: per ogni kilowatt di potenza della caldaia si calcola un volume del serbatoio di accumulo di circa 50 a 100 litri.

Il valore inferiore in questo intervallo (circa 50 l/kW) si utilizza comunemente per caldaie più piccole, meno sollecitate, o dove lo spazio nella stanza della caldaia è limitato e l'accumulo viene integrato ad esempio con un caricamento più frequente. Il valore superiore (più vicino a 100 l/kW) si raccomanda soprattutto per caldaie a legna a combustione prolungata, che bruciano molto intensamente e richiedono un ciclo più lungo a piena potenza – in questi casi conviene investire in un serbatoio più grande, in modo da poter sfruttare realmente la maggior parte del calore prodotto e non sprecherlo con una limitazione prematura della potenza della caldaia.

Un'indicazione orientativa su come potrebbe apparire la stima del volume del serbatoio di accumulo in base alla potenza della caldaia, è mostrata nella seguente tabella. Si tratta di una stima grossolana – il numero esatto è sempre bene consultarlo con il produttore della caldaia o con il venditore prima dell'acquisto effettivo.

Potenza della caldaia	Volume raccomandato del serbatoio (50–100 l/kW)
10 kW	circa 500 – 1 000 l
15 kW	circa 750 – 1 500 l
20 kW	circa 1 000 – 2 000 l
25 kW	circa 1 250 – 2 500 l
30 kW	circa 1 500 – 3 000 l

Nel'acquisto pratico è utile considerare anche le possibilità di spazio della caldaia – i serbatoi di accumulo con un volume superiore a 1 000 litri hanno dimensioni evidenti e bisogna verificare in anticipo se si adattano allo spazio con un sufficiente spazio di manovra per il collegamento e l'eventuale assistenza tecnica. Proprio per questo motivo, in caldaie più piccole o con potenze ridotte, si ricorre spesso a una combinazione di diversi serbatoi più piccoli invece di uno solo grande, il che offre maggiore flessibilità nell'installazione.

Valvola termostatica e protezione contro la corrosione a basse temperature

Il serbatoio di accumulo risolve il problema di come gestire il calore in eccesso durante la combustione. Non meno importante è però anche la protezione della caldaia stessa da un problema opposto – per evitare che l'acqua troppo fredda del circuito di riscaldamento o di un serbatoio di accumulo non riscaldato finisca per tornare nella caldaia. A tale scopo si utilizza una valvola termostatica, che in pratica si chiama spesso, in base a uno dei produttori più conosciuti, Laddomat.

Il principio della valvola termostatica è abbastanza semplice, ma funzionalmente fondamentale: la valvola garantisce che all'interno della caldaia torni sempre dell'acqua con una temperatura sufficientemente alta (di norma almeno intorno ai 60 °C), mescolando l'acqua calda direttamente dal lato di uscita della caldaia con quella di ritorno, finché il sistema non si riscalda abbastanza. Solo quando la temperatura dell'acqua di ritorno è sufficientemente alta, la valvola apre gradualmente il percorso verso il serbatoio di accumulo e verso il circuito di riscaldamento.

Perché è importante? Se all'interno della caldaia a combustibile solido tornasse a lungo dell'acqua fredda, sulle pareti interne dello scambiatore si verificherebbe la condensazione di sostanze acide prodotte durante la combustione – si tratta della cosiddetta corrosione a basse temperature. Questa condensazione danneggia progressivamente le parti metalliche della caldaia, ne riduce la durata e aumenta il rischio di perdite. Allo stesso tempo, a basse temperature all'interno della camera di combustione si verifica anche un peggioramento della combustione stessa – si formano depositi di fuliggine più consistenti, che si attaccano alle pareti dello scambiatore, riducono il trasferimento di calore e complicano la pulizia e la manutenzione.

La valvola termostatica svolge quindi un doppio ruolo: protegge la caldaia dalla corrosione causata dall'acqua di ritorno fredda e, al contempo, aiuta a mantenere una temperatura stabile e alta all'interno della camera di combustione, che è la condizione necessaria per una combustione pulita ed efficiente. In combinazione con un serbatoio di accumulo sufficientemente grande, si ottiene un sistema che riesce a sfruttare al massimo il calore da ogni carico di combustibile, con un minimo di usura della caldaia.

Esempi pratici: due scenari reali

Scenario 1: Casa familiare con caldaia a legna a combustione a legna

Immaginiamo una casa familiare riscaldata da una caldaia a legna a combustione a legna con una potenza di circa 25 kW – un tipo simile a, ad esempio, ATMOS C 25 ST. Le caldaie a combustione a legna sono costruite in modo tale da bruciare intensamente e a una temperatura elevata, che è anche la condizione necessaria per la loro elevata efficienza e una combustione pulita con un minimo di fuliggine. Senza un'adeguata accumulo, però, il proprietario dovrebbe ridurre immediatamente l'apporto d'aria non appena la casa raggiungesse la temperatura desiderata – forzando la caldaia a bruciare esattamente nel regime per cui non è ottimizzata.

In questo caso, rispetto alla regola orientativa di 50–100 l/kW, è preferibile optare per un valore più alto, proprio perché si tratta di un tipo di caldaia a combustione a legna. Con una potenza di 25 kW, ciò significa un serbatoio con un volume vicino ai 2 000 litri, ad esempio il serbatoio di accumulo HPWB2000. In pratica, il proprietario carica una quantità completa di legna una o due volte al giorno, la caldaia brucia il combustibile in un'ora o due a piena potenza, il più efficiente possibile, e tutto il calore che la casa non consuma immediatamente viene immagazzinato nel serbatoio da 2 000 litri. Il circuito di riscaldamento preleva il calore gradualmente durante l'intera giornata e la notte, in modo che la casa mantenga una temperatura stabile senza oscillazioni, anche se la caldaia non brucia quasi mai. Allo stesso tempo, grazie alla valvola termostatica, non torna all'interno della caldaia dell'acqua fredda, quindi il rischio di depositi di fuliggine e corrosione rimane minimo.

Scenario 2: Chalet con caldaia a carbone di potenza ridotta

Il secondo esempio tipico è un chalet o un edificio più piccolo riscaldato occasionalmente con una caldaia a combustibile solido con una potenza ridotta, intorno ai 10 kW – molto inferiore rispetto alla caldaia dell'esempio precedente. Le perdite di calore del chalet sono inferiori, lo spazio nella caldaia è di norma limitato e il proprietario non ha bisogno di una quantità così grande di calore come in una casa familiare abitata tutto l'anno.

Con una potenza intorno ai 10 kW, la soglia inferiore della regola orientativa (50 l/kW) corrisponde a circa 500 litri – esattamente la capacità del serbatoio di accumulo più piccolo HPWB500. Questo serbatoio si adatta anche a una caldaia più piccola e, nonostante il volume ridotto, svolge comunque la sua funzione principale: permette alla caldaia di bruciare una quantità maggiore di carbone in una volta sola, a una potenza adeguata, invece di dover regolare costantemente il carico e far bruciare a lungo a bassa temperatura, che in un chalet con un funzionamento interrotto porterebbe a un rapido accumulo di fuliggine e di depositi di fuliggine, soprattutto dopo il fine settimana, quando il chalet non è riscaldato per un certo periodo. Al momento dell'arrivo al chalet, basta caricare una quantità maggiore di combustibile, far bruciare la caldaia a una potenza adeguata e il calore immagazzinato nel serbatoio da 500 litri copre ancora le esigenze di riscaldamento per alcune ore dopo che la caldaia ha finito di bruciare – che è esattamente ciò che serve in un funzionamento occasionale per un chalet.

Prodotti consigliati

Nella parte seguente troverà i prodotti specifici menzionati in questo articolo – una caldaia a combustibile solido e due serbatoi di accumulo di dimensioni diverse, che coprono l'intervallo comune di potenze delle caldaie in case familiari e in chalet.

Immagine	Prodotto	Prezzo
	ATMOS C 25 ST Caldaia a combustibile solido (carbone/legna), potenza 25 kW. Adatta per essere combinata con un serbatoio di accumulo con capacità di circa 1 250 – 2 500 l.	3 281,68 €
	Serbatoio di accumulo HPWB2000 Capacità 2 000 litri. Adatto per caldaie più grandi a combustibile solido, in particolare per caldaie a legna a combustione a legna con una potenza di circa 20–25 kW e più.	2 454,00 €
–	Serbatoio di accumulo HPWB500 Capacità 500 litri. Adatto per caldaie più piccole, chalet e edifici con funzionamento interrotto, in media con una potenza della caldaia di circa 8–10 kW.	828,53 €

Per la scelta di una combinazione specifica di caldaia e bollitore per acqua calda sanitaria, consigliamo sempre di consultare direttamente il nostro team – il volume corretto del bollitore dipende non solo dalla potenza della caldaia, ma anche dal tipo di edificio, dal sistema di riscaldamento e da quanto frequentemente si prevede di alimentare il fuoco.

Domande frequenti (FAQ)

Devo abbinare una caldaia a combustibile solido a un bollitore per acqua calda sanitaria, oppure basta solo la caldaia?

Una caldaia a combustibile solido può funzionare tecnicamente anche senza bollitore per acqua calda sanitaria, ma nella pratica ciò comporta un rendimento significativamente inferiore, accensioni frequenti, un più rapido intasamento dello scambiatore di calore e una ridotta durata della caldaia a causa dell’incessante smorzamento della combustione. Per la maggior parte delle caldaie a legna a combustione completa, i produttori raccomandano direttamente l’utilizzo del bollitore, poiché senza di esso la caldaia non può sfruttare appieno il proprio potenziale.

Qual è la differenza tra un bollitore per acqua calda sanitaria e un bollitore per riscaldamento?

Il bollitore per riscaldamento è riempito con acqua di riscaldamento e serve esclusivamente per immagazzinare il calore per il circuito di riscaldamento (radiatori, riscaldamento a pavimento). Il bollitore per acqua calda sanitaria (ACS) riscalda l’acqua potabile per rubinetti, docce e simili e funziona su un principio completamente diverso. Alcuni bollitori per riscaldamento possono disporre di uno scambiatore integrato per la preparazione dell’ACS, ma la loro funzione principale rimane la stessa – l’accumulo di acqua di riscaldamento.

Quanti litri di bollitore per riscaldamento mi servono per la mia caldaia?

In media si calcola con 50 a 100 litri di volume del bollitore per ogni kilowatt di potenza della caldaia. Per le caldaie a legna a combustione completa si raccomanda piuttosto il valore superiore di questa gamma. Il volume esatto dovrebbe sempre tener conto anche delle perdite termiche della casa, del tipo di sistema di riscaldamento e delle raccomandazioni del produttore della caldaia – in caso di dubbi, è sempre meglio consultare direttamente il venditore o il produttore.

Cosa succede se il bollitore per riscaldamento è troppo piccolo?

Se il bollitore è sottodimensionato, la caldaia non ha dove smaltire il calore eccessivo da una combustione intensiva, e quindi deve nuovamente smorzare l’aspirazione d’aria per evitare il surriscaldamento del sistema. In questo modo si perdono i vantaggi principali dell’accumulo – la caldaia brucia meno efficientemente, si formano più creosoto e fuliggine e si riduce l’intervallo tra le singole alimentazioni, poiché non si sfrutta appieno il potenziale di una singola dose di combustibile.

Il valvola termostatica (Laddomat) è obbligatoria o solo raccomandata?

Molti produttori di caldaie a combustibile solido raccomandano o richiedono direttamente l’uso della valvola termostatica come condizione per mantenere la garanzia, poiché senza di essa si rischia la corrosione a basse temperature dello scambiatore causata dall’acqua di ritorno fredda. Si tratta di un componente relativamente economico rispetto al prezzo della caldaia, che estende in modo significativo la sua durata, per cui l’installazione in pratica quasi sempre si rivela conveniente.

È possibile acquistare un bollitore per riscaldamento in aggiunta a una caldaia già installata?

Sì, è possibile aggiungere un bollitore per riscaldamento anche a un sistema esistente con una caldaia a combustibile solido già installata. È necessario solo verificare se la stanza della caldaia ha abbastanza spazio e se le tubazioni e i circolatori esistenti riescono a gestire il nuovo collegamento. In molti casi si tratta di un intervento che conviene affidare a un esperto di impianti di riscaldamento, per assicurarsi che l’installazione (inclusa la valvola termostatica) venga eseguita correttamente.

Quanto tempo riesce a conservare il calore un bollitore per riscaldamento?

Dipende dal volume del bollitore, dalla qualità dell’isolamento termico, dalla temperatura a cui è caricato e dal fabbisogno di calore attuale dell’edificio. Un bollitore ben isolato con un volume di 1 000 a 2 000 litri è in grado, in caso di fabbisogno appropriato, di fornire calore per molte ore, spesso per tutta la notte, senza che sia necessario riacendere il fuoco.

Conviene un bollitore per riscaldamento anche per una caldaia più piccola in una baita, riscaldata solo occasionalmente?

Sì – proprio in caso di funzionamento interrotto, tipico delle baite, l’accumulo aiuta a ridurre il numero di accensioni ad ogni arrivo e protegge la caldaia da una combustione ripetutamente smorzata, che altrimenti porterebbe a un più rapido intasamento dello scambiatore. Per potenze più basse basta un bollitore più piccolo, ad esempio intorno ai 500 litri.

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