Installazione e collegamento del serbatoio di accumulo

Il serbatoio di accumulo è un apparecchio che all’apparenza sembra un semplice cilindro in acciaio con un paio di bocchettoni. Proprio per questo motivo, l’installazione viene spesso sottovalutata - e proprio per questo motivo, anche presso aziende di installazione con esperienza, capita spesso che il serbatoio venga scelto correttamente (volume, isolamento, numero di bocchettoni corretto), ma collegato in modo tale che metà del suo potenziale non venga semplicemente sfruttato. In pratica, ciò significa un consumo di combustibile più elevato, intervalli più brevi tra i rifornimenti per le caldaie a combustibile solido, un comfort dell’acqua calda inferiore e, nel peggiore dei casi, reclami a causa di perdite o di un equipaggiamento di sicurezza sottodimensionato. In questo articolo vedremo come posizionare fisicamente il serbatoio di accumulo, come collegarlo idraulicamente per diversi fonti di calore, quali valvole e componenti di sicurezza non possono mancare e da quali errori bisogna evitare di cadere.

L’articolo è deliberatamente strutturato in modo pratico - parte da situazioni comuni in case familiari e piccole attività commerciali, dove si installa un serbatoio con un volume compreso tra 500 e 2000 litri. Non si tratta di una norma tecnica né di un manuale che possa sostituire il progetto di riscaldamento - per installazioni più grandi o atipiche (più fonti di calore contemporaneamente, cascata di caldaie, grandi impianti solari) raccomandiamo sempre di far realizzare uno schema idraulico da un progettista. Per una casa familiare con una fonte di calore e un unico serbatoio di accumulo, però, la procedura descritta qui è lo standard seguito dalla maggior parte delle aziende di installazione in Slovacchia.

Dove e come posizionare il serbatoio

La prima domanda durante l’installazione non è "come collegarlo", ma "dove metterlo". Un serbatoio di accumulo da 1000 litri pieno d’acqua pesa circa 1000 kg più il peso del guscio in acciaio e dell’isolamento, per un totale di solito 1050-1150 kg. Con 1500 litri si arriva a oltre 1600 kg. Ciò ha due conseguenze pratiche:

• Portata del pavimento. Una lastra in cemento armato nella stanza calda di una casa familiare sopporta senza problemi questo carico, purché il peso sia distribuito su una superficie sufficientemente ampia (il serbatoio poggia sulla propria base o su un supporto con un diametro superiore a 700-900 mm). Problemi possono sorgere quando si installa in un sottotetto, su un solaio in legno o in un’appendice provvisoria - in questi casi è necessario verificare in anticipo la portata, meglio con un tecnico strutturale, non appena il serbatoio è già in posizione.
• Spazio per il carico. Un serbatoio da 1000 l ha in genere un’altezza di circa 1850 mm e un diametro del guscio con isolamento di circa 790-850 mm. Attraverso una porta standard (800 mm) si infila a malapena e spesso solo dopo aver smontato il telaio della porta o inclinato. Per volumi superiori a 1500 litri, in molti casi il serbatoio deve essere portato nella stanza calda già prima che la parete venga completata o attraverso un’apertura di installazione più grande - questa questione va risolta già in fase di costruzione, non poco prima della stagione di riscaldamento.

Valgono inoltre alcune regole fondamentali per il posizionamento:

• Lasciare almeno 300-400 mm di spazio libero su tre lati del serbatoio per l’accesso ai bocchettoni, alle valvole e per eventuali ispezioni dell’isolamento. Sul lato dove si trovano le principali bocche di collegamento, prevedere almeno 600 mm per l’installazione di valvole e gruppi di pompe.
• Il serbatoio deve stare su un piano orizzontale. Anche un leggero inclinazione (il serbatoio è alto e stretto) può causare un carico non uniforme sul guscio e, in casi estremi, problemi di tenuta delle bocche saldate.
• La stanza deve essere asciutta e con possibilità di areazione - con la valvola di sicurezza può verificarsi occasionalmente una piccola perdita d’acqua o di vapore, e un ambiente umido nella stanza calda accelera la corrosione delle parti metalliche esterne delle valvole.
• Se nella stessa stanza si trova anche una fonte di calore a combustibile solido (caldaia, inserto camino con scambiatore), tener conto anche delle esigenze di fornitura d’aria per la combustione - il serbatoio occupa parte dello spazio della stanza, il che può essere limitante in stanze calde piccole.

Le bocche di collegamento sul serbatoio e a cosa servono

Un serbatoio di accumulo standard da circa 1000 litri ha da 6 a 8 bocchettoni filettati principali più da 2 a 4 fori (guaine immerse) per sensori o termometri. L’ubicazione dei bocchettoni lungo l’altezza del serbatoio non è casuale - segue il principio fisico della stratificazione termica (stratificazione dell’acqua in base alla temperatura), su cui si basa il funzionamento di tutto il serbatoio di accumulo. L’acqua più calda è più leggera e rimane in alto, quella più fredda scende verso il fondo. Meglio si mantiene questa stratificazione, più efficientemente funziona il serbatoio.

Ubicazione orientativa dei bocchettoni su un serbatoio con altezza del guscio di circa 1800 mm (tipico modello da 1000 l):

• Bocchetta alta (circa 1750 mm dal fondo): uscita dell’acqua più calda verso i consumatori (radiatori, pavimento radiante attraverso un gruppo di mescolamento, scambiatore TÜV a piastre).
• Un terzo in alto (circa 1350 mm): ingresso di caricamento da una fonte di calore reattiva (ad esempio pompa di calore in regime ad alta temperatura, caldaia elettrica) o prelievo per il circuito solare.
• Metà del serbatoio (circa 900 mm): connessione bidirezionale - spesso collegamento alla caldaia a combustibile solido, che carica la parte centrale e alta del serbatoio.
• Un terzo in basso (circa 450 mm): ingresso di ritorno dal circuito di riscaldamento - l’acqua raffreddata dai radiatori o dal pavimento radiante ritorna proprio qui, non in fondo.
• Bocchetta bassa (circa 50-100 mm sopra il fondo): acqua più fredda, prelievo per fonti a bassa temperatura (pompa di calore in fase di caricamento dalla temperatura più bassa) o ingresso nella caldaia a combustibile solido.
• Fori per sensori: di norma 3-4 pezzi in diverse altezze (zona alta, centrale, bassa) per la regolazione, che deve sapere in che stato si trova il caricamento del serbatoio per strati.

Proprio per il fatto che la posizione dei bocchettoni corrisponde alle strati termiche, è importante sapere in anticipo durante la progettazione quante fonti di calore e quanti consumatori si collegheranno al serbatoio - ciascuna ne richiede una sua altezza. Un serbatoio con solo 4 bocchettoni è spesso insufficiente per una combinazione di caldaia a combustibile solido, pompa di calore, pavimento radiante e radiatori, finendo con un collegamento compromesso e meno efficiente.

Collegamento idraulico in base al tipo di fonte di calore

Il modo di collegamento varia principalmente in base al tipo (o alla combinazione) di fonti di calore che il serbatoio serve. La logica di base è sempre la stessa - la fonte di calore carica il serbatoio nella sua altezza specifica in base alla temperatura che può effettivamente fornire, i consumatori prelevano il calore dall’altezza che corrisponde alla loro temperatura richiesta.

Caldaia a combustibile solido (caso più comune)

La caldaia a combustibile solido funziona a cariche - un singolo carico di legna o carbone fornisce calore per un periodo di tempo relativamente breve (1,5-4 ore di combustione in base al tipo di combustibile e alla potenza della caldaia), quindi necessita di uno spazio di accumulo elevato, dove tale calore viene "immagazzinato" e da cui successivamente viene prelevato gradualmente, anche per 12-24 ore. L'installazione è di norma la seguente:

• L'uscita della caldaia (acqua più calda, generalmente 75-85 °C) va nella parte centrale o superiore del serbatoio.
• Il ritorno dal serbatoio alla caldaia viene prelevato dalla parte inferiore (acqua più fredda), il che è fondamentale per il corretto funzionamento della caldaia e per eliminare la corrosione a basse temperature nel corpo della caldaia.
• Tra la caldaia e il serbatoio va installata una valvola a sfera anticondensa (antincorrosione), che garantisce che all'interno della caldaia non rientri mai acqua più fredda di circa 55-60 °C - altrimenti si rischierebbe la condensazione dei fumi sulle pareti dello scambiatore e una rapida corrosione.
• Gli utilizzatori (radiatori, pavimento riscaldato) vengono alimentati dalla parte superiore del serbatoio attraverso un proprio gruppo di mescolamento, che regola la temperatura in base alle esigenze della singola ramificazione.

Pompa di calore

La pompa di calore funziona in modo opposto rispetto alla caldaia a combustibile solido - presenta il massimo rendimento a bassa differenza di temperatura, quindi conviene caricare il serbatoio dal basso verso l'alto, a piccoli passi termici, in modo continuo e prolungato (non a cariche). Connessione tipica:

• L'ingresso proveniente dalla pompa di calore va nella parte inferiore o centrale del serbatoio (a seconda della temperatura a cui la pompa riscalda in quel regime).
• Il ritorno per la pompa di calore (ritorno alla pompa) viene prelevato dal punto più freddo - il fondo - perché più bassa è la temperatura d'ingresso alla pompa, maggiore è il suo coefficiente di prestazione (COP).
• Nella combinazione di pompa di calore e riscaldamento a pavimento conviene disporre del serbatoio suddiviso idraulicamente in modo che la pompa non debba riscaldare l'intero volume ad alta temperatura a causa di un piccolo serbatoio per acqua calda sanitaria - per questo si utilizzano sempre più spesso serbatoi con scambiatore interno o soluzioni combinate serbatoio più serbatoio per acqua calda.

Combinazione di più sorgenti (caldaia a combustibile solido + pompa di calore, eventualmente + solare)

Questa è la connessione più impegnativa e senza una chiara schematizzazione idraulica si commettono qui gli errori più frequenti. Principio: ogni sorgente ha "la sua" altezza di connessione corrispondente alla temperatura che effettivamente fornisce, e il sistema controlla i circolatori e le valvole in modo che le sorgenti non si disturbino reciprocamente (ad esempio, in modo che la pompa di calore non aspiri l'acqua riscaldata dalla caldaia a combustibile solido e viceversa non sprechi questa energia con un inutile mescolamento).

Tubazioni, dimensionamento e isolamento

Il diametro delle tubazioni di collegamento tra la sorgente di calore, il serbatoio e gli utilizzatori dipende dalla potenza della sorgente e dal salto termico con cui il sistema opera. Tabella orientativa per un salto termico comune di 10-15 K, che la maggior parte delle aziende installatrici utilizza in pratica come primo stima (il dimensionamento preciso lo effettua il progettista con un calcolo idraulico):

Potenza della sorgente di calore	Diametro delle tubazioni raccomandato	Designazione comune
fino a 20 kW	25 mm	1"
20-35 kW	32 mm	5/4"
35-60 kW	40 mm	6/4"
60-100 kW	50 mm	2"

Un tubo sottodimensionato è una delle cause più frequenti per cui il cliente, dopo l'installazione, lamenta che "la caldaia funziona, ma i radiatori non sono abbastanza caldi" - il problema non è però né nella potenza della caldaia né nel serbatoio, ma nel fatto che attraverso un tubo stretto semplicemente non scorre un flusso d'acqua sufficiente.

Non meno importante è l'isolamento - non solo del serbatoio in sé (che in genere è fornito con un isolamento in schiuma o minerale di 100-150 mm), ma anche di tutte le tubazioni di collegamento. Un tratto di tubo non isolato con diametro 32 mm può perdere in modo sensibile calore sull'ambiente esterno su una lunghezza di alcuni metri - in una stanza calda può rappresentare una perdita paragonabile alla potenza di un piccolo corpo riscaldante. L'isolamento raccomandato per le tubazioni in una stanza calda non riscaldata è almeno 20-30 mm, in esterno o in passaggi attraverso muri freddi è maggiore.

Armatore e dotazione di sicurezza

Il serbatoio di accumulo fa parte di un sistema di riscaldamento chiuso (a pressione), quindi su di esso si applicano le stesse richieste di sicurezza che si applicano alla caldaia. In particolare va considerato:

• Valvola di sicurezza - comunemente con apertura a 3 bar (secondo la norma UNI EN 12828 per i comuni sistemi di riscaldamento in case unifamiliari), deve essere installata il più vicino possibile alla sorgente di calore e non deve essere posta dietro alcun elemento di chiusura che potrebbe bloccarne la funzione.
• Vaso di espansione - il suo volume si calcola in base al volume totale d'acqua nel sistema (incluso il serbatoio di accumulo, che contribuisce al volume totale più di ogni altro componente) e in base alla differenza di densità dell'acqua tra lo stato freddo e lo stato operativo. In un sistema con un serbatoio da 1000 litri va considerato un vaso di espansione dell'ordine delle decine di litri (tipicamente 50-80 l in un range termico comune), il calcolo preciso è sempre parte del progetto.
• Valvola di sfiato nel punto più alto del serbatoio - l'aria liberata nel sistema deve avere un punto da cui uscire, altrimenti provoca bolle, rumore dei circolatori e surriscaldamenti localizzati.
• Termometro o serie di sonde a diverse altezze (vedi le ciotole sopra) - senza informazioni sul profilo termico del serbatoio, la regolazione non può controllare in modo sensato i circolatori né le valvole di mescolamento.
• Valvole a sfera di chiusura su ogni connessione - permettono in futuro di isolare il serbatoio per l'assistenza tecnica senza dover svuotare l'intero sistema.

Se la sorgente di calore è una caldaia a combustibile solido, è opportuno ricordare anche il valvola di sicurezza termica (serpentina di raffreddamento), che in caso di surriscaldamento della caldaia (ad esempio in caso di black-out e arresto del circolatore) inietta automaticamente acqua fredda dall’acquedotto nel circuito di raffreddamento e disperde il calore in eccesso – si tratta di un requisito diretto per le caldaie, non per i serbatoi, ma fa parte della stessa catena di sicurezza del sistema e non va dimenticata nemmeno durante l’installazione del serbatoio.

Procedura di installazione passo dopo passo

Nella pratica, l’installazione di un serbatoio accumulatore con una sola sorgente di calore (ad esempio una caldaia a combustibile solido) e un solo circuito di riscaldamento può essere completata in 4-6 ore di lavoro puro da una coppia di installatori esperti. Nei collegamenti più complessi con due o più sorgenti di calore, diversi nodi di mescolamento e un impianto solare supplementare, bisogna invece contare su un intero giorno lavorativo (6-8 ore), a volte anche due giorni, incluso il tempo necessario per l’asciugatura delle giunzioni saldate e il riempimento del sistema.

1. Verifica del luogo e della portanza

Verifica che il pavimento possa sostenere il peso pieno del serbatoio (ad esempio un serbatoio da 1000 l = ca. 1050-1150 kg compresa l’acqua), che il serbatoio possa fisicamente raggiungere il posto (porte, scale, aperture di installazione) e che intorno a esso rimanga sufficiente spazio per le operazioni, come indicato sopra.

2. Posizionamento e livellamento

Il serbatoio viene posto sulla base preparata (spesso basta un piano orizzontale, in caso di pavimenti sensibili si consiglia una base distributrice del carico) e con il livello si controlla la verticalità. Anche un piccolo inclinazione si manifesta in modo evidente in un serbatoio alto e stretto.

3. Collegamento delle connessioni

Secondo lo schema idraulico preparato in precedenza, si collegano i singoli circuiti alle giuste bocche di accesso (vedi capitolo sulle connessioni sopra). È utile disporre dello schema stampato direttamente accanto al serbatoio, non solo "nella testa" – lo scambio di entrata e uscita è uno degli errori di installazione più comuni e si scopre spesso solo dopo l’avvio, quando il serbatoio si carica "al contrario".

4. Installazione delle valvole

Vengono installati i rubinetti di chiusura su ogni connessione, la valvola di sicurezza sul lato della sorgente di calore, il vaso di espansione, i rubinetti di sfiato nei punti più alti del sistema e i sensori nei fori preparati.

5. Prova di pressione

Prima dell’isolamento dei tubi e prima dell’avvio iniziale della sorgente di calore, il sistema viene pressurizzato alla pressione di prova, che è di solito 1,3 volte la massima pressione di esercizio. Con una pressione di esercizio tipica dell’impianto di riscaldamento di 2,5-3 bar, ciò significa una pressione di prova di ca. 3,3-3,9 bar. Questa pressione deve essere mantenuta per almeno 30 minuti e si osserva se si verifica una riduzione della pressione (fuga) o un visibile perdita d’acqua alle giunzioni e alle saldature.

6. Riempimento, sfiato, messa in funzione

Dopo il test positivo, il sistema viene riempito alla pressione di esercizio, sfiato accuratamente (spesso ripetutamente, poiché l’aria si libera gradualmente anche diversi giorni dopo l’avvio iniziale) e la sorgente di calore viene avviata a potenza ridotta per verificare il corretto flusso e la carica del serbatoio per strati.

Quanto dura l’installazione e cosa la prolunga

La seguente panoramica si basa sulla pratica comune delle aziende di installazione durante l’installazione in una caldaia già preparata (tubazioni pronte, si aggiunge solo il serbatoio):

I tempi si prolungano soprattutto in caso di:

• Installazione aggiuntiva in una caldaia già finita (demolizione/riparazione di tubazioni esistenti).
• Combinazione di più sorgenti di calore, dove è necessario installare più nodi di mescolamento e circolatori.
• Necessità di modificare l’impianto elettrico per la regolazione e i sensori.
• Trasporto più complesso del serbatoio al posto (spazi ristretti, piano senza ascensore).

Errore comuni durante l'installazione

Dall'esperienza pratica degli interventi di assistenza tecnica si ripetono regolarmente alcuni problemi:

• Scambio del lato di mandata e del lato di ritorno. Se l'uscita della caldaia viene collegata al collo inferiore invece che a quello superiore (o viceversa), il serbatoio non si stratifica correttamente - l'acqua calda e fredda si mescolano e l'intero principio di accumulo perde di significato.
• Valvola anticondensazione assente o mal regolata per la caldaia a combustibile solido - conseguenza è la corrosione a bassa temperatura prolungata dello scambiatore della caldaia, che si manifesta solo dopo anni, quando la riparazione o la sostituzione della caldaia è molto più costosa rispetto all'installazione corretta della valvola durante l'installazione.
• Tubo sottodimensionato tra la sorgente e il serbatoio - limita il flusso e quindi anche la potenza effettivamente utilizzabile della sorgente di calore.
• Isolemento insufficiente delle tubazioni - soprattutto per tratti più lunghi tra la caldaia e la centrale termica.
• Valvola di sicurezza assente o mal posizionata - deve essere il più vicino possibile alla sorgente di calore, mai dopo un rubinetto di chiusura che potrebbe essere accidentalmente chiuso.
• Prova di pressione trascurata - l'avvio "veloce" senza una prova completa di 30 minuti si ripercuote durante la prima dilatazione termica significativa del sistema, quando si manifestano micro-leakage sugli innesti.
• Numero insufficiente di sonde e bocchettoni - senza informazioni sul profilo termico del serbatoio, la regolazione non riesce a controllare efficacemente i circolatori, il sistema quindi "indovina" invece di reagire allo stato reale di carica.
• Dimenticanza del sfiato all'altezza massima - una bolla d'aria nella parte alta del serbatoio può ostacolare il flusso e causare rumori anche dopo un'installazione professionale del sistema.

Quando affidare l'installazione a un'azienda specializzata e quando è possibile procedere autonomamente

Il collegamento fisico delle tubazioni (taglio, crimpatura, saldatura) è alla portata di un bricoleur esperto che normalmente si occupa autonomamente dell'installazione dell'acqua o del riscaldamento. Dove invece conviene investire in un'azienda specializzata o perlomeno in una consulenza con un progettista, è:

• La progettazione dello schema idraulico in caso di combinazione di più sorgenti di calore - un errore concettuale è molto più difficile da correggere in un sistema finito rispetto a un errore manuale in un'unica giunzione.
• Il calcolo del vaso di espansione e l'impostazione della valvola di sicurezza - si tratta di elementi di sicurezza dove una sottodimensionatura può avere conseguenze gravi.
• Il cablaggio della regolazione e delle sonde, se il sistema include un'unità di controllo con logica complessa (gestione multi-sorgente, regolatore solare).
• L'ispezione e la prova di pressione prima del primo avvio - una conferma formale che il sistema è in ordine conviene anche per motivi di futura garanzia o di eventuali sinistri assicurativi.

Nella pratica è comune un approccio misto - il bricoleur prepara le tubazioni e posiziona fisicamente il serbatoio, mentre un'azienda specializzata viene chiamata per il cablaggio finale della regolazione, la prova di pressione e l'avvio del sistema.

Domande frequenti

Deve sempre essere posizionato più in alto rispetto alla sorgente di calore il serbatoio di accumulo?

No, l'altezza relativa del serbatoio rispetto alla sorgente di calore non è determinante nei sistemi con circolazione forzata (circolatore) - il circolatore è in grado di superare anche differenze di quota. Più importante è il corretto collegamento ai collettori in base alle zone termiche, non l'altezza fisica del serbatoio nella stanza.

È possibile installare un serbatoio di accumulo su un sistema esistente senza serbatoio?

Sì, è un intervento comune, soprattutto per le caldaie a combustibile solido, dove il proprietario scopre che senza serbatoio deve caricare troppo spesso. Richiede un intervento sui tubi esistenti (installazione di derivazioni sulla mandata e sul ritorno della sorgente) e spesso anche l'aggiunta di un nodo di mescolamento e di una valvola anticondensazione, se non sono già presenti.

Con quale frequenza è necessario controllare l'aderenza delle giunzioni dopo l'installazione?

Oltre alla prova iniziale di pressione (30 minuti prima dell'avvio), si consiglia un controllo visivo di tutte le giunzioni e valvole dopo i primi mesi di funzionamento, quando il sistema passa attraverso diversi cicli di riscaldamento e raffreddamento (la dilatazione termica mette a dura prova le giunzioni soprattutto in questo periodo). Successivamente basta un controllo nell'ambito della manutenzione annuale ordinaria del sistema di riscaldamento.

È necessario collegare il serbatoio a terra in modo speciale durante l'installazione?

Il serbatoio in acciaio non richiede un collegamento a terra separato al di là dell'equipotenzialità standard che si esegue sull'intera struttura metallica del sistema di riscaldamento (insieme ai radiatori, alle tubazioni) in base alle norme elettriche vigenti. Se nel sistema sono presenti regolazioni elettriche o circolatori, questi hanno esigenze specifiche di collegamento in base alla documentazione del produttore.

Che succede se la valvola di sicurezza è sottodimensionata o manca?

In caso di surriscaldamento del sistema (ad esempio, interruzione dell'alimentazione elettrica e arresto del circolatore con la caldaia a combustibile solido in funzione) può verificarsi un aumento non controllato della pressione e, nel peggiore dei casi, danni al serbatoio, alle tubazioni o alla caldaia stessa. Una valvola di sicurezza con la pressione di apertura corretta (solitamente 3 bar) è quindi un elemento obbligatorio in ogni sistema di riscaldamento chiuso, non un accessorio opzionale.

Conviene prevedere fin dall'installazione un eventuale ampliamento futuro, ad esempio con una pompa di calore?

Sì, se c'è anche solo una piccola probabilità di aggiungere in futuro un'altra sorgente di calore, conviene già durante l'installazione iniziale scegliere un serbatoio con un numero sufficiente di connessioni e lasciare preparati (chiusi) i collettori alle altezze necessarie per la seconda sorgente. Forare o saldare nuovi collettori su un serbatoio già riempito e installato è molto più complicato e costoso rispetto a disporre di questi in anticipo.

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