Qual è la capacità del serbatoio di accumulo necessaria

Stiamo ancora preparando i prodotti.

Ma è possibile consultare altre categorie.

Qual volume di serbatoio di accumulo ha bisogno

La domanda "quale dimensione del serbatoio mi serve" rientra tra le domande tecniche più frequenti che affrontiamo quando progettiamo un impianto di riscaldamento con serbatoio di accumulo. La risposta non è un numero unico valido per ogni casa – dipende dal tipo di sorgente di calore, dalla sua potenza, dalle perdite termiche dell'edificio e dal fatto che il serbatoio serva solo come bilanciatore o debba effettivamente accumulare calore per ore in anticipo. In questo articolo passeremo in rassegna il procedimento pratico di calcolo, i rapporti consigliati per i singoli tipi di sorgenti (caldaia a combustibile solido, caldaia a pellet, pompa di calore, collettori solari) e mostreremo anche un esempio concreto di calcolo per una casa familiare specifica. L'obiettivo è che, dopo la lettura, Lei possa stimare autonomamente l'intervallo di volume che ha senso considerare per la Sua casa – indipendentemente dal marchio o modello specifico, poiché in questa categoria al momento non abbiamo merce in magazzino e l'articolo è puramente consulenziale.

Perché la scelta del volume del serbatoio è decisiva

Il serbatoio di accumulo (spesso chiamato anche tampone o serbatoio di bilanciamento) ha nel sistema due funzioni distinte, anche se correlate. La prima è l'isolamento idraulico del circuito della sorgente di calore da quello del consumo – garantisce che la caldaia o la pompa di calore possa funzionare indipendentemente da quanto calore stanno richiedendo in quel momento i radiatori o il riscaldamento a pavimento. La seconda, e per le caldaie a combustibile solido più importante, è l'accumulo reale di energia – il serbatoio immagazzina il calore prodotto durante un singolo accensione (ad esempio 3 a 5 ore di combustione del legno a piena potenza) e lo rilascia gradualmente nell'impianto di riscaldamento anche per 12 a 24 ore.

Se il serbatoio è troppo piccolo, il sistema deve accendersi e spegnersi molto più frequentemente di quanto sarebbe sano – questo riguarda in particolare le pompe di calore, dove il ciclare frequentemente il compressore riduce la sua durata e aumenta il consumo elettrico, così come le caldaie a combustibile solido, che con un'accumulo insufficiente devono bruciare a bassa, inefficiente potenza (più crepitio, minore rendimento, maggiore inquinamento della canna fumaria), oppure il calore in eccesso sfugge attraverso il circuito di sicurezza fuori dal sistema. Se invece il serbatoio è troppo grande, il sistema impiega più tempo per riscaldarsi fino a una temperatura utilizzabile, aumentano gli investimenti iniziali, il serbatoio occupa più spazio nella stanza caldaia e le perdite termiche della superficie esterna del serbatoio (anche con un'ottima isolazione) sono più elevate rispetto a quelle di un serbatoio più piccolo e correttamente dimensionato. Il volume corretto è quindi sempre un compromesso tra un'accumulo sufficiente e un investimento e un impiego spaziale ragionevoli.

Procedura di base per il calcolo

La maggior parte delle raccomandazioni per la dimensione del serbatoio di accumulo si basa su una relazione semplice: il volume del serbatoio in litri si calcola moltiplicando la potenza della sorgente di calore in kilowatt per un fattore di litri per kilowatt, che varia in base al tipo di sorgente. La procedura pratica ha cinque passaggi, che vengono illustrati schematicamente nella seguente figura.

Importante è non confondere le perdite termiche della casa con la potenza della sorgente di calore. La caldaia a combustibile solido si dimensiona su una potenza maggiore rispetto alla reale perdita della casa, perché non riscalda in modo continuo – brucia in dosi (un singolo accensione dura in genere alcune ore) e la potenza in eccesso si accumula appunto grazie al serbatoio di accumulo. Per questo motivo, nel calcolo del volume si parte dalla potenza della caldaia, non dalle perdite termiche della casa – è un errore comune che vediamo spesso in pratica.

Volumi consigliati in base al tipo di sorgente di calore

Il fattore di litri per kilowatt varia significativamente in base a come la sorgente di calore funziona. Sotto sono riportati gli intervalli orientativi con cui si lavora comunemente quando si progettano impianti di riscaldamento in Slovacchia.

Caldaia a combustibile solido (legna in pezzi, caldaia a legna a fiamma libera)

Qui il serbatoio di accumulo è praticamente obbligatorio – senza di esso la caldaia non può funzionare in modo efficiente e sicuro. L'intervallo consigliato è da 20 a 55 litri per kilowatt di potenza installata della caldaia, dove il limite inferiore (circa 20 l/kW) è il minimo reale che permette ancora un funzionamento decente, e il limite superiore (50 a 55 l/kW) corrisponde alle raccomandazioni della maggior parte dei produttori di caldaie a legna a fiamma libera per un'accumulo completo di un intero accensione. In media, quando si progetta, si calcola con un valore intorno a 40 l/kW – questo valore permette già alla caldaia di bruciare a piena potenza (massimo rendimento, minima produzione di crepitio e fuliggine) e di immagazzinare la maggior parte del calore prodotto invece che perderlo attraverso il circuito di sicurezza.

Caldaia automatica a pellet

La caldaia a pellet regola la potenza in modo più continuo rispetto alla caldaia a legna in pezzi – può bruciare anche a potenza parziale in base alla richiesta attuale, quindi i requisiti di accumulo sono minori. Si calcola comunemente con 10 a 20 litri per kilowatt, dove molte moderne caldaie a pellet possono funzionare anche con un serbatoio di bilanciamento minimo intorno a 50 a 100 litri solo per l'isolamento idraulico, soprattutto se hanno un ampio range di modulazione della potenza. Tuttavia, se la casa ha più circuiti di riscaldamento con temperature diverse (ad esempio radiatori e riscaldamento a pavimento), il serbatoio di accumulo anche per una caldaia a pellet semplifica notevolmente la regolazione.

Pompa di calore

Con la pompa di calore il serbatoio non serve in genere per un'accumulo a lungo termine di calore (la differenza di temperatura in entrata e in uscita è molto minore rispetto alla combustione di combustibile solido), ma soprattutto per limitare il numero di avvii del compressore e per l'isolamento idraulico dai circuiti di riscaldamento. Il rapporto consigliato comune è da 10 a 25 litri per kilowatt di potenza della pompa di calore, dove in pratica si lavora spesso con un valore più conservativo intorno a 15 l/kW come compromesso ragionevole tra la protezione del compressore e un investimento eccessivo. Con le pompe di calore invertitore con modulazione continua della potenza il volume necessario può essere ancora minore, poiché il dispositivo si adatta autonomamente alla richiesta attuale e non deve spegnersi e accendersi così frequentemente.

Collettori solari

Nel riscaldamento solare il volume del serbatoio non si deriva dalla potenza in kW, ma dall'area dei collettori, poiché è proprio questa che determina quanto energia si può ottenere durante un giorno soleggiato. Il rapporto comune è da 50 a 70 litri di volume del serbatoio per 1 metro quadrato di area dei collettori piani (nei collettori tubolari in alcuni casi si calcola un valore leggermente inferiore a causa del maggiore guadagno termico dalla stessa area). Inoltre, il sistema solare si combina spesso con un'altra sorgente di calore (caldaia, pompa di calore) in un unico serbatoio combinato con più scambiatori – in questo caso il volume si calcola come la somma dei requisiti di entrambe le sorgenti, non come una semplice somma, poiché le sorgenti si completano nel corso della giornata e dell'anno.

Il grafico seguente confronta il fattore orientativo di litri per kilowatt per i tre tipi di fonti di calore più frequentemente utilizzate (i valori corrispondono al valore medio raccomandato dagli intervalli indicati sopra, i pannelli solari termici non sono inclusi nel grafico, in quanto si calcolano in un’altra unità – per metro quadrato di superficie, non in base alla potenza in kilowatt).

Dal il grafico si vede chiaramente la differenza tra una fonte che brucia in modo discontinuo (combustibile solido) e una fonte in grado di regolare continuamente la sua potenza (pompa di calore). Proprio per questo motivo non esiste un'unica raccomandazione universale "quanti litri per kilowatt" – dipende sempre da come la fonte di calore funziona esattamente.

Influenza delle perdite termiche dell'edificio e della superficie riscaldata

Le perdite termiche dell'edificio (spesso indicate in kW alla temperatura esterna progettata, in Slovenia comunemente -11 a -15 °C in base alla località) non determinano direttamente il volume del serbatoio, ma determinano quale potenza della fonte di calore Lei necessita – e questa potenza entra successivamente nel calcolo del volume. Semplificando: più grande e peggio isolato è l'edificio, più elevate sono le perdite termiche, più alta è la potenza necessaria della caldaia o della pompa di calore, e quindi più grande risulta il volume del serbatoio con lo stesso fattore l/kW.

In media si può dire che un edificio residenziale medio con una superficie a pavimento di 120 a 160 m² costruito in base agli standard moderni di isolamento termico abbia perdite termiche di circa 6 a 10 kW. Edifici più vecchi, non isolati, della stessa grandezza possono avere perdite termiche anche di 12 a 16 kW. Il numero esatto si calcola con un calcolo termotecnico (audit energetico o progetto di riscaldamento), mentre una stima orientativa in base alla superficie può servire solo come primo abbozzo grossolano prima della consulenza con il progettista.

Importante è non dimenticare che la potenza della caldaia a combustibile solido non si sceglie direttamente in base alle perdite termiche, ma con una certa riserva (a causa del riscaldamento iniziale, dei giorni di gelo, della produzione di acqua calda), e proprio questa riserva di potenza è il motivo per cui è necessario un serbatoio di accumulo – senza di esso l'eccessiva potenza della caldaia non avrebbe dove andare.

Che succede in caso di dimensionamento errato – serbatoio troppo piccolo vs. corretto vs. sovradimensionato

Affinché la differenza tra i singoli scenari sia concreta, guardiamo al modello di casa già citato con perdite termiche di 9 kW e una caldaia a combustibile solido da 20 kW, dove risulta raccomandato un volume di 800 litri (arrotondato alla dimensione disponibile 750 o 1000 litri). Confrontiamo che cosa significherebbe scegliere invece un serbatoio molto più piccolo o molto più grande.

Con un serbatoio troppo piccolo (nel nostro esempio 500 litri invece dei raccomandati 800) si presenta uno dei due problemi: o la caldaia deve essere "soffocata" e bruciare a una potenza inferiore a quella nominale, in modo che il calore appena prodotto possa entrare in una quantità minore di acqua – il che significa più creosoto e fuliggine, minore rendimento e inquinamento più rapido del camino e dello scambiatore, oppure al contrario la caldaia brucia a piena potenza, il serbatoio si riscalda rapidamente al massimo e il calore eccessivo deve essere smaltito attraverso un circuito di sicurezza (raffreddamento), che è una perdita termica pura senza utilità.

Con un serbatoio notevolmente sovradimensionato (ad esempio 1500 litri invece di 800) il sistema funziona in sicurezza, ma il riscaldamento alla temperatura utilizzabile dura più a lungo – in particolare con la prima combustione in uno stato freddo può durare molto più a lungo prima che nel serbatoio in alto ci sia abbastanza acqua calda per il riscaldamento. L'investimento è maggiore (un serbatoio grande costa notevolmente di più rispetto a uno piccolo, così come il trasporto, l'installazione e l'installazione), e il serbatoio occupa più spazio nella stanza della caldaia, che potrebbe mancare ad esempio per un bollitore di acqua calda o per altre apparecchiature tecniche.

Esempio pratico di calcolo passo dopo passo

Affinché il procedimento sia completamente concreto, passiamo in rassegna l'intero calcolo su un tipo di casa reale.

Dati: casa familiare con una superficie a pavimento di 150 m², costruita con un livello medio di isolamento termico, perdite termiche secondo il progetto di riscaldamento di 9 kW alla temperatura esterna progettata. Il proprietario ha deciso per una caldaia a combustibile solido (caldaia a legna da ardere a fumi secchi) con una potenza nominale di 20 kW – la potenza è deliberatamente superiore alle perdite termiche, perché la caldaia non funzionerà ininterrottamente, ma in dosi (una combustione per alcune ore), e il calore eccessivo verrà immagazzinato nel serbatoio di accumulo.

Passo 1 – potenza della fonte: 20 kW.
Passo 2 – tipo di fonte e fattore: caldaia a combustibile solido, fattore medio raccomandato 40 l/kW.
Passo 3 – calcolo: 20 kW × 40 l/kW = 800 litri.
Passo 4 – arrotondamento alla dimensione disponibile: le dimensioni standard disponibili sul mercato sono di solito 200, 300, 500, 750, 800, 1000, 1500, 2000, 3000 e 5000 litri – in questo caso la scelta cade naturalmente su 750 o 1000 litri, a seconda dello spazio disponibile nella stanza della caldaia e del fatto che il proprietario preferisca una variante un po' più conservativa (1000 l) o più economica (750 l).

Se la stessa casa avesse utilizzato invece di una caldaia a combustibile solido una pompa di calore con una potenza di 8 kW (più vicina alle perdite termiche della casa, poiché la pompa di calore può funzionare praticamente ininterrottamente e regola la sua potenza), il calcolo sarebbe stato diverso: 8 kW × 15 l/kW (fattore medio raccomandato per la pompa di calore) = 120 litri. Nella pratica si sceglierebbe di solito una dimensione standard intorno ai 100 a 150 litri, oppure invece di un serbatoio di accumulo separato si utilizzerebbe direttamente un equilibratore idraulico o un serbatoio combinato con un bollitore integrato di acqua calda. Questa differenza (800 litri rispetto a 120 litri per la stessa casa) mostra bene perché non è possibile rispondere alla domanda del titolo dell'articolo con un solo numero universale senza conoscere il tipo di fonte di calore.

Stratificazione termica nel serbatoio e suo impatto sul volume utile

Il serbatoio di accumulo non funziona come un'unica vasca omogenea con una temperatura uniforme – un sistema correttamente progettato sfrutta la stratificazione termica, in cui l'acqua più calda rimane nella parte superiore del serbatoio e l'acqua più fredda nella parte inferiore. Questa stratificazione influisce in modo significativo su quanto del volume totale del serbatoio è in un certo momento effettivamente utilizzabile per il riscaldamento.

Praticamente ciò significa che anche se il serbatoio del nostro esempio ha un volume totale di 800 litri, per il riscaldamento è direttamente utilizzabile soprattutto lo strato superiore, il più caldo – lo strato inferiore, più freddo, funge da riserva che si riscalda gradualmente con il successivo caricamento. Per questo motivo, gli ingressi e le uscite dei tubi sul serbatoio hanno una posizione precisa (l'acqua calda entra in alto, l'acqua fredda di ritorno entra in basso) e non si consiglia di ridurre il volume del serbatoio con tubazioni di collegamento eccessivamente grandi o con un mescolamento troppo intenso – questo distruggerebbe la stratificazione e ridurrebbe il volume effettivamente utilizzabile, anche se il volume totale del serbatoio fosse sufficiente in base al calcolo.

Combinazione di più sorgenti di calore in un unico serbatoio

Sempre più spesso il serbatoio di accumulo non viene utilizzato solo con una singola sorgente di calore, ma combina ad esempio una caldaia a combustibile solido con dei collettori solari termici, oppure una pompa di calore con un elemento riscaldante elettrico come sorgente di riserva. In questo caso, il volume del serbatoio non si calcola come una semplice somma dei fabbisogni delle singole sorgenti, poiché in genere queste non forniscono la loro potenza massima nello stesso momento (ad esempio, il sole splende durante il giorno, la caldaia a legna si accende prevalentemente la sera e la mattina).

Nella pratica, quando si combinano una caldaia a combustibile solido e dei collettori solari, si parte solitamente dai requisiti della sorgente dominante (di norma la caldaia, poiché fornisce una potenza maggiore in un tempo più breve) e il circuito solare viene collegato tramite un proprio scambiatore nella parte inferiore, più fredda del serbatoio, dove può riscaldare l'acqua anche a una temperatura più bassa del collettore. La precisa dimensione di un sistema combinato è sempre individuale e consigliamo di consultare un progettista di impianti di riscaldamento – le regole generali di questo articolo servono solo come base orientativa, non come sostituzione del progetto per sistemi complessi con più sorgenti di calore.

Riassunto dei valori consigliati

Per una rapida orientazione, riassumiamo i numeri principali di questo articolo:

Caldaia a combustibile solido (legna in pezzi): 20–55 l/kW di potenza della caldaia, valore pratico medio 40 l/kW.
Caldaia automatica a pellet: 10–20 l/kW di potenza della caldaia, oppure basta un volume di 50–100 l solo per l'isolamento idraulico.
Pompa di calore: 10–25 l/kW di potenza, valore pratico medio 15 l/kW, soprattutto per limitare il ciclamento del compressore.
Collettori solari termici: 50–70 l per 1 m² di superficie dei collettori piani.
Casa familiare media (120–160 m², isolamento moderno): perdita termica orientativa 6–10 kW, case vecchie non isolate 12–16 kW.
Dimensioni standard disponibili dei serbatoi: 200, 300, 500, 750, 800, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000 litri.

Questi valori sono orientativi e si basano sulla pratica comune nella progettazione degli impianti di riscaldamento – per una casa specifica, consigliamo sempre di commissionare un progetto di riscaldamento preciso che tenga conto anche della reale perdita termica in base allo stato attuale dell'isolamento, del modo in cui si prepara l'acqua calda sanitaria e dell'eventuale combinazione di più sorgenti di calore.

Domande frequenti

Devo necessariamente installare un serbatoio di accumulo anche con una caldaia automatica a pellet?

Non è sempre necessario, ma in quasi tutti i casi si consiglia almeno un serbatoio più piccolo (50–150 litri) per l'isolamento idraulico, soprattutto se la casa ha più circuiti di riscaldamento con temperature diverse (radiatori e riscaldamento a pavimento). Nei sistemi semplici con un solo circuito e una caldaia moderna modulante, in alcuni casi si può fare a meno, ma una decisione precisa dovrebbe essere confermata dal progettista o dal produttore della caldaia specifica.

Il serbatoio di accumulo può essere troppo grande per una caldaia a legna?

Sì, praticamente sì. Un serbatoio notevolmente sovradimensionato allunga il tempo necessario per raggiungere una temperatura utilizzabile, soprattutto durante il primo caricamento in stato freddo, e aumenta inutilmente i costi iniziali e le esigenze di spazio nella stanza caldaia. L'obiettivo è trovare un volume che copra un caricamento normale (tipicamente 20–40 kg di legna per un caricamento singolo con una caldaia media), non la massima dimensione possibile che si riesce a sistemare nella stanza.

Come cambia il volume necessario se ho anche un riscaldamento a pavimento in casa?

Il riscaldamento a pavimento funziona con una temperatura dell'acqua di riscaldamento più bassa (tipicamente 35–45 °C) rispetto ai radiatori (spesso 55–70 °C), il che in combinazione con un serbatoio di accumulo significa che anche lo strato inferiore, più freddo del serbatoio, è comunque utilizzabile per i circuiti a pavimento. Questo nella pratica allunga il tempo in cui il serbatoio è "utilizzabile" senza dover aumentare il suo volume totale – la differenza di temperatura tra gli strati del serbatoio viene sfruttata in modo più efficiente.

È possibile aumentare il volume del serbatoio se si rivela insufficiente?

Non si può aumentare direttamente lo stesso serbatoio, ma una soluzione comune è aggiungere un secondo serbatoio collegato in serie o in parallelo con il primo (cosiddetto collegamento in tandem). Questa soluzione richiede modifiche ai tubi e alla regolazione, quindi è opportuno considerarla in anticipo già nella progettazione della stanza caldaia e lasciare abbastanza spazio, anche se il secondo serbatoio verrà installato in un secondo momento.

Influisce la grandezza del bollitore per acqua calda sanitaria (ACS) sul volume del serbatoio di accumulo?

Si tratta di due serbatoi separati con funzioni diverse – il serbatoio di accumulo serve per il riscaldamento, il bollitore per l'ACS serve per riscaldare l'acqua calda sanitaria. Alcune soluzioni combinate (cosiddette caldaie combinate) hanno un bollitore per l'ACS integrato direttamente all'interno del serbatoio di accumulo in forma di serbatoio autonomo o di scambiatore a passo – in questo caso il volume totale si sceglie leggermente più grande per lasciare abbastanza spazio anche per l'acqua di riscaldamento intorno al serbatoio interno. Per un confronto più dettagliato su questo argomento, si rimanda a un articolo separato sulle differenze tra serbatoio di accumulo e bollitore per l'ACS.

C'è una differenza tra il volume per una costruzione nuova e una casa ristrutturata?

Non c'è una differenza diretta nel volume, il principio del calcolo è lo stesso – la differenza sta nel fatto che le case più vecchie e peggio isolate hanno in genere una perdita termica maggiore, il che con una caldaia a combustibile solido porta spesso a scegliere una caldaia con una potenza maggiore e quindi a un volume del serbatoio calcolato più alto. Quando si prevede un isolamento aggiuntivo per una casa vecchia, è quindi ragionevole calcolare la potenza della sorgente e il volume del serbatoio in base allo stato dopo l'isolamento, non solo in base allo stato attuale prima della ristrutturazione.

Argomenti correlati

Vedi anche l'intera gamma nella categoria Serbatoi di accumulo.

Ha una domanda su questo argomento?

Non riesce a decidere quale volume di serbatoio sarebbe adatto per la sua casa, o sta affrontando una situazione specifica con la combinazione di più fonti di calore? Scrivici – Lei riceverà volentieri la nostra consulenza.