Come funziona un accumulatore termico

Il principio di funzionamento dell'accumulatore di calore si basa sull'uso dell'alta capacità termica dell'acqua. Ad esempio, 1 litro d'acqua che si raffredda di 1°C può riscaldare 1 m³ d'aria di 4°C.

Il compito del serbatoio accumulatore di calore è raccogliere e immagazzinare il calore per un utilizzo successivo nel sistema di riscaldamento o di produzione di acqua calda. Il serbatoio accumulatore di calore viene utilizzato in sistemi dove i picchi di produzione non coincidono con i picchi di consumo di calore. Inoltre, il serbatoio può essere installato in un sistema dove c'è un riscaldamento a lungo termine da una fonte di bassa potenza e un rapido raffreddamento da un consumatore ad alta potenza.

I serbatoi accumulatori di calore vengono installati:

insieme a una caldaia a combustibile solido che produce calore quando viene accesa, e il calore raccolto e immagazzinato nel serbatoio può essere utilizzato durante tutta la giornata.
insieme a una pompa di calore per produrre calore durante la notte a tariffa bassa, o in una giornata soleggiata e immagazzinare il calore per un uso notturno o serale.
insieme a un collettore solare per immagazzinare il calore accumulato durante la giornata soleggiata e utilizzarlo la sera.

L'acqua calda è più leggera dell'acqua fredda, quindi nella parte superiore del serbatoio si trova sempre l'acqua più calda, mentre nella parte inferiore si trova l'acqua più fredda.

Per questo motivo, le fonti di energia a bassa temperatura (pompa di calore e collettore solare) sono generalmente collegate ai tubi inferiori dell'accumulatore di calore, mentre le fonti di calore ad alta temperatura (caldaia a gas, elettrica o a combustibile solido) sono collegate ai tubi superiori.

I serbatoi accumulatori di calore vengono spesso utilizzati in schemi bivalenti con due fonti di calore. In questi sistemi, la fonte di calore a bassa temperatura è utilizzata come fonte principale, mentre la fonte di calore ad alta temperatura è utilizzata come fonte di riserva e per coprire i grandi picchi di carico.

In un sistema di riscaldamento, l'uso di uno schema con due fonti di calore può garantire il funzionamento in modo che, durante il 60-70% del periodo di riscaldamento, venga utilizzato solo il calore fornito dalla pompa di calore, e nei giorni più freddi (quando la capacità della pompa di calore è insufficiente), verrà accesa una caldaia a gas o a combustibile solido come supplemento. Il funzionamento di questo tipo di sistema è mostrato nell'animazione sopra.

La pompa di calore è collegata alla parte inferiore del serbatoio accumulatore di calore. Dopo essere stata accesa, la pompa di calore preleva acqua fredda dal tubo inferiore del serbatoio e invia acqua calda nel tubo medio del serbatoio. Poiché l'acqua calda è più leggera dell'acqua fredda, sale nella parte superiore del serbatoio. In questo modo, all'interno del serbatoio si crea un movimento dell'acqua calda verso l'alto e dell'acqua fredda verso il basso.

Una volta che la temperatura nel serbatoio raggiunge il valore impostato, l'automazione deve spegnere la pompa di calore e metterla in modalità standby.

L'isolamento termico del serbatoio consente di mantenere l'acqua calda per diverse ore, o anche per un'intera giornata, quindi il calore ottenuto la sera può essere utilizzato per tutta la notte o solo al mattino. Al momento dell'estrazione del calore, il serbatoio è completamente pieno di acqua calda.

Il tubo di ritorno del sistema di riscaldamento è collegato al tubo inferiore del serbatoio, mentre il tubo di mandata è collegato al tubo superiore. L'automazione che controlla il sistema di riscaldamento misura la temperatura nell'ambiente e, se essa scende rispetto al valore impostato, attiva la pompa che carica acqua fredda nella parte inferiore del serbatoio, facendo spingere l'acqua calda dalla parte superiore del serbatoio nel tubo di mandata del sistema di riscaldamento.

Non appena la temperatura dell'acqua nel sistema di riscaldamento raggiunge il valore impostato, la pompa di circolazione del sistema di riscaldamento riceve un segnale per spegnersi.

Quando la temperatura dell'acqua nel serbatoio scende al di sotto del valore impostato, la pompa di calore riceve un segnale per accendersi.

Se la capacità della pompa di calore non è sufficiente per riscaldare il serbatoio alla temperatura desiderata, l'automazione accenderà la caldaia a gas.

Il tempo di funzionamento del sistema di riscaldamento con il calore accumulato dipende dalla potenza del sistema e dal volume del serbatoio. Pertanto, nella scelta dell'accumulatore di calore, è necessario determinare quale condizione ha la priorità: fornire calore al sistema di potenza definita per un certo periodo, oppure accumulare calore da una fonte di potenza definita per un certo periodo.