L’acqua calda sanitaria può essere prodotta con sistemi ad accumulo, istantanei e misti.

 

Produzione con accumulo.

L’acqua calda è prodotta e accumulata in appositi serbatoi ad una temperatura di circa 15/20° C più elevata rispetto a quella di utilizzo.

L’accumulo serve per poter far fronte al fabbisogno dei periodi di massima richiesta senza dover impegnare potenze termiche troppo elevate.

Questo tipo di produzione di acqua calda, rispetto a quello istantaneo, presenta i seguenti vantaggi e svantaggi:

-      vantaggi:

-       possibilità di utilizzare generatori e scambiatori di calore con potenza termica molto più bassa;

-      funzionamento dell’impianto più regolare e continuo: quindi migliore resa termica   e temperatura di utilizzo meno soggetta a sbalzo;

-     minor costo per l’impegnativo termico quando si utilizza il teleriscaldamento.

-      svantaggi:

-      maggior costo dell’impianto per l’incidenza dei serbatoi;

-       maggior ingombro;

-          più elevate dispersioni termiche passive (tale inconveniente può però essere minimizzato con un buon isolamento termico dei serbatoi e delle tubazioni).

 

Produzione istantanea.

L’acqua calda è prodotta “istantaneamente” secondo le effettive esigenze dell’impianto.

 

Produzione mista.

L’acqua calda è prodotta con un sistema in parte ad accumulo e in parte istantaneo, E’ una soluzione che, in alcuni casi, può consentire un buon compromesso fra i vantaggi e gli svantaggi dei due metodi sopra menzionati.

 

 

PRODUZIONE DI ACQUA CALDA CON ACCUMULO

Lo schema funzionale di un impianto per produrre acqua calda con accumulo può essere rappresentato come in Figura 1. Il termostato di regolazione attiva o disattiva la pompa dello scambiatore di calore in relazione alla temperatura d’accumulo prefissata sul termostato stesso.

Il miscelatore provvede poi a regolare la temperatura d’invio dell’acqua calda agli apparecchi utilizzatori.

Þ      BOLLITORI TRADIZIONALI

Producono acqua calda con scambiatori di calore a serpentino o a fascio tubiero e possono essere del tipo con scambiatore semplice, doppio o triplo (Figura 2).

Þ      BOLLITORI AD INTERCAPEDINE

Producono acqua calda con camere ad intercapedine ricavate sfruttando la superficie       esterna dei bollitori stessi. Possono essere installati sia in posizione verticale che orizzontale (Figura 3).

 

DIMENSIONAMENTO DEI BOLLITORI

Per poter determinare il volume dei bollitori e la superficie dei loro scambiatori vanno considerate le seguenti grandezze:

 

Periodo di punta.

È il periodo in cui risulta più elevato il consumo d’acqua calda. Per utenze normali, il suo valore può essere ricavato da apposite tabelle di tipo sperimentale.

Per utenze atipiche, invece, il suo valore deve essere valutato in base alle modalità con cui si presume l’impianto sia utilizzato.

 

Consumo d’acqua calda nel periodo di punta.

È il consumo globale d’acqua calda nel periodo di punta. Come nel caso precedente, per utenze normali, il suo valore può essere ricavato da apposite tabelle di tipo sperimentale. Per utenze atipiche, invece, il suo valore deve essere valutato in base agli apparecchi installati e alle frequenze d’uso ipotizzate.

 

Periodo di preriscaldamento.

È il tempo che può essere impiegato per portare l’acqua (fredda) immessa nel bollitore fino alla temperatura di accumulo richiesta.

 

Temperatura dell’acqua fredda.

Il suo valore dipende da molti fattori, quali ad esempio: la temperatura del terreno, la temperatura esterna, la zona di provenienza dell’acqua. In pratica, tuttavia, si può assumere:

10 – 12°C nell’Italia settentrionale,

12 – 15°C nell’Italia centrale,

15 – 18°C nell’Italia meridionale.

 

Temperatura di utilizzo dell’acqua calda.

Per le utenze più comuni, il suo valore può essere ricavato dalle tabelle di seguito allegate. Per altri tipi di utenza, deve essere invece stabilito in relazione alle specifiche  condizioni con cui l’acqua è utilizzata.

 

Temperatura di accumulo dell’acqua calda.

Il suo valore deve essere stabilito in relazione a diverse esigenze fra loro contrastanti ed in particolare deve essere scelto in modo da:

-          evitare (o almeno limitare) fenomeni di corrosione e deposito del calcare: fenomeni che possono crescere notevolmente quando l’acqua supera i 60-65°C;

-          limitare le dimensioni dei bollitori, considerando che basse temperature di accumulo fanno aumentare notevolmente tali dimensioni;

-          impedire lo sviluppo dei batteri, che in genere possono sopportare a lungo temperature fino a 50°C, mentre invece muoiono in tempi rapidi oltre i 55°C.

-          In considerazione di questi aspetti, per le normali utenze è in genere un buon compromesso accumulare acqua a 60°C.

 

Temperatura del fluido scaldante.

Il suo valore deve essere scelto  essenzialmente in relazione a due esigenze fra loro contrastanti:

• evitare (o almeno limitare) il deposito del calcare sul serpentino;

• limitare la superficie dello scambiatore di calore.

È bene quindi non utilizzare temperature del fluido scaldante troppo elevate e tenere basso il salto termico di progetto, cioè il salto termico previsto tra l’andata e il ritorno.

Per le normali utenze si può, ad esempio, prevedere una temperatura di mandata del fluido scaldante pari a 75°C e un salto termico di progetto pari  a 5°C.

 

PRODUZIONE ISTANTANEA DI ACQUA CALDA

Per la produzione istantanea di acqua calda si possono utilizzare sistemi che derivano energia termica:

• direttamente dalla fiamma dei bruciatori (è in genere  il caso delle “caldaiette”),

• dai generatori di calore,

• dal teleriscaldamento.

 

Nei sistemi con generatori di calore, l’acqua è prodotta  alla temperatura voluta mediante una valvola di regolazione a tre vie che fa variare la temperatura con cui il fluido scaldante alimenta lo scambiatore (Figura 4).

Nei sistemi con teleriscaldamento, l’acqua invece è prodotta alla temperatura voluta mediante una valvola di regolazione a due vie che fa variare la portata (attraverso lo scambiatore) del fluido scaldante (Figura 5).

 

PRODUZIONE MISTA DI ACQUA CALDA

Per la produzione mista di acqua  calda si può utilizzare il tipo di impianto schematizzato in Figura 6.

Le pompe devono risultare:      

attivate

quando il flussostato (F) segnala il passaggio di acqua, oppure quando il termostato (T) registra una temperatura più bassa di quella d’accumulo prefissata sul termostato stesso;

disattivate  

quando non sussiste almeno una delle cause di attivazione sopra specificate, oppure quando la temperatura di accumulo supera quella prefissata sul termostato di sicurezza (Tmax).

L’autoflow serve ad evitare che attraverso lo scambiatore  fluisca una quantità d’acqua superiore a quella prevista: superiore, cioè, a quella che lo stesso scambiatore è in grado di riscaldare alla temperatura richiesta.

 

CRITERI DI DIMENSIONAMENTO

Per dimensionare questi impianti di norma si procede in base alla potenza termica disponibile oppure per tentativi alla ricerca della soluzione ottimale:

Dimensionamento in base alla potenza termica disponibile:

-    si calcola dapprima la quantità d’acqua calda istantanea che si può produrre con la potenza termica disponibile;

-    si determina poi (in relazione alla quantità d’acqua calda mancante) il volume dell’accumulo necessario.

 

Dimensionamento per tentativi:

-    si ipotizzano dapprima quote variabili di acqua calda prodotta in modo istantaneo e con accumulo, e in base a queste ipotesi si dimensiona il sistema di produzione misto.

-    si confrontano poi le soluzioni così ottenute e si sceglie quella più conveniente considerando sia i costi di realizzazione, sia i costi di gestione