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Rivista Idraulica 61

LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA

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Le pompe di calore in genere non hanno sufficienti potenze per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria.
Per questo motivo, la produzione deve avvenire tramite sistemi ad accumulo. Poiché la temperatura in mandata durante la produzione di acqua calda sanitaria non può essere troppo alta, sia per limiti fisici sia per evitare rendimenti troppo bassi, occorre prestare particolare attenzione nella progettazione. Un bollitore per ACS dimensionato per una pompa di calore richiede volumi più grandi e superfici di scambio maggiori rispetto alla caldaia. Inoltre deve essere in grado di soddisfare l’intero fabbisogno di acqua calda sanitaria nel periodo di punta, poiché la ricarica dell'accumulo richiede tempi relativamente lunghi a causa della limitata potenza disponibile. 

Il volume di acqua stoccata deve essere abbondante per permettere di accumulare acqua ad una temperatura compresa tra i 45 °C e i 50 °C. Tuttavia, ogni grado in più di temperatura richiesto alla pompa di calore ne riduce l’efficienza di circa il 3 %. 

Lo scambiatore deve essere sovradimensionato rispetto ad uno abbinato a caldaia, per limitare la differenza tra la temperatura dell’ACS e quella dell’acqua tecnica. Inoltre, scambiatori di piccole dimensioni allungano i tempi di messa a regime del bollitore, sottraendo per un tempo maggiore la macchina alla funzione di riscaldamento. 

L’accumulo deve essere dotato di un buon isolamento per ridurre il più possibile le perdite termiche e assicurare alti risparmi sui costi di gestione. 

Il bollitore è, in genere, a serpentino immerso e con superficie di scambio maggiorata. Tale sistema può riscaldare il serbatoio dell’acqua calda sanitaria fino a temperature di comfort con il solo funzionamento della macchina, oppure mediante l'ausilio di un riscaldatore elettrico di riserva, per raggiungere temperature più elevate. Il bollitore può essere esterno oppure integrato nei moduli delle PDC. 

Esistono anche modelli di pompa di calore che, per ottimizzare maggiormente lo scambio termico, utilizzano un accumulo tecnico ed uno scambiatore esterno a piastre per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria. Il calore non viene immagazzinato nell’acqua potabile ma in un serbatoio di acqua tecnica in cui la stratificazione delle temperature garantisce la produzione di ACS. Con questa soluzione l’acqua potabile viene riscaldata istantaneamente attraverso uno scambiatore di calore in acciaio inox restando igienicamente incontaminata. 

La produzione di ACS avviene deviando l’acqua dall’impianto tramite una valvola a tre vie. Il comando di quest’ultima è affidato alla pompa di calore in quanto la macchina, oltre ad operare lo scambio, deve innalzare la sua temperatura di mandata ed invertire il ciclo nel caso stia producendo acqua refrigerata. Quando la produzione di ACS è affidata ad un bollitore esterno la deviazione può essere realizzata da una valvola a 3 vie, interna alla macchina oppure esterna (fig. 38). In ogni caso, la valvola viene controllata dall'elettronica della pompa di calore che rileva la temperatura del bollitore tramite un'opportuna sonda. 

Infine, in alcune applicazioni è conveniente mantenere la produzione dell’ACS separata da quella del riscaldamento. Questo può avvenire: nelle ristrutturazioni (dove si è vincolati da una distribuzione esistente dell’ACS), negli impianti centralizzati con produzione autonoma dell’acqua sanitaria oppure in impianti a PDC (ad esempio aria-aria) senza produzione di ACS. In questi casi esistono dei bollitori a pompa di calore aria-acqua
Essi possono funzionare per mezzo di due condotti verso l’esterno (ripresa ed espulsione aria) oppure sfruttando l’aria ambiente come ripresa per poi scaricarla, attraverso un condotto, all’esterno. Esistono anche modelli provvisti di unità esterna ed interna (a due sezioni). 
Il bollitore a pompa di calore aria-acqua, sebbene presenti un costo di acquisto superiore, permette di evitare la commutazione da freddo a caldo, durante la funzione di raffrescamento, aumentando così la resa della macchina. 

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