Nel mondo dei sistemi di riscaldamento e produzione di acqua calda, termini come "boiler", "bollitore" e "puffer" vengono spesso usati come sinonimi, generando confusione. Tuttavia, a seconda della tipologia di impianto di cui si sta parlando, questi dispositivi hanno utilizzi e funzioni sostanzialmente differenti. Il bollitore e il puffer, infatti, sono due sistemi di stoccaggio distinti, ciascuno con caratteristiche e impieghi specifici.
Che cos'è un Puffer (Accumulatore Termico o Volano Termico)?
Un puffer è un serbatoio progettato per accumulare un fluido, solitamente acqua tecnica, mantenendolo caldo. Questo dispositivo è un accumulatore di energia, nel quale l’acqua presente viene riscaldata ciclicamente e inviata a eventuali scambiatori di calore. L'acqua contenuta nel puffer è considerata "sporca", in quanto circola nei radiatori o negli impianti a pavimento per alimentare il riscaldamento, una caldaia a legna o un termocamino.
Il puffer, conosciuto anche come accumulatore termico, volano termico o accumulatore inerziale, è una soluzione fondamentale per ottimizzare l'efficienza degli impianti di riscaldamento.
Vantaggi dell'Accumulatore Termico Inerziale
L’accumulo inerziale svolge una funzione cruciale negli impianti ad energia rinnovabile. Caldaie a biomassa e pompe di calore, in particolare, necessitano di un accumulo inerziale per garantire linearità di funzionamento al generatore di calore e maggiore comfort nel riscaldamento degli ambienti, oltre che nella produzione di acqua calda sanitaria (ACS).
I principali vantaggi di un puffer includono:
- Ottimizzazione del funzionamento: Migliora l'efficienza della pompa di calore e prolunga la vita del compressore.
- Maggiore resa e minori consumi: Contribuisce a una maggiore resa dell'impianto con minori emissioni e consumi di combustibile.
- Assorbimento dei picchi di richiesta: È in grado di assorbire i picchi di richiesta termica, stabilizzando la temperatura.
- Comfort e flessibilità: Offre maggior comfort all'utente, flessibilità nelle accensioni e cariche del combustibile (per biomasse) e un'erogazione costante di energia di riscaldamento (per pompe di calore).
- Accesso a incentivi: Il volano termico è un requisito fondamentale per le caldaie a biomassa per accedere al Conto Termico 2.0.
Il puffer funziona come una vera e propria "batteria energetica" per la casa. Permette di accumulare i Kilowattora prodotti in eccesso da diverse fonti, tra cui:
- Caldaia a Legna e biomassa
- Impianto Fotovoltaico
- Solare Termico
Ad esempio, scaldando un puffer da 1000 litri da 50°C a 85°C (un ΔT di 35°C), si riescono a immagazzinare ben 40,6 kWh di energia. Questa energia può essere utilizzata per la casa semplicemente azionando una pompa, anche quando il generatore di calore (caldaia o pompa di calore) è spento.
Puffer e Produzione di Acqua Calda Sanitaria (ACS)
Oltre a servire come accumulo termico per il riscaldamento, il volano termico può essere impiegato per produrre acqua calda sanitaria. L'acqua tecnica calda contenuta nel puffer è una preziosa riserva di energia per scaldare l'ACS. I sistemi principali per la produzione di ACS tramite puffer sono tre:
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Produzione ACS tramite scambiatore a piastre: Questo è spesso considerato il sistema migliore. Quando si apre un rubinetto dell'acqua calda, si attiva una pompa che riscalda istantaneamente l'acqua sanitaria facendola passare attraverso uno scambiatore a piastre, portandola alla temperatura desiderata (di solito 41°C).
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Produzione ACS tramite corrugato in ammollo nel puffer: Un sistema valido e più semplice, dove l'acqua fredda di rete passa attraverso un tubo corrugato in acciaio inossidabile immerso nell'acqua tecnica calda del puffer (50°C-85°C). È fondamentale installare una valvola miscelatrice per limitare la temperatura dell'acqua in uscita a 41°C, prevenendo scottature.
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Riscaldamento di un boiler tramite serpentina contenuta nel boiler: Una pompa invia acqua tecnica calda alla serpentina di un boiler esterno, riscaldando l'ACS al suo interno. Questo sistema non è solitamente raccomandato per impianti domestici standard.
Entrambi i sistemi istantanei (scambiatore a piastre o corrugato) garantiscono la massima igiene, evitando la proliferazione della legionella, un batterio che può essere pericoloso.
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Importanza dell'Isolamento e Regolazione
Contrariamente a un errore comune, il volano termico non è uno spreco di energia. Funziona come una batteria: se non viene utilizzato, non si scarica, e maggiore è la sua capacità, migliore è la sua performance. Tuttavia, è essenziale che l'accumulo termico abbia un buon isolamento (coibentazione). La maggior parte dei puffer ha circa 10 cm di isolamento, ma le dispersioni variano notevolmente a seconda del materiale.
- Un buon isolamento può far perdere a un volano termico circa 1-2°C ogni 24 ore, con un consumo di 1,16-2,32 KWh al giorno.
- Un isolamento scadente può portare a perdite dieci volte superiori, con un impatto significativo sui costi energetici annuali.
È fondamentale installare una valvola miscelatrice sulla mandata dell’impianto (a punto fisso o climatica). Senza di essa, il puffer si raffredda rapidamente, richiedendo nuova energia dal generatore e aumentando i consumi. Le temperature del volano termico devono essere regolate in base alle esigenze del generatore, non dell'impianto.
Se un puffer da 1.000 litri viene mantenuto tra 50°C e 85°C (Δt=35°C), accumula 40,6 kWh di energia. Se la temperatura è mantenuta tra 50°C e 60°C (Δt=10°C), l'accumulo è di soli 11,6 kWh, richiedendo un serbatoio molto più grande per ottenere lo stesso risultato.
Che cos'è un Bollitore (Accumulatore di Acqua Calda Sanitaria)?
Il bollitore è un sistema di stoccaggio impiegato specificamente per l'accumulo di acqua calda ad uso sanitario, ovvero per i cibi e l'igiene personale. La produzione di acqua calda sanitaria è la funzione primaria e quasi esclusiva di questi dispositivi. L'acqua contenuta in un bollitore è considerata "pulita".
Caratteristiche e Limiti dei Bollitori
Esistono bollitori che producono e stoccano acqua calda sanitaria, spesso dotati di uno o due scambiatori di calore con una serpentina fissa interna. I serbatoi di accumulo dei bollitori possono essere di due tipi principali per quanto riguarda la serpentina interna:
- A superficie normale: Impiegato in collegamento a una caldaia per la produzione di acqua calda sanitaria.
- A superficie maggiorata: Utilizzato quando l'acqua calda sanitaria è prodotta da collettori solari in un impianto solare termico o con pompe di calore.
Un esempio di bollitore è il modello monoserpentino di Ariston, progettato per lo stoccaggio di acqua calda sanitaria e acqua tecnica calda e fredda, con isolamento in poliuretano espanso e capacità di 190 litri in acciaio smaltato. Un altro esempio è il bollitore termodinamico di Atlantic da 200 litri, che utilizza una pompa di calore per produrre ACS sfruttando il calore latente nell'aria, coprendo il fabbisogno di una famiglia di 6 persone e gestibile tramite APP.
I limiti di funzionamento di un bollitore sono legati alla differenza di temperatura raggiungibile tra il fluido primario e quello secondario, e ai rischi di proliferazione batterica se la temperatura scende al di sotto di certi gradi.
Un aspetto critico dei bollitori è il rischio di legionella, un batterio che prolifera molto bene a temperature intorno ai 50°C. Per debellarlo, è necessario programmare un innalzamento della temperatura dell'ACS sopra i 65°C almeno una volta alla settimana. Un altro svantaggio del bollitore è la complicata eliminazione del calcare al suo interno e la necessità di maggiore spazio rispetto ad altri sistemi.
Differenza Sostanziale tra Puffer e Bollitore
La differenza fondamentale tra un puffer e un bollitore risiede nella destinazione d'uso dell'acqua accumulata:
- Il puffer contiene acqua tecnica "sporca", utilizzata per alimentare il circuito di riscaldamento (radiatori, impianti a pavimento) e che può essere sfruttata per produrre ACS tramite scambiatori esterni.
- Il bollitore contiene acqua calda sanitaria "pulita", destinata direttamente all'uso igienico-sanitario.
In sintesi, il puffer serve per immagazzinare energia termica per il riscaldamento, mentre il bollitore serve per immagazzinare acqua calda per l'uso domestico diretto.
Puffer e Serbatoio Inerziale: Precisazioni Terminologiche
Nel linguaggio impiantistico, "puffer" e "serbatoio inerziale" sono spesso usati come sinonimi. In realtà, sebbene entrambi siano serbatoi di acqua tecnica coibentati, la loro funzione e collocazione impiantistica differiscono:
- Il puffer è un serbatoio di accumulo energetico progettato per immagazzinare grandi quantità di energia termica prodotta da generatori discontinui o non modulanti (es. caldaie a biomassa), rilasciandola gradualmente. La sua funzione principale è accumulare l'energia in eccesso.
- Il serbatoio inerziale, invece, non ha lo scopo di accumulare energia per molte ore, ma di aumentare la massa termica del circuito e stabilizzare il funzionamento di generatori modulanti, come le pompe di calore. Per gli impianti con pompa di calore, il termine corretto è solitamente "serbatoio o accumulo inerziale". Un errore comune è sovradimensionare l'accumulo con la logica del puffer per una pompa di calore modulante.
Dimensionamento del Puffer
Il dimensionamento corretto del puffer è cruciale per l'efficienza dell'impianto. Di seguito alcune indicazioni empiriche per diversi tipi di generatore:
Calcolo dell'Energia Accumulata
La quantità di calore (Q) che può essere accumulata in un volano termico o in un bollitore si calcola con la formula:
Q = m * c * (t2 - t1)
- Q: Quantità di calore [Wh]
- m: Quantità di acqua [kg]
- c: Calore specifico Wh/kgK [1,163 Wh/kgK]
- t1: Temperatura dell’acqua fredda [°C]
- t2: Temperatura dell’acqua calda [°C]
Ad esempio, per riscaldare 100 litri di acqua di 10°C, sono necessari 1,16 kWh. Per riempire una vasca da bagno da 200 litri a 36°C partendo da acqua di acquedotto a 12°C, occorrono 8,35 KWh.
Dimensionamento per Caldaia a Pellet o Cippato (a carico automatico)
- Per impianto a bassa temperatura (riscaldamento a pavimento): 20 litri/kW della caldaia = volume minimo del puffer.
- Per impianto ad alta temperatura (radiatori): 30 litri/kW della caldaia = volume minimo del puffer.
A questi valori va aggiunto il fabbisogno di Acqua Calda Sanitaria (ACS).
Dimensionamento per Caldaia a Legna (a carico manuale)
- 10 litri per ogni litro di volume del vano di carico della legna.
Per le caldaie a legna, i volumi di acqua tecnica sono molto importanti. Dimensionando bene il puffer, si possono prevedere cariche ogni 24 ore o più, tenendo conto del rapporto tra quantità di legna caricabile e fabbisogno energetico nelle 24 ore.
Dimensionamento per Pompa di Calore
- Almeno 30 litri/kW dovrebbero essere calcolati per il volume di accumulo termico necessario a immagazzinare la quantità di calore richiesta per un’ora di funzionamento.
Il dimensionamento ideale dipende dal tipo di pompa di calore, dall'impianto e dalla regolazione. In presenza di una pompa di calore in combinazione con un impianto fotovoltaico, il puffer deve essere calcolato per accumulare l'energia termica prodotta durante le ore di sovrapproduzione del fotovoltaico. Se la pompa di calore gestisce anche il raffrescamento, il puffer caldo può funzionare d'estate come accumulo freddo, oppure può essere necessario un accumulo aggiuntivo per il freddo.
Dimensioni Standard dei Puffer
Per la progettazione del locale tecnico, è utile conoscere le dimensioni standard dei puffer più comuni:
| Capacità del Puffer (litri) | Misure senza coibentazione (diametro/altezza in mm) | Misure con coibentazione (diametro/altezza in mm) |
|---|---|---|
| 500 | 550 x 1545 | 750 x 1645 |
| 800 | 850 x 1650 | 1050 x 1750 |
| 1.000 | 850 x 2010 | 1050 x 2110 |
| 1.500 | 1000 x 2015 | 1200 x 2115 |
| 2.000 | 1160 x 2280 | 1360 x 2380 |
| 3.000 | 1250 x 2610 | 1450 x 2710 |
| 4.000 | 1400 x 2720 | 1600 x 2820 |
| 5.000 | 1600 x 2750 | 1800 x 2850 |
Il volume di acqua tecnica necessario può anche essere suddiviso tra più puffer collegati in serie, una configurazione che facilita l'eliminazione dell'aria dall'impianto.
Il puffer in acciaio al carbonio per impianti con acqua calda/refrigerata, come quello di ACV TST, è disponibile in capacità da 100 o 200 litri ed è consigliato per soluzioni impiantistiche con pompe di calore.
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