L’accumulo inerziale, noto anche come puffer o volano termico, è un componente cruciale in una centrale termica con pompa di calore.
Funzione del Volano Termico
Si tratta di un serbatoio, le cui dimensioni variano in base alle caratteristiche dell’impianto, che viene installato in serie tra la pompa di calore e il sistema di distribuzione del riscaldamento/raffrescamento. La sua principale funzione è quella di ottimizzare il funzionamento della pompa di calore, riducendo al minimo i cicli di on/off.
L’aspettativa di vita e il rendimento di una pompa di calore sono fortemente influenzati dal numero di cicli di accensione e spegnimento. Durante queste fasi, il Coefficient of Performance (COP) è molto basso, per poi stabilizzarsi dopo qualche minuto di funzionamento. Senza il serbatoio inerziale, la pompa di calore lavorerebbe direttamente sul sistema di distribuzione e sarebbe soggetta alle continue variazioni di richiesta termica dall’edificio, rendendo impossibile limitare i cicli di on/off.
Inoltre, l’utilizzo di un serbatoio inerziale permette di rendere indipendenti tra loro le portate del circuito lato pompa di calore e quello lato impianto.
Sbrinamento e Comfort Termico
La maggior parte delle pompe di calore aria/acqua gestiscono i cicli di sbrinamento dell’evaporatore invertendo il ciclo frigorifero. Prelevano quindi energia termica dal lato del condensatore per trasferirla al lato evaporatore, sbrinandolo e quindi ripristinando le condizioni necessarie per il corretto funzionamento della macchina.
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Se sul lato del condensatore opera direttamente il circuito di distribuzione, la sorgente termica per lo sbrinamento è l’edificio, che cedendo energia termica potrebbe creare un calo di comfort, soprattutto se i terminali di distribuzione fossero dei ventilconvettori.
Progettazione e Dimensionamento
Gli obiettivi di durabilità ed efficienza dell’impianto sono perseguibili a patto di operare una corretta progettazione e un corretto dimensionamento del serbatoio inerziale.
Considerazioni sul Dimensionamento
Un utente ha condiviso la sua esperienza e i suoi dubbi riguardo al dimensionamento del puffer per la sua pompa di calore Templari Kita M (16.5kW). Il produttore suggerisce un puffer da 300 litri, ma l'utente si chiede come influisca il posizionamento del puffer (in serie o in parallelo) e se il dimensionamento debba basarsi sulla potenza massima della pompa di calore o sul consumo medio dell'impianto.
Il produttore ha spiegato che un puffer più grande aiuta a evitare cambi troppo veloci di temperatura, che porterebbero a continue modulazioni della pompa di calore e a un peggioramento del COP. Questo perché ogni variazione di velocità comporta una modulazione non solo del compressore, ma anche delle valvole, del ventilatore e di altri componenti.
La dimensione del puffer è cruciale per mitigare gli effetti negativi dei cicli di accensione e spegnimento, soprattutto in condizioni di carico parziale, come durante le mezze stagioni o quando è in funzione un solo ventilconvettore con basso consumo termico.
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Esempio di Calcolo e Problematiche
L'utente ha fatto un esempio di calcolo per illustrare le sue preoccupazioni:
- La pompa di calore scende fino a 3 kW di produzione minima.
- In un ciclo minimo di accensione/spegnimento di 15 minuti, produce 3 kW * 15/60 = 750 W.
- Un accumulo da 100 litri, raffreddato e riportato in temperatura con un ΔT di 5°C, stocca 100 litri * 5°C = 500 calorie * 1,16 = 580 W.
In questo scenario, l'accumulo stocca meno di quanto produce la pompa di calore al minimo, il che potrebbe portare a frequenti cicli di accensione/spegnimento anche con un utilizzatore che consuma tutta l'energia stoccata.
Consigli e Raccomandazioni
In sintesi:
- Consultare le istruzioni del produttore per il dimensionamento del puffer.
- Considerare le condizioni di carico parziale e le mezze stagioni, dove la pompa di calore potrebbe essere più soggetta a cicli di on/off.
- Valutare attentamente il posizionamento del puffer (in serie o in parallelo) e il suo impatto sul sistema.
- Considerare l'utilizzo di modalità operative che favoriscono un funzionamento più stabile del compressore, come la modalità "quiet".
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