Accumulatore di calore per caldaie di riscaldamento: struttura, scopo + istruzioni per la costruzione fai-da-te

Come organizzare il lavoro di un sistema di riscaldamento autonomo in modalità economica? È necessario installare un accumulatore di calore per caldaie di riscaldamento. Di conseguenza, l'efficienza aumenterà notevolmente riducendo i costi del carburante, e inoltre si ridurranno le spese generali per la manutenzione dell'immobile.

Parleremo di come funziona l'apparecchio che consente di raccogliere e immagazzinare il calore prodotto dalla caldaia. Abbiamo descritto in dettaglio tutte le varianti dell'apparecchio utilizzate in ambito domestico. Nell'articolo presentato viene illustrato il campo di applicazione degli accumulatori di calore e le regole di utilizzo.

Cos'è un accumulatore di calore?

L'accumulatore di calore è un serbatoio tampone progettato per accumulare i volumi di calore in eccesso prodotti durante il funzionamento della caldaia. La risorsa immagazzinata viene poi utilizzata nell'impianto di riscaldamento nel periodo tra i caricamenti programmati del combustibile principale.

Il collegamento di un accumulatore correttamente dimensionato consente di ridurre i costi di acquisto del combustibile (in alcuni casi fino al 50%) e permette di passare a una modalità di un solo carico al giorno invece di due.

Oltre alla funzione di accumulo del calore sviluppato, il serbatoio tampone protegge gli apparecchi in ghisa dalla rottura in caso di sbalzo improvviso e brusco della temperatura dell'acqua di rete.

Se si dotano le apparecchiature di regolatori intelligenti e sensori di temperatura, e si automatizza l'erogazione del calore dal serbatoio di accumulo all'impianto di riscaldamento, la resa termica aumenterà notevolmente e il numero di carichi di combustibile nella camera di combustione dell'apparecchio di riscaldamento diminuirà sensibilmente.

Caratteristiche della struttura interna ed esterna

L'accumulatore di calore è costituito da un serbatoio a forma di cilindro verticale, realizzato in lamiera d'acciaio nero o inossidabile ad alta resistenza.

Sulla superficie interna dell'apparecchio è presente uno strato di vernice bachelitica. Protegge il serbatoio tampone dall'influenza aggressiva dell'acqua calda tecnica, di soluzioni saline deboli e di acidi concentrati. Sulla parte esterna dell'unità viene applicata una vernice in polvere resistente ai carichi termici elevati.

Il volume del serbatoio varia da 100 a diverse migliaia di litri. I modelli più capienti hanno dimensioni lineari notevoli, che rendono difficile l'installazione dell'apparecchiatura nello spazio limitato di una caldaia domestica.

L'isolamento termico esterno è realizzato in poliuretano espanso secondario. Lo spessore dello strato protettivo è di circa 10 cm. Il materiale ha una specifica trama complessa e un rivestimento interno in cloruro di polivinile.

Questa configurazione impedisce che particelle di sporco e detriti fini si accumulino tra le fibre, garantisce un elevato livello di impermeabilità e aumenta la resistenza all'usura complessiva dell'isolante termico.

L'isolante termico non è sempre incluso nel kit dell'accumulatore di calore. A volte deve essere acquistato separatamente e poi montato autonomamente sull'unità.

La superficie dello strato protettivo è coperta da una fodera in similpelle di buona qualità. Grazie a queste condizioni, l'acqua nel serbatoio tampone si raffredda molto più lentamente e il livello di perdita termica complessiva dell'intero sistema si riduce notevolmente.

Principio di funzionamento del dispositivo di accumulo termico

L'accumulatore di calore funziona secondo lo schema più semplice. Dall'alto, all'unità viene collegato un tubo proveniente da una caldaia a gas, a combustibile solido o elettrica.

Attraverso di esso, l'acqua calda entra nel serbatoio di accumulo. Raffreddandosi nel processo, scende verso la posizione della pompa di circolazione e, con il suo aiuto, viene reimmessa nel passaggio principale per ritornare alla caldaia per il successivo riscaldamento.

L'installazione di un accumulatore di calore previene il surriscaldamento del fluido termovettore nel momento in cui la caldaia funziona a piena potenza e garantisce la massima resa termica con un consumo economico di combustibile. Ciò riduce il carico sul sistema di riscaldamento e ne prolunga la durata.

Una caldaia di qualsiasi tipo, indipendentemente dal tipo di risorsa combustibile, funziona a gradini, accendendosi e spegnendosi periodicamente al raggiungimento della temperatura ottimale dell'elemento riscaldante.

Quando il funzionamento si interrompe, il fluido termovettore entra nel serbatoio e nel sistema viene sostituito da liquido caldo che non si è raffreddato grazie alla presenza dell'accumulatore di calore. Di conseguenza, anche dopo lo spegnimento della caldaia e il suo passaggio alla modalità passiva fino al successivo carico di combustibile, i radiatori rimangono caldi per un po' e dal rubinetto esce acqua calda.

Varietà di modelli di accumulo di calore

Tutti i serbatoi di accumulo svolgono praticamente la stessa funzione, ma presentano alcune peculiarità costruttive.

I produttori realizzano serbatoi di accumulo di tre tipi:

• cavi (senza scambiatori di calore interni);
• con uno o due serpentini, che garantiscono un funzionamento più efficiente dell'apparecchiatura;
• con bollitori integrati di piccolo diametro, progettati per il corretto funzionamento del sistema individuale di acqua calda sanitaria di una casa privata.

L'accumulatore di calore viene collegato alla caldaia di riscaldamento e alla rete di distribuzione dell'impianto di riscaldamento domestico tramite fori filettati situati sull'involucro esterno dell'apparecchio.

Come funziona l'apparecchio a vuoto?

L'apparecchio, privo all'interno di serpentino o bollitore integrato, appartiene ai tipi più semplici di apparecchiatura e costa meno delle sue controparti più 'sofisticate'.

Si collega a una o più (a seconda delle esigenze dei proprietari) fonti di energia tramite le comunicazioni centrali, e poi attraverso raccordi da 1 ½ viene distribuito ai punti di utilizzo.

È prevista l'installazione di un elemento riscaldante aggiuntivo, alimentato da energia elettrica. L'apparecchio garantisce un riscaldamento di qualità degli ambienti residenziali, riduce al minimo il rischio di surriscaldamento del fluido termovettore e rende il funzionamento dell'impianto completamente sicuro per l'utente.

Quando in una casa residenziale esiste già un sistema separato di fornitura di acqua calda e i proprietari non intendono utilizzare fonti di calore solare termico per il riscaldamento degli ambienti, è opportuno risparmiare denaro e installare un serbatoio di accumulo cavo, in cui tutta la superficie utile del serbatoio è dedicata al fluido termovettore, non occupata da serpentini.

Accumulatore di calore con uno o due serpentini

L'accumulatore di calore dotato di uno o due scambiatori di calore (serpentini) è una soluzione avanzata per apparecchiature di ampia applicazione. Il serpentino superiore nella struttura è responsabile dell'estrazione dell'energia termica, mentre quello inferiore provvede al riscaldamento intensivo del serbatoio di accumulo stesso.

L'apparecchio dotato di scambiatori di calore ha un prezzo più elevato rispetto a un serbatoio cavo, ma la spesa è pienamente giustificata. L'apparecchio amplia notevolmente le funzionalità dell'impianto e ne rende il funzionamento molto più efficiente.

La presenza di unità di scambio termico nell'apparecchio consente di ottenere acqua calda per le necessità domestiche 24 ore su 24, riscaldare il serbatoio da un collettore solare, riscaldare i vialetti esterni e utilizzare in modo razionale il calore utile per qualsiasi altro scopo.

Modulo con bollitore interno

L'accumulatore termico con bollitore integrato è un'unità progressiva che non solo accumula il calore in eccesso prodotto dalla caldaia, ma fornisce anche acqua calda sanitaria al rubinetto.

Il serbatoio interno del bollitore è realizzato in acciaio legato inossidabile ed è dotato di anodo di magnesio. Riduce la durezza dell'acqua e previene la formazione di calcare sulle pareti.

I proprietari scelgono autonomamente il volume adatto del serbatoio tampone, ma gli esperti dicono che non ha senso pratico acquistare un serbatoio inferiore a 150 litri.

Un'unità di questo tipo si collega a diverse fonti di energia e funziona correttamente sia con sistemi aperti che chiusi. Controlla la temperatura del fluido termovettore e protegge l'impianto di riscaldamento dal surriscaldamento della caldaia.

Ottimizza il consumo di carburante e riduce la quantità e la frequenza dei carichi. Si abbina a collettori solari di qualsiasi modello e può funzionare come sostituto del separatore idraulico.

Ambito di applicazione dell'accumulatore di calore

L'accumulatore termico raccoglie e accumula l'energia prodotta dall'impianto di riscaldamento, per poi aiutare a utilizzarla nel modo più razionale per un riscaldamento efficiente e la fornitura di acqua calda agli ambienti abitativi.

È necessario acquistare il dispositivo per accumulare il calore in eccesso solo in negozi specializzati. Il venditore deve fornire all'acquirente il certificato di qualità del prodotto e le istruzioni complete per l'uso.

Funziona con diversi tipi di apparecchiature, ma viene spesso utilizzato in combinazione con collettori solari, caldaie a combustibile solido ed elettriche.

Accumulatore termico in un sistema solare termico

Il collettore solare è un moderno tipo di apparecchiatura che consente di utilizzare l'energia solare gratuita per le esigenze quotidiane domestiche. Ma senza un accumulatore termico, l'apparecchiatura non può funzionare completamente, poiché l'energia solare arriva in modo irregolare. Ciò è dovuto al cambio dell'ora del giorno, alle condizioni meteorologiche e alla stagionalità.

Il collettore solare dotato di accumulatore termico viene posizionato sul lato sud del terreno. Qui il dispositivo assorbe la massima energia e fornisce un rendimento efficace.

Se invece l'impianto di riscaldamento e acqua calda è alimentato solo da una singola fonte di energia (sole), in certi momenti gli inquilini potrebbero avere seri problemi con la fornitura di risorse e con l'ottenimento dei consueti elementi di comfort.

Per evitare questi momenti spiacevoli e utilizzare nel modo più razionale possibile le giornate limpide e soleggiate per accumulare energia, un accumulatore termico è d'aiuto. Per funzionare in un sistema solare, sfrutta l'elevata capacità termica dell'acqua: 1 litro d'acqua, raffreddandosi di solo un grado, rilascia un potenziale termico sufficiente a riscaldare 1 metro cubo d'aria di 4 gradi.

Collettore solare e accumulatore termico costituiscono un sistema unico che permette di utilizzare l'energia solare come unica fonte per il riscaldamento di una casa.

Nel periodo di massima attività solare, quando il collettore solare raccoglie la massima quantità di luce e la produzione di energia supera notevolmente il consumo, l'accumulatore termico accumula le eccedenze e le fornisce al sistema di riscaldamento quando l'apporto di risorsa dall'esterno diminuisce o addirittura cessa, ad esempio nelle ore notturne.

Le varianti e gli schemi di riscaldamento alternativo per la proprietà di campagna saranno illustrati nel prossimo articolo, che si consiglia di leggere.

Serbatoio tampone per caldaia a combustibile solido

La ciclicità è una caratteristica tipica del funzionamento di una caldaia a combustibile solido. Nella prima fase, nel focolare vengono caricati i ceppi di legna e per un certo periodo avviene il riscaldamento. La potenza massima e le temperature più elevate si osservano al culmine della combustione del carico.

Poi il trasferimento di calore diminuisce gradualmente e quando la legna brucia completamente, il processo di produzione di energia termica utile si interrompe. Tutte le caldaie funzionano secondo questo principio, compresi gli apparecchi a combustione lenta.

Non è possibile regolare con precisione l'apparecchio per generare energia termica in base al livello di consumo necessario in ogni momento specifico. Questa funzione è disponibile solo in apparecchiature più avanzate, ad esempio nelle moderne caldaie a gas o elettriche.

Pertanto, proprio al momento dell'accensione e durante il raggiungimento della potenza effettiva, e poi durante il raffreddamento e lo stato passivo forzato dell'apparecchiatura, l'energia termica potrebbe semplicemente non essere sufficiente per un riscaldamento completo e per il riscaldamento dell'acqua calda.

Invece durante il funzionamento di punta e la fase attiva della combustione del carburante, la quantità di energia rilasciata sarà eccessiva e gran parte di essa, letteralmente, 'se ne andrà nel camino'. Di conseguenza, la risorsa verrà sprecata in modo irrazionale e i proprietari dovranno caricare continuamente nuove porzioni di combustibile nella caldaia.

Per far sì che la casa venga riscaldata a lungo dopo lo spegnimento della caldaia a combustibile solido, è necessario acquistare un serbatoio tampone di grandi dimensioni. Non sarà possibile accumulare un volume consistente di risorsa in un piccolo serbatoio e il suo acquisto si rivelerà una spesa inutile.

Risolve questo problema l'installazione di un accumulatore termico, che nel momento di maggiore attività accumulerà calore nel serbatoio. Successivamente, quando la legna sarà bruciata e la caldaia passerà in modalità di attesa passiva, l'accumulatore trasferirà l'energia accumulata al fluido termovettore, che si riscalderà e inizierà a circolare nel sistema, riscaldando l'ambiente aggirando l'apparecchio raffreddato.

Serbatoio per sistema elettrico

L'attrezzatura elettrica per il riscaldamento è un'opzione piuttosto costosa, ma a volte viene installata, di solito in combinazione con una caldaia a combustibile solido.

Di solito, il riscaldamento di tipo elettrico viene installato laddove altre fonti di calore non sono disponibili per ragioni oggettive. Naturalmente, con questo metodo di riscaldamento, le bollette dell'elettricità aumentano notevolmente e il comfort domestico costa ai proprietari una somma considerevole.

Il serbatoio tampone deve essere installato direttamente vicino alla caldaia di riscaldamento. L'apparecchiatura ha dimensioni notevoli e in una casa privata sarà necessario destinare un apposito locale. Il sistema si ripagherà completamente entro 2-5 anni.

Per ridurre le spese per l'elettricità, è consigliabile utilizzare l'apparecchiatura al massimo durante il periodo di tariffazione agevolata, cioè di notte e nei fine settimana.

Ma questa modalità operativa è possibile solo se è presente un capiente serbatoio tampone, dove si accumulerà l'energia prodotta durante il periodo agevolato, che poi potrà essere utilizzata per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda negli ambienti abitativi.

Accumulatore di energia fai da te

Il modello più semplice di accumulatore termico può essere realizzato fai-da-te utilizzando un fusto d'acciaio già pronto. Se non se ne ha a disposizione, sarà necessario acquistare alcuni fogli di acciaio inossidabile di spessore non inferiore a 2 mm e saldarli per formare un contenitore di dimensioni adeguate a forma di serbatoio cilindrico verticale.

Non è consigliabile utilizzare un eurocubo per realizzare un accumulatore termico. È progettato per il contatto con un fluido termovettore con temperatura di lavoro fino a +70 °C e non resisterebbe a liquidi più caldi.

Guida alla realizzazione fai da te

Per riscaldare l'acqua nel buffer, sarà necessario prendere un tubo di rame del diametro di 2-3 centimetri e lungo da 8 a 15 m (a seconda delle dimensioni del serbatoio). Andrà piegato a spirale e posizionato all'interno del contenitore.

In questo modello, la parte superiore del fusto fungerà da accumulatore. Da lì si dovrà ricavare un tubo di scarico per l'uscita dell'acqua calda, e in basso realizzarne uno simile per l'ingresso dell'acqua fredda. Ogni tubo di derivazione va dotato di un rubinetto per controllare il flusso del liquido nella zona di accumulo.

In un impianto di riscaldamento aperto è possibile utilizzare un serbatoio rettangolare in acciaio come accumulatore tampone. In un sistema chiuso ciò è escluso a causa di possibili sbalzi di pressione interna.

Nella fase successiva è necessario verificare la tenuta del contenitore, riempiendolo d'acqua o spalmando le saldature con cherosene. Se non ci sono perdite, si può passare alla creazione di uno strato isolante, che permetterà al liquido all'interno del serbatoio di rimanere caldo il più a lungo possibile.

Come isolare termicamente un apparecchio fatto in casa?

Per prima cosa, la superficie esterna del contenitore deve essere accuratamente pulita e sgrassata, quindi primerizzata e verniciata con vernice termoresistente in polvere, proteggendola così dalla corrosione.

Quindi, avvolgere il serbatoio con isolante in lana di vetro o con feltro di basalto arrotolato spesso 6-8 mm e fissarlo con corde o con nastro adesivo comune. Se desiderato, coprire la superficie con lamiera o 'avvolgere' il serbatoio in pellicola di alluminio.

Non è consigliabile utilizzare polistirene espanso estruso o polistirolo per l'isolamento. Con l'arrivo del freddo, in questi materiali possono annidarsi i topi in cerca di un luogo caldo per l'inverno.

Nello strato esterno è necessario ritagliare fori per i tubi di scarico e collegare il contenitore alla caldaia e all'impianto di riscaldamento.

Il serbatoio tampone deve essere dotato di un termometro, sensori di pressione interna e una valvola di scoppio. Questi elementi consentono di controllare un eventuale surriscaldamento del serbatoio e di rilasciare periodicamente la pressione in eccesso.

Velocità di consumo della risorsa accumulata

Non è possibile rispondere con precisione alla domanda su quanto velocemente venga consumato il calore accumulato nell'accumulatore.

Per quanto tempo funzionerà il sistema di riscaldamento con la risorsa accumulata nel serbatoio tampone dipende direttamente da fattori come:

• volume effettivo del serbatoio di accumulo;
• livello di dispersione termica nell'ambiente riscaldato;
• temperatura esterna e stagione corrente;
• valori impostati dei termostati;
• superficie utile della casa da riscaldare e da fornire di acqua calda.

Il riscaldamento di una casa privata in condizioni di inattività dell'impianto di riscaldamento può funzionare da alcune ore a diversi giorni. Durante questo periodo, la caldaia 'si riposa' dal carico e la sua durata operativa sarà sufficiente per un periodo più lungo.

Regole per un utilizzo sicuro

Agli accumulatori termici realizzati in casa con le proprie mani vengono imposti requisiti di sicurezza speciali:

1. Gli elementi caldi del serbatoio non devono toccare o entrare in contatto in alcun modo con materiali e sostanze infiammabili ed esplosive. Ignorare questo punto può provocare l'incendio di singoli oggetti e un incendio nel locale della caldaia.
2. Un sistema di riscaldamento chiuso presuppone una pressione costantemente elevata del fluido termovettore che circola al suo interno. Per garantire questo punto, la struttura del serbatoio deve essere completamente ermetica. Inoltre, è possibile rinforzare il corpo con nervature di irrigidimento e dotare il coperchio del serbatoio di robuste guarnizioni in gomma, resistenti a carichi operativi intensi e temperature elevate.
3. Se nella struttura è presente una resistenza elettrica aggiuntiva, è necessario isolare molto accuratamente i suoi contatti e mettere a terra il serbatoio. In questo modo si eviteranno scosse elettriche e cortocircuiti che potrebbero mettere fuori uso il sistema.

Rispettando queste regole, l'utilizzo dell'accumulatore termico fatto in casa sarà completamente sicuro e non causerà alcun problema o fastidio ai proprietari.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come calcolare correttamente la capacità dell'accumulatore termico per una caldaia domestica a combustibile solido. Tutte le sfumature e i dettagli per eseguire i calcoli necessari.

Come realizzare da sé un accumulatore termico di grande volume con un coperchio rimovibile comodo e pratico. Istruzioni passo passo con spiegazioni.

Perché è conveniente utilizzare accumulatori termici in un sistema di riscaldamento domestico. Esempio concreto di risparmio economico con un significativo aumento del livello di comfort nell'abitazione.

L'installazione di un accumulatore termico per un sistema di riscaldamento domestico è molto vantaggiosa ed economicamente giustificata. La presenza di questo apparecchio riduce il lavoro di accensione della caldaia e consente di caricare il combustibile non due volte al giorno, ma una sola volta.

Il consumo di combustibile necessario per il corretto funzionamento dell'impianto di riscaldamento si riduce notevolmente. L'utilizzo del calore prodotto avviene in modo ottimale e non viene sprecato. I costi per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria diminuiscono, e le condizioni abitative diventano più pratiche, confortevoli e piacevoli.

Raccontateci come avete installato l'accumulatore termico sulla vostra caldaia. Condividete i dettagli tecnologici del processo e le impressioni sull'efficacia del dispositivo. Lasciate, per favore, commenti nel blocco sottostante, pubblicate foto, fate domande sui punti controversi.