Bollitore ACS con pompa di calore

Pompa di calore

Potenza nominale kW

Mandata massima °C

Il tetto che la macchina non può superare, non la temperatura che produce: quella la ricava dal ritorno più il salto termico. Si allinea da sé a cinque gradi sopra il set point quando lo si alza, perché con un tetto troppo vicino il salto motrice si assottiglia e l’accumulo non arriva mai in temperatura. Limite fisico 70 °C: propano 70, R32 65, R410A 62.

Salto termico K

Fissa la portata: Q = P/(1,163·ΔT).

Portata risultante m³/h

Miscelatrice

Taglia al setpoint completando con acqua di rete: dagli stessi litri di accumulo ne ricavi di piu' al rubinetto.

Setpoint miscelatrice °C

Qui la potenza non si impone: è il risultato di portate e temperature. Le trovi fra le letture, con i ΔT.

Prova

Riempi accumulo a °C

Solo la temperatura da cui parte la prova, con il pulsante qui sotto.

Set point accumulo °C

Il termostato: il generatore si ferma quando la media del corpo arriva qui. È indipendente dal riempimento, così si può partire freddi e caricare fino al set point.

Isteresi ripartenza generatore K

Di quanto deve scendere la media sotto il set point perché il generatore riparta. Cinque gradi è il valore usuale: con isteresi strette la macchina si accende e si spegne in continuazione, che è il modo peggiore di farla lavorare.

Serpentino

Coeff. di scambio W/m²K

Campo libero, di partenza 500. Il valore lo dichiara il costruttore del serpentino: quando c’è, si usa quello. In mancanza di indicazioni restano validi gli ordini di grandezza correnti — rame 450, acciaio 500, inox 600 W/m²K.

Superficie specifica m²/kW

Tubo 1" parete sottile: 0,0798 m²/m, quindi 1 m²/kW = 12,5 m di tubo.

Superficie di scambio m²

Sanitario

Prelievo ACS l/min

Acqua fredda di rete °C

Ricircolo sanitario

Portata dell’anello l/h

Zero se l’anello non c’è. Un ricircolo domestico sta fra 50 e 500 l/h; oltre gli 800 è roba da edificio grande. L’anello pesca a valle della miscelatrice quando c’è, altrimenti all’imbocco dell’uscita.

Caduta lungo l’anello K

Quanto si raffredda l’acqua facendo il giro. Due o tre gradi su un anello coibentato, fino a dieci su percorsi lunghi e mal isolati. Da qui esce la perdita continua, che è il vero costo del ricircolo: 1,163 × portata × caduta.

Quota di rientro %

Bollitore

Ø accumulo mm

Altezza accumulo mm

Volume L

Ø attacchi mm

Dispersione del mantello i

Perdita di mantenimento S (65/20 °C) W

Mantello adiabatico.

Nell'arco di una carica o di una scarica le dispersioni del mantello sono ininfluenti (1÷2 %): si possono trascurare. Servono solo per simulare uno stand-by lungo, per esempio la notte di un bollitore sanitario carico a pompe ferme.

Modello

Con rimescolamento — la temperatura alle bocche viene misurata sul campo risolto: il getto che entra mescola, la stratificazione si degrada, e l’efficacia dello scambio scende sotto il valore ideale. È il comportamento reale.

Solo ideale — si assume separazione perfetta, efficacia ε = min(1, Qp/Qs): nessuna miscelazione, come se il serbatoio fosse un separatore perfetto. È il limite superiore teorico.

Il divario fra i due e’ la misura di quanto la forma del serbatoio e la posizione delle bocche stiano costando. La potenza si conserva in entrambi i casi: cambia come si distribuisce, non quanta ce n’è.

Velocità della simulazione

Secondi simulati per secondo reale ×

Quanti secondi simulati per ogni secondo di orologio. A 1× si segue il moto passo per passo; a 40× (il valore normale) un minuto di impianto passa in un secondo e mezzo; a 300× si arriva in fretta al regime lontano. Oltre non ha senso salire: il calcolo ha un tetto per fotogramma e il numero non verrebbe raggiunto comunque. Rallentare non cambia i risultati, cambia solo quanto in fretta li si vede.

CARICA / SCARICA °C °C

Sul grafico: passa il mouse per leggere tutte le curve a quell’istante; rotellina per zoomare sui tempi e trascina per scorrere; Shift + trascina per selezionare un intervallo e vederne la durata e la variazione di ogni curva; doppio clic per tornare a vedere tutto.

Le temperature agli attacchi vengono da un bilancio di massa ed energia esatto (ρ·c = 1,163 Wh/(kg·K), perdite del mantello trascurate). Il campo interno viene da un solutore CFD bidimensionale a corda cilindrica — il piano medio passante per un diametro, con ogni colonna pesata sulla corda del cilindro: avvezione BFECC, proiezione di pressione a spessore variabile, densità dell'acqua secondo Tanaka (2001), viscosità e diffusività molecolari reali, sottogriglia di Smagorinsky con smorzamento sul numero di Richardson di gradiente e Prandtl turbolento 0,85. Il passo temporale è limitato da CFL, quindi il tempo mostrato è tempo simulato vero. I limiti restano la risoluzione — circa 2100 celle contro i milioni di una CFD industriale — la formulazione 2D assialsimmetrica invece che 3D, e una validazione sperimentale limitata alla carica e scarica diretta (relazione, punto 8): leggi i regimi e gli ordini di grandezza, non i decimali.