Bollitore ACS con pompa di calore

Bollitore a fondi bombati: si inserisce il volume nominale; l’altezza del calcolo è quella a fondi piani con lo stesso volume.

Diametro interno, uno per tutti gli attacchi. Il cursore si arresta sui diametri interni UNI EN 10255:2007, prospetto 2, serie media, da 3/4" (21,7 mm) a 6" (158,3 mm); fra un arresto e l'altro prosegue in mm. La casella accetta anche un diametro interno fuori tabella.

Distanza dell'asse dell'attacco dalla sommità del serbatoio, in percentuale dell'altezza (0 % = sulla sommità del serbatoio, 100 % = sul fondo); sotto il cursore la quota di calcolo dal fondo, centro della fila di celle più vicina. L'acqua che sta sopra la presa ACS non viene prelevata: a fine prelievo resta calda e non contribuisce ai litri erogati. Una presa sulla sommità del serbatoio, o con tubo pescante fino alla sommità, si imposta a 0 %. Nei bollitori l'acqua fredda di rete entra di norma a circa il 15–20 % dell'altezza dal fondo; il valore predefinito è 85 % dalla sommità, cioè 15 % dal fondo. Con l'ingresso rialzato l'acqua sotto l'attacco, più calda dell'acqua di rete, viene spostata verso l'alto dall'acqua fredda che si deposita sul fondo e partecipa al prelievo. Con attacco radiale senza deflettore e velocità alla bocca elevata, l'ingresso sul fondo forma un getto di parete che risale lungo la parete opposta e rimescola la zona inferiore; con l'ingresso al 15–20 % dell'altezza il getto urta la parete e si divide fra un ramo ascendente e uno discendente. Alle portate di prelievo elevate il volume erogato può quindi risultare maggiore con l'ingresso rialzato; alle portate ridotte la differenza è trascurabile. I deflettori non sono rappresentati: l'effetto dipende dal dispositivo d'ingresso reale.

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.

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

Quota della spira più alta, dal fondo, in percentuale dell'altezza. Con 100 % il serpentino arriva sotto la sommità del serbatoio.

Quota della spira più bassa, dal fondo, in percentuale dell'altezza. Il serpentino occupa il tratto fra le due quote, con la superficie di scambio ripartita in modo uniforme. L'acqua scaldata dal serpentino sale: il volume alla sua quota e sopra si scalda per convezione, quello sotto la spira più bassa solo per conduzione. Un serpentino basso mantiene freddo il ritorno alla macchina; un serpentino alto la porta presto in modulazione e lascia fredda la parte bassa.

Estremo del serpentino da cui entra l'acqua della pompa di calore. Con ingresso in alto l'acqua più calda del tubo incontra la parte più calda del serbatoio e il ritorno esce dalla quota più bassa, la più fredda: è la disposizione che dà il ritorno più freddo. Con ingresso in basso la mandata incontra per prima l'acqua fredda e il ritorno esce dalla quota più alta, più calda.

Portata fissa: il circolatore mantiene la portata nominale Qn. La mandata è quella con cui il serpentino cede la potenza nominale, al più la mandata massima; raggiunto il limite la potenza è quella che il serpentino cede con la mandata al limite, P = 1,163·Qn·(Tmax − Tret): con il ritorno che sale, salto termico e potenza si riducono.
Salto termico fisso: la macchina mantiene ΔTn e varia la portata, Q = P/(1,163·ΔTn). Raggiunta la mandata massima, la potenza è quella che il serpentino cede con mandata Tmax e ritorno Tmax − ΔTn, con la portata che ne segue.
In entrambi i casi, sotto la modulazione minima la macchina si arresta.

Potenza minima a cui la pompa di calore può lavorare, in percentuale della nominale; le pompe di calore a inverter modulano di norma fino al 30 %. Se il serpentino non riesce a cedere almeno questa potenza con la mandata al limite, la macchina si arresta, circolatore compreso, e riparte quando la sonda scende sotto il set point meno l'isteresi ed è trascorso il tempo minimo di fermo.

Tempo minimo fra un arresto e la ripartenza del compressore, contro i cicli brevi; i costruttori lo dichiarano in genere fra 3 e 10 minuti. Dopo un arresto, per set point raggiunto o per modulazione minima, la pompa di calore riparte quando la sonda di regolazione scende sotto il set point meno l’isteresi e questo tempo è trascorso.

Il limite che la pompa di calore non può superare, non la temperatura prodotta: questa è pari al 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 nominale ΔTn. Fissa la portata nominale: Qn = P/(1,163·ΔTn).

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

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

Regolazione: il generatore si ferma quando la temperatura letta dalla sonda arriva qui. È indipendente dal riempimento, così si può partire freddi e caricare fino al set point.

Di quanto deve scendere la temperatura della sonda sotto il set point perché il generatore riparta. Cinque gradi è il valore usuale: con isteresi strette la pompa di calore si accende e si spegne in continuazione, condizione di esercizio sfavorevole per il generatore. La stessa regola vale dopo un arresto per modulazione minima; in entrambi i casi la ripartenza attende anche il tempo minimo di fermo.

Quota della sonda di regolazione, dal fondo, in percentuale dell'altezza. La pompa di calore si ferma quando la sonda raggiunge il set point e riparte quando scende sotto il set point meno l'isteresi, trascorso il tempo minimo di fermo. La sonda legge la temperatura media della sezione del serbatoio a quella quota, non la media del volume: con il serbatoio stratificato una sonda alta ferma la macchina prima e lascia fredda la parte bassa, una sonda bassa prolunga la carica.

Portata erogata al rubinetto, a valle della miscelatrice termostatica, alla temperatura d'uso. Con la miscelatrice in regolazione esce dal bollitore la sola portata calda Q_calda = Q_rub·(T_uso − T_rete)/(T_uscita − T_rete) (bilancio di massa e di energia della valvola); il resto è acqua di rete aggiunta dalla miscelatrice. Senza miscelatrice, o con la valvola tutta aperta sulla via calda, la portata dal bollitore è uguale a quella al rubinetto e al rubinetto arriva la temperatura di uscita. I contatori dei litri e dell'energia si riferiscono al rubinetto.