Termotecnica · accumulo sanitario V04 · 10-10
Produttore istantaneo ACS
© 2026 Ing. Paolo Savoia
Termotecnica ed acustica per il comfort in edilizia
Tutti i diritti riservati
Bollitore
Si inserisce il volume nominale del serbatoio; 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.
Dove sta il bollitore: centrale termica, cantina, sottotetto. La perdita di targa S vale con acqua a 65 °C e ambiente a 20 °C (UA = S/45 W/K); la dispersione vera si calcola con la differenza fra l'acqua e questa temperatura.
Quote attacchi
Altezze misurate dal fondo del bollitore, in mm, come nelle schede dei costruttori. Il cursore resta in percentuale dalla sommità, come nel calcolo; sotto ogni attacco si legge la quota in millimetri. Caricando un bollitore da catalogo compaiono i menu con le posizioni dichiarate dal produttore, ma cursore e casella restano liberi.
Lato primario — pompa di calore
A che altezza la pompa di calore immette, in percentuale dalla sommità del serbatoio. Con l’attacco in sommità, appena la testa supera la temperatura di mandata la pompa di calore immette acqua più fredda di quella presente: l’acqua più densa, sopra quella più leggera, affonda e rimescola il corpo. Abbassandola deposita il calore alla quota che compete alla sua temperatura, ed è quello che fanno i serbatoi multi-bocca.
Quota da cui la pompa di calore preleva il ritorno. Determina la temperatura di ritorno alla macchina: con un ritorno più caldo la mandata sale, ma il rendimento cala e, raggiunta la mandata massima, salto termico e potenza si riducono fino all'arresto; sul fondo il ritorno è più freddo e il rendimento maggiore.
Lato secondario — sanitario
La quota del prelievo determina quanta acqua calda è raggiungibile: quando il fronte scende sotto la presa, la temperatura dell’ACS cala rapidamente anche con il serbatoio ancora carico. Il ritorno freddo va invece posizionato il più in basso possibile, per non degradare la stratificazione.
Pompa di calore
Portata fissa: portata nominale costante; mandata = min(ritorno + ΔTn; mandata massima) e potenza P = 1,163·Q·(mandata − ritorno). Con il ritorno oltre mandata massima − ΔTn il salto termico e la potenza si riducono (modulazione); sotto la modulazione minima la macchina si arresta, cioè con il ritorno oltre mandata massima − modulazione minima·ΔTn. Salto termico fisso: la mandata è sempre ritorno + ΔTn e la portata segue la potenza, Q = P/(1,163·ΔTn). Qui la macchina è collegata direttamente all’accumulo e la mandata non dipende dalla potenza: la macchina lavora alla potenza e alla portata nominali finché il ritorno non supera mandata massima − ΔTn, poi si arresta. Dopo un arresto la pompa di calore resta ferma, circolatore compreso, finché la sonda di regolazione non scende sotto il set point meno l’isteresi e non è trascorso il tempo minimo di fermo.
Potenza minima alla quale il compressore può modulare, in percentuale della potenza nominale. Le pompe di calore con compressore a velocità variabile modulano in genere fino al 30 %. Con la regolazione a portata fissa, quando la potenza scende sotto questo valore la macchina si arresta come a set point raggiunto soddisfatto. Con 100 % la macchina non modula: si arresta appena la mandata raggiunge la mandata massima. Con la regolazione a salto termico fisso e la macchina collegata direttamente all’accumulo la potenza resta quella nominale fino all’arresto e questo valore non interviene.
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: con la potenza nominale fissa la portata nominale Q = Pnom/(1,163·ΔTn). La mandata effettiva non è un dato: la pompa di calore riceve il ritorno dalla sua quota e lo innalza, quindi parte bassa e cresce con la carica dell’accumulo. Il comportamento vicino alla mandata massima dipende dalla regolazione della pompa di calore.
Solo la temperatura da cui parte la prova, con il pulsante qui sotto.
Regolazione: la pompa di calore 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 alla sonda sotto il set point perché la pompa di calore 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.
Quota della sonda di regolazione, dal fondo, in percentuale dell'altezza. La pompa di calore si ferma, compreso il circolatore, quando la sonda raggiunge il set point e riparte quando scende sotto il set point meno l'isteresi, trascorso il tempo minimo di fermo. Il tempo di carica e lo stato finale dipendono quindi dalla quota della sonda rispetto a mandata e ritorno.
Riferimento V40 i
Miscelatrice
Preleva solo l'acqua calda che serve e completa con acqua di rete. La temperatura d'uso è il setpoint qui sotto.
Scambiatore a piastre
Criterio pratico: ~25 cm² per kW di prelievo, con accumulo a 55 °C. La pompa di carico insegue il prelievo, quindi Cr = 1.
Campo libero. Per piastre saldobrasate acqua-acqua gli ordini di grandezza correnti stanno fra 3000 e 5000 W/m²K.
Servono tutti e due, ma quello che conta è il loro prodotto. Nel calcolo superficie e coefficiente non compaiono mai separati: entrano solo come conduttanza UA = K · A, in W/K, perché il modello efficacia-NTU usa NTU = UA / Cmin. Cambiare 1,5 m² a 4000 W/m²K oppure 3,0 m² a 2000 dà lo stesso identico risultato.
Come si ricava UA dalla scheda dello scambiatore. Il costruttore dichiara potenza e le quattro temperature. La differenza media efficace fra i due fluidi si calcola ai due capi:
ΔT₁ = (caldo che entra) − (freddo che esce)
ΔT₂ = (caldo che esce) − (freddo che entra)
MLDT = (ΔT₁ − ΔT₂) / ln(ΔT₁/ΔT₂) — e se i due sono uguali, MLDT è quel valore stesso.
Poi UA = potenza / MLDT, in W/K.
Esempio, Cordivari SLB 40: 18 kW, caldo 55→48 °C, freddo 45→52 °C. ΔT₁ = 55−52 = 3 K, ΔT₂ = 48−45 = 3 K, quindi MLDT = 3,00 K e UA = 18000 / 3,00 = 6000 W/K.
Come si separano K e A. UA = K · A è una sola equazione in due incognite: per separarle serve conoscerne una. Se la scheda dichiara la superficie, allora K = UA / A. Se non la dichiara — è il caso più frequente — si assume K da letteratura (piastre saldobrasate acqua-acqua: 3000–5000 W/m²K) e si ricava A = UA / K. Con UA = 6000 W/K: a 3000 servono 2,00 m², a 4000 servono 1,50, a 5000 servono 1,20.
Il dato minimo necessario è quindi UA, cioè potenza e MLDT dalla scheda. Separare K e A è un modo di arrivarci quando quel dato manca, non un requisito del calcolo.
Sanitario
Portata erogata al rubinetto, a valle della miscelatrice termostatica, alla temperatura d'uso. Con la miscelatrice in regolazione esce dallo scambiatore a piastre la sola portata calda Qcalda = Qrub·(Tuso − Trete)/(Tuscita − Trete) (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 dallo scambiatore a piastre 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.
Qui la potenza non si impone: è il risultato di portate e temperature. Le trovi fra le letture, con i ΔT.
Geometria del solutore
La corda pesa ogni colonna con 2√(R²−x²), così il volume è quello di un cilindro. Ma rende il campo a divergenza nulla solo in senso pesato: resta ∇·u = −u·(∂w/∂x)/w, che alla parete diverge perché la corda ha tangente verticale. È una sorgente-pozzo proprio dove stanno le bocche. In modo piano il solutore usa uno spessore costante e quel termine si annulla; volumi, litri ed energie restano pesati sulla corda.
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.
Lo scarto fra i due misura la penalizzazione dovuta alla forma del serbatoio e alla posizione degli attacchi. La potenza si conserva in entrambi i casi: cambia come si distribuisce, non quanta ce n’è.
Velocità della simulazione
Quanti secondi simulati per ogni secondo di orologio, da 1× a 120×. A 10× si seguono il getto e l'avanzamento del fronte; a 40× (valore predefinito) un minuto di impianto passa in un secondo e mezzo; a 120× si arriva in fretta al regime. Oltre un certo valore, che dipende dal computer e dal foglio, il calcolo non sta al passo: la riga «effettiva» indica il rapporto raggiunto. Rallentare non cambia i risultati, cambia solo quanto in fretta li si vede.
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 la formula di Thiesen (coefficienti di Jones e Harris, 1992), 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 nel foglio di progetto e 6000 in quello a griglia fitta, contro i milioni di una CFD industriale — la formulazione bidimensionale sul piano meridiano invece che tridimensionale, e una validazione sperimentale limitata alla carica e scarica diretta (documento di validazione): leggi i regimi e gli ordini di grandezza, non i decimali.
© 2026 Ing. Paolo Savoia — Termotecnica ed acustica per il comfort in edilizia. Tutti i diritti riservati. Riproduzione e ripubblicazione, anche parziali, vietate senza autorizzazione scritta.