Il serbatoio inerziale

L’accumulo inerziale (detto anche puffer o volano termico) è un elemento molto importante all’interno di una centrale termica in pompa di calore. Si tratta di un serbatoio, dalle dimensioni variabili in funzione delle caratteristiche dell’impianto, da installare in serie tra la pompa di calore e il sistema di distribuzione del riscaldamento/raffrescamento.

Le sue funzioni si possono ricondurre alle seguenti:

a) Fornisce inerzia termica all’impianto

L’aspettativa di vita e il rendimento di una pompa di calore sono fortemente influenzati dal numero di cicli di accensione e spegnimento; infatti durante queste fasi il COP è molto basso, per poi stabilizzarsi dopo qualche minuto di funzionamento. Al fine di ottimizzare il funzionamento della pompa di calore è quindi buona cosa limitare al minimo i cicli di on/off: senza il serbatoio inerziale (e quindi con la pompa di calore che lavora direttamente sul sistema di distribuzione) questo non sarebbe possibile, in quanto la macchina sarebbe soggetta alle continue variazioni di richiesta termica dall’edificio. Predisponendo un puffer invece si permette alla macchina di lavorare per intervalli di tempo sufficientemente lunghi affinché il numero di cicli di accensione e spegnimento sia adeguato; allo stesso modo l’energia termica accumulata nel serbatoio sopperisce temporaneamente alle richieste del sistema di distribuzione mentre la macchina non sta lavorando.

b) Garantisce la separazione idraulica dei flussi tra pompa di calore e sistema di distribuzione

L’utilizzo di un serbatoio inerziale permette di rendere indipendenti tra loro le portate del circuito lato pompa di calore e quello lato impianto. In questo modo si ottimizza il lavoro delle pompe di circolazione, che operano solamente in funzione delle reali necessità dell’uno o dell’altro circuito dell’impianto, permettendo così alla pompa di calore di lavorare in maniera efficiente, con il corretto bilanciamento dei cicli di on/off.

c) Permette di gestire lo sbrinamento nelle pompe di calore aria/acqua senza diminuire il comfort all’interno dell’edificio

La maggior parte di 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. 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 (qualora ad esempio i terminali di distribuzione fossero dei ventilconvettori). La presenza di un accumulo inerziale scongiura questo pericolo, infatti sarà esso a fungere da sorgente termica per il ciclo di defrost.

Gli obiettivi di durabilità ed efficienza dell’impianto descritti in precedenza sono perseguibili a patto di operare una corretta progettazione e un corretto dimensionamento del serbatoio inerziale. Il diametro degli attacchi idraulici di ingresso e uscita deve essere tale da garantire il mantenimento della stratificazione termica nell’accumulo; la posizione degli attacchi stessi deve essere studiata affinché la pompa di calore e il sistema di distribuzione operino con la massima efficienza al variare delle condizioni al contorno; gli isolamenti devono essere tali da minimizzare le dispersioni termiche, e i materiali utilizzati adatti anche per un utilizzo estivo, quindi in fase di raffrescamento (gestione della condensa che si forma sulla superficie esterna); il volume infine deve essere adeguato in funzione delle caratteristiche della pompa di calore (potenza termica, compressore ad inverter oppure on/off) e del sistema di distribuzione a valle (tipologia di terminali).