Serbatoio inerziale o puffer: cos'è, come funziona, migliori marche. A 2 e 4 attacchi

Cos'è e a cosa serve il serbatoio inerziale negli impianti di riscaldamento e raffrescamento? Vediamo come funziona il puffer, quando è necessario con una pompa di calore, come dimensionarlo e quali sono le differenze tra i collegamenti a 2 e 4 attacchi. Migliori marche.

Il serbatoio inerziale, chiamato anche puffer o accumulo tecnico, è un componente utilizzato negli impianti di riscaldamento e raffrescamento per aumentare il volume d'acqua disponibile e stabilizzare il funzionamento del generatore.

Viene frequentemente installato in abbinamento alle pompe di calore aria-acqua, ma può essere impiegato anche con caldaie, generatori a biomassa, ventilconvettori, radiatori e impianti radianti a pavimento.

Il serbatoio contiene acqua tecnica che accumula energia termica sotto forma di calore o, negli impianti di raffrescamento, di acqua refrigerata.

Una delle principali distinzioni riguarda il collegamento a 2 oppure a 4 attacchi, che determina il comportamento idraulico dell'accumulo e può influire sull'efficienza dell'intero impianto.

A cosa serve il serbatoio inerziale?

Il serbatoio inerziale ha la funzione principale di aumentare l'inerzia termica dell'impianto, evitando variazioni troppo rapide della temperatura dell'acqua e migliorando, quando correttamente progettato, la regolarità del funzionamento del generatore.

In particolare, permette di:

• Ridurre le accensioni e gli spegnimenti: aumentando il volume d'acqua, limita i cicli brevi di funzionamento, particolarmente importanti nelle pompe di calore e nelle caldaie.
• Stabilizzare la temperatura: attenua le oscillazioni termiche e rende più graduale la variazione della temperatura dell'acqua.
• Garantire un volume minimo d'acqua: alcune pompe di calore richiedono una quantità minima d'acqua disponibile per il corretto funzionamento e per i cicli di sbrinamento.
• Accumulare energia termica: permette di immagazzinare temporaneamente calore o energia frigorifera.
• Separare idraulicamente i circuiti: nelle configurazioni a 4 attacchi può consentire portate differenti tra generatore e impianto di distribuzione.

Occorre tuttavia precisare che il puffer non produce energia termica, ma si limita ad accumularla e a renderla disponibile attraverso la circolazione dell'acqua.

Come funziona il serbatoio inerziale?

Per comprenderne il funzionamento, immaginiamo una pompa di calore aria-acqua collegata a un impianto di riscaldamento con radiatori.

Quando la temperatura interna dell'abitazione diminuisce, il sistema di regolazione richiede calore e la pompa di calore inizia a riscaldare l'acqua dell'impianto.

L'acqua calda attraversa il serbatoio inerziale o vi viene immessa, a seconda della configurazione idraulica, trasferendo energia termica all'acqua contenuta nell'accumulo.

Contemporaneamente, i radiatori utilizzano l'acqua calda per riscaldare gli ambienti.

Quando la richiesta di calore diminuisce, la pompa di calore può ridurre la propria potenza oppure arrestarsi. L'energia accumulata nel puffer può contribuire a soddisfare temporaneamente la richiesta termica, ritardando una nuova accensione del generatore.

Esempio: una pompa di calore riscalda l'acqua fino a 45 °C. Quando la temperatura dell'accumulo diminuisce, ad esempio fino a 35 °C, il sistema di regolazione può richiedere una nuova produzione di calore.

Le temperature di avvio e arresto dipendono naturalmente dalle caratteristiche del generatore, dalla regolazione climatica e dalla configurazione dell'impianto.

Serbatoio inerziale a 2 attacchi: collegamento in serie

Nel collegamento a 2 attacchi, il serbatoio viene generalmente inserito in serie sul circuito idraulico della pompa di calore.

Dispone di due connessioni principali: una per l'ingresso e una per l'uscita dell'acqua.

Il serbatoio può essere posizionato sulla tubazione di mandata oppure su quella di ritorno, secondo le indicazioni del progettista e del costruttore.

Come funziona il collegamento in serie?

L'acqua circola attraverso il serbatoio, che aumenta il volume complessivo disponibile nell'impianto.

In questa configurazione, il puffer svolge prevalentemente la funzione di volano termico, senza separare idraulicamente il circuito del generatore da quello dei terminali.

La portata che attraversa il serbatoio coincide con quella del circuito in cui è installato.

I principali vantaggi sono:

• Semplicità del collegamento idraulico.
• Minore complessità impiantistica.
• Aumento del volume d'acqua disponibile.
• Riduzione dei cicli brevi di accensione e spegnimento.
• Assenza delle miscelazioni tra mandata e ritorno tipiche di un separatore idraulico a 4 attacchi.
• Possibilità di mantenere più contenute le temperature di lavoro della pompa di calore.

Il principale limite consiste nel fatto che non permette di rendere indipendenti le portate tra il circuito del generatore e quello di distribuzione.

È quindi necessario verificare che siano sempre garantite le condizioni minime di circolazione richieste dalla pompa di calore, anche in presenza di valvole di zona o valvole termostatiche.

Serbatoio inerziale a 4 attacchi: separazione idraulica

Nel collegamento a 4 attacchi, il serbatoio viene inserito tra il circuito del generatore e quello dell'impianto di riscaldamento.

Il serbatoio presenta quattro connessioni principali:

• Mandata dalla pompa di calore.
• Ritorno verso la pompa di calore.
• Mandata verso l'impianto di riscaldamento.
• Ritorno dall'impianto di riscaldamento.

Generalmente, le mandate sono collegate nella parte superiore del serbatoio, mentre i ritorni vengono collegati nella parte inferiore.

Come funziona la separazione idraulica?

La pompa di calore alimenta il circuito primario e trasferisce energia al serbatoio. Il circuito secondario, generalmente dotato di un proprio circolatore, preleva acqua per alimentare i terminali di riscaldamento.

Il vantaggio principale è la possibilità di avere portate differenti nei due circuiti.

Ad esempio, il circolatore della pompa di calore può garantire una portata di 1.500 litri/ora, mentre quello dell'impianto di distribuzione può lavorare a 1.000 litri/ora.

La differenza di portata viene compensata attraverso la circolazione interna al serbatoio.

Questa configurazione può essere particolarmente utile negli impianti con più zone, circolatori indipendenti o portate variabili.

Quali sono gli svantaggi del collegamento a 4 attacchi?

La separazione idraulica presenta anche alcuni possibili svantaggi.

Quando la portata del circuito secondario è superiore a quella del circuito primario, una parte dell'acqua di ritorno dall'impianto può miscelarsi con l'acqua calda proveniente dal generatore.

Di conseguenza, la temperatura inviata ai terminali può risultare inferiore a quella prodotta dalla pompa di calore.

Per compensare questa diminuzione, potrebbe essere necessario aumentare la temperatura di mandata del generatore, con un possibile peggioramento del rendimento.

In altri regimi di portata possono verificarsi ricircoli interni che aumentano la temperatura di ritorno verso la pompa di calore.

Per questo motivo, il serbatoio a 4 attacchi deve essere correttamente dimensionato e inserito in uno schema idraulico adeguato.

Differenze tra serbatoio inerziale a 2 e 4 attacchi

La differenza principale consiste nel fatto che il collegamento a 2 attacchi aumenta prevalentemente il volume d'acqua, mentre quello a 4 attacchi permette anche la separazione idraulica dei circuiti.

Attenzione: esistono anche configurazioni a due o tre tubazioni che utilizzano collegamenti in derivazione e possono svolgere funzioni differenti. La distinzione riportata riguarda specificamente il serbatoio a 2 attacchi installato in serie e quello a 4 attacchi impiegato come separatore idraulico.

Il serbatoio inerziale è sempre necessario con una pompa di calore?

No, il serbatoio inerziale non è sempre necessario. La sua installazione dipende dalle caratteristiche della pompa di calore, dal volume d'acqua dell'impianto, dalla portata minima richiesta e dal sistema di regolazione.

Le moderne pompe di calore inverter possono modulare la propria potenza termica, adattandola entro determinati limiti al fabbisogno dell'edificio.

Se il circuito dispone già di un volume d'acqua sufficiente e la portata minima è sempre garantita, potrebbe non essere necessario aggiungere un accumulo inerziale.

Pompa di calore con pavimento radiante

Negli impianti radianti a pavimento, il volume d'acqua e l'inerzia termica del massetto possono contribuire alla stabilità del sistema.

In molti casi è quindi possibile adottare un collegamento diretto, senza puffer, purché siano rispettate le prescrizioni del costruttore e sia garantita la circolazione necessaria.

Pompa di calore con radiatori

Negli impianti a radiatori occorre valutare il contenuto d'acqua complessivo, la presenza di valvole termostatiche e le caratteristiche della pompa di calore.

Quando il volume risulta insufficiente, un accumulo in serie a 2 attacchi può rappresentare una soluzione semplice.

Pompa di calore con ventilconvettori

Negli impianti con ventilconvettori, soprattutto in presenza di più zone e valvole che interrompono la circolazione, può essere utile installare un serbatoio inerziale.

La scelta tra 2 e 4 attacchi dipenderà dalla necessità di aumentare soltanto il volume d'acqua oppure di separare anche i circuiti idraulici.

Caldaie a condensazione e biomassa

Con una caldaia a condensazione modulante, il serbatoio inerziale non è generalmente necessario negli impianti semplici.

Con generatori a biomassa, come le caldaie a legna, l'accumulo può invece assumere un ruolo fondamentale per immagazzinare l'energia prodotta e gestire correttamente il funzionamento del generatore.

Come dimensionare un serbatoio inerziale? Quanti litri servono?

Il dimensionamento non dipende esclusivamente dalla potenza nominale della pompa di calore.

Devono essere considerati principalmente:

• Potenza termica minima erogabile dal generatore.
• Potenza richiesta dall'impianto nelle condizioni di funzionamento considerate.
• Tempo minimo di funzionamento desiderato.
• Intervallo di temperatura utilizzabile nell'accumulo.
• Volume d'acqua già presente nell'impianto.
• Eventuali requisiti specifici per lo sbrinamento.

Per una valutazione semplificata, l'energia accumulabile nell'acqua può essere calcolata attraverso la relazione:

E = V × 1,163 × ΔT / 1000

Dove:

• E è l'energia termica in kWh.
• V è il volume d'acqua in litri.
• ΔT è la differenza di temperatura in °C.
• 1,163 è il coefficiente approssimato relativo alla capacità termica dell'acqua, espresso in Wh/(litro × °C).

Esempio: serbatoio inerziale da 100 litri

Supponiamo di avere un serbatoio da 100 litri con acqua inizialmente a 45 °C, utilizzabile fino a una temperatura di 35 °C.

La differenza di temperatura è quindi pari a 10 °C.

E = 100 × 1,163 × 10 / 1000 = 1,16 kWh.

Il serbatoio può quindi accumulare teoricamente circa 1,16 kWh di energia termica nell'intervallo di temperatura considerato.

Se l'abitazione richiede una potenza termica di 3 kW, questa energia potrebbe soddisfare il fabbisogno per circa:

1,16 / 3 × 60 = 23 minuti.

Il risultato è puramente teorico: nella realtà, l'energia effettivamente utilizzabile dipende dalle temperature richieste dai terminali, dalla stratificazione, dalle dispersioni e dalla regolazione.

Per il dimensionamento finalizzato a ridurre i cicli brevi occorre inoltre considerare la differenza tra la potenza minima prodotta dal generatore e quella contemporaneamente assorbita dall'impianto.

Non esiste quindi un volume universalmente corretto, espresso in litri per ogni kW di potenza: il dimensionamento deve essere verificato caso per caso.

Il serbatoio inerziale riduce i consumi della pompa di calore?

Il serbatoio inerziale non garantisce automaticamente una riduzione dei consumi energetici.

Un accumulo correttamente progettato può migliorare il funzionamento del generatore, limitare i cicli brevi e contribuire alla stabilità dell'impianto.

Tuttavia, un serbatoio troppo grande può aumentare le dispersioni termiche e richiedere maggiore spazio per l'installazione.

Inoltre, soprattutto nei collegamenti a 4 attacchi, le miscelazioni tra mandata e ritorno possono imporre temperature di produzione più elevate, con conseguente riduzione del COP della pompa di calore.

Per questo motivo, il collegamento più complesso non è necessariamente quello più efficiente.

Negli impianti semplici, quando le condizioni idrauliche lo consentono, il collegamento diretto o l'accumulo in serie possono rappresentare soluzioni energeticamente vantaggiose.

Differenza tra serbatoio inerziale e bollitore per acqua calda sanitaria

Il serbatoio inerziale e il bollitore per acqua calda sanitaria sono due componenti differenti, anche se esteticamente possono apparire simili.

Il serbatoio inerziale contiene acqua tecnica, destinata a circolare nell'impianto di riscaldamento o raffrescamento.

Il bollitore ACS, invece, è progettato per accumulare o produrre acqua calda sanitaria destinata ai rubinetti, alle docce e agli altri utilizzi domestici.

I due accumuli possono essere presenti contemporaneamente in un impianto con pompa di calore.

Esistono anche accumuli combinati e sistemi con scambiatori dedicati, ma occorre sempre mantenere la corretta separazione tra acqua tecnica e acqua sanitaria.

Conclusioni: meglio un puffer a 2 o a 4 attacchi?

La scelta dipende principalmente dalla configurazione idraulica dell'impianto.

Un serbatoio inerziale a 2 attacchi, installato in serie, è generalmente indicato quando occorre aumentare il volume d'acqua senza realizzare una separazione idraulica.

Un serbatoio a 4 attacchi può invece essere preferibile quando sono presenti più circuiti, circolatori indipendenti o condizioni che richiedono portate differenti tra generatore e distribuzione.

Prima di installare un puffer è comunque necessario verificare se sia effettivamente indispensabile, considerando che una progettazione non corretta può comportare maggiori costi, dispersioni e peggioramenti del rendimento energetico.

La soluzione migliore non è necessariamente quella con il serbatoio più grande, ma quella che garantisce il corretto funzionamento della pompa di calore con la minore complessità e con temperature di esercizio quanto più contenute possibile.

Migliori marche di serbatoi inerziali e puffer

Tra le migliori marche di serbatoi inerziali e puffer disponibili sul mercato italiano troviamo Cordivari, Elbi e Fiorini, produttori specializzati in accumuli termici per impianti di riscaldamento, raffrescamento e pompe di calore.

• Cordivari propone un'ampia gamma di accumuli inerziali, anche per pompe di calore;
• Elbi offre serbatoi di diverse capacità, compresi modelli compatti;
• Fiorini realizza accumuli per acqua calda e refrigerata, anche con soluzioni personalizzabili.

Nella scelta del prodotto è importante valutare non soltanto la marca e il prezzo, ma soprattutto la capacità in litri, il numero e la disposizione degli attacchi, la qualità dell'isolamento termico, le dispersioni e la compatibilità con l'impianto. Un serbatoio correttamente dimensionato può migliorare la regolarità di funzionamento del generatore, mentre un accumulo sovradimensionato o collegato in modo errato può penalizzarne l'efficienza.

Spero che l'articolo ti sia stato utile. A presto, Vincenzo.