Termostufa a pellet con puffer: come dimensionare l’impianto
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A cosa serve il puffer abbinato a una termostufa a pellet
Una termostufa a pellet è un generatore che trasferisce una parte importante del calore prodotto dalla combustione all’acqua dell’impianto di riscaldamento.
A differenza di una normale stufa ad aria, può quindi alimentare radiatori, ventilconvettori e anche un impianto radiante.
Tra la termostufa e i terminali può essere inserito un puffer, cioè un serbatoio contenente acqua tecnica dell’impianto.
La sua funzione principale non è produrre calore, ma accumularlo temporaneamente.
Termostufa a pellet modello Lisbona - Ariel Energia
Ogni modello di termostufa possiede una determinata capacità di modulazione e, raggiunta la potenza minima, continua comunque a trasferire una certa quantità di calore all'acqua.
Però l'abitazione può richiedere molto meno ed è qui che si colloca il puffer assorbendo temporaneamente questa differenza.
La termostufa può continuare a funzionare mentre l'energia che non viene immediatamente utilizzata dai terminali aumenta la temperatura dell'acqua contenuta nell'accumulo che è, a tutti gli effetti, parte integrante della regolazione energetica dell'impianto.
Il puffer non è sempre indispensabile con una termostufa a pellet
La presenza di un accumulo è spesso vantaggiosa negli impianti a biomassa, ma non significa che ogni termostufa a pellet debba essere automaticamente collegata a un grande puffer.
Una termostufa automatica può ridurre l'alimentazione del combustibile, modulare la potenza e interrompere la combustione quando il calore non è più necessario.
In un'abitazione con un impianto a radiatori contenente molta acqua, una termostufa ben dimensionata e capace di modulare fino a una potenza sufficientemente bassa può funzionare correttamente anche senza un grande accumulo inerziale.
La situazione cambia quando la potenza minima della macchina rimane superiore alla richiesta dell'edificio per periodi prolungati: in questo caso il sistema raggiunge rapidamente la temperatura impostata, la termostufa entra in modulazione minima e infine si spegne.
Poco dopo l'acqua si raffredda, il termostato richiede nuovamente calore e inizia un altro ciclo di accensione.
Pertanto, è osservando questi cicli che si può determinare se l'impianto necessita o meno di più inerzia.
Quando l’accumulo del puffer diventa particolarmente utile
Il puffer è particolarmente interessante quando la termostufa deve alimentare un impianto con richiesta termica molto variabile.
Pensiamo, per esempio, a una casa suddivisa in numerose zone indipendenti: con tutte le zone aperte la richiesta può essere elevata, mentre con una sola stanza che richiede calore la potenza assorbita può ridursi drasticamente.
La termostufa, però, continua ad avere una propria potenza minima di funzionamento.
L'accumulo è utile anche quando:
- la termostufa risulta leggermente sovradimensionata rispetto al carico medio
- l'edificio presenta un fabbisogno molto basso
- è necessario coordinare generatori differenti.
Può assumere inoltre la funzione di nodo energetico per integrare più circuiti, purché lo schema idraulico venga progettato specificamente, altrimenti, si potrebbe ottenere l'effetto opposto a quello desiderato.
Termostufa a pellet e dimensionamento dell'impianto: quanto incide la potenza ceduta all’acqua
La potenza termica complessiva non coincide necessariamente con quella trasferita all'impianto: una parte del calore viene normalmente ceduta direttamente al locale nel quale è installato l'apparecchio attraverso il corpo della stufa, il vetro e, in alcuni modelli, sistemi di ventilazione.
Una termostufa dichiarata con una determinata potenza nominale può quindi avere una potenza all'acqua inferiore.
Lo stesso controllo deve essere effettuato alla potenza minima.
Per stabilire se il puffer debba assorbire un'eccedenza bisogna confrontare soprattutto la potenza minima ceduta all'acqua con il carico termico che può effettivamente essere assorbito dall'impianto nelle condizioni meno gravose.
Il puffer può accumulare il calore trasferito all'acqua, ma non può eliminare quello ceduto direttamente dalla termostufa alla stanza.
Installare una macchina molto potente nel soggiorno e pensare di compensarne il sovradimensionamento semplicemente aumentando il puffer può quindi lasciare irrisolto il surriscaldamento del locale.
Il corretto dimensionamento parte dalla termostufa.
Radiatori e impianto radiante della termostufa
Un impianto tradizionale con radiatori contiene normalmente acqua nelle tubazioni e nei corpi scaldanti e dispone quindi già di una certa inerzia.
Quanto questa sia sufficiente dipende però dal numero di radiatori effettivamente aperti, dal volume complessivo e dalle modalità di regolazione.
Con un impianto radiante a pavimento la situazione è diversa: i circuiti lavorano generalmente con temperature di mandata molto inferiori a quelle tipiche del circuito primario di una termostufa a pellet.
Pavimento radiante - Getty Images
Non basta però inserire un puffer tra stufa a pellet e pavimento per risolvere il problema delle temperature.
Il serbatoio accumula energia, mentre la corretta temperatura di alimentazione del radiante viene ottenuta attraverso il progetto idraulico e la regolazione, normalmente mediante un circuito miscelato o altra soluzione prevista dal progettista.
Il puffer permette di far lavorare generazione e distribuzione secondo condizioni differenti.
La termostufa può produrre acqua alle temperature previste dal costruttore, mentre il circuito radiante preleva soltanto l'energia necessaria alla temperatura adatta ai pannelli.
Accensioni frequenti della termostufa, perché indicano poca inerzia
Una termostufa a pellet è progettata per accendersi e spegnersi automaticamente, ma un numero eccessivo di cicli può segnalare che produzione e assorbimento non sono ben coordinati.
L'avviamento comprende alimentazione iniziale del pellet, accensione, stabilizzazione della combustione e raggiungimento delle condizioni di funzionamento e anche lo spegnimento richiede una fase controllata.
Se l'intero ciclo si ripete continuamente, il problema non si risolve necessariamente modificando il termostato ambiente.
Termostato per impostare la temperatura ambiente - Getty Images
In questa tipologia di riscaldamento a pellet bisogna verificare:
- la potenza minima della macchina
- il volume d'acqua dell'impianto
- le temperature impostate
- le portate
- quante zone rimangono effettivamente aperte.
Il puffer aumenta la quantità di energia che il sistema può assorbire prima di raggiungere la temperatura di arresto e può quindi allungare i periodi di funzionamento.
Non bisogna però attribuire automaticamente ogni accensione frequente alla mancanza dell'accumulo, poiché lo stesso comportamento può dipendere da altri fattori (termostufa sovradimensionata, sonde posizionate male o filtri sporchi).
Volume del puffer, come si calcola
Esistono indicazioni semplificate espresse in litri di accumulo per ogni kilowatt di potenza del generatore.
Possono essere utili in una fase preliminare, soprattutto quando fanno parte delle indicazioni del produttore, ma non rappresentano una regola universale.
Un dimensionamento più significativo parte dall'energia che il puffer deve essere in grado di immagazzinare.
L'acqua può accumulare una quantità di energia che dipende da tre grandezze:
- volume
- differenza di temperatura utilizzabile
- calore specifico dell'acqua.
In forma semplificata, E = V × 1,163 × ΔT / 1000 dove E è l'energia teoricamente accumulabile in kWh, V è il volume dell'acqua in litri e ΔT è l'intervallo di temperatura utilizzabile espresso in °C.
Un puffer da 300 litri che possa essere sfruttato, per esempio, su una differenza utile di temperatura di 20 °C contiene teoricamente: 300 × 1,163 × 20 / 1000 = circa 7 kWh
Non significa che l'impianto disporrà sempre integralmente di quei 7 kWh, ma il calcolo è molto utile perché permette di comprendere il rapporto tra dimensioni del serbatoio e comportamento dell'impianto.
Dimensionare il puffer partendo dalla potenza in eccesso
Il metodo diventa ancora più interessante se si considera la differenza tra la potenza minima trasferita dalla termostufa all'acqua e quella contemporaneamente richiesta dall'edificio.
Supponiamo che la termostufa non possa scendere sotto 4 kW ceduti all'acqua mentre le zone aperte stanno assorbendo soltanto 2 kW.
L'accumulo deve ricevere questa differenza: 4 - 2 = 2 kW
Se si vuole permettere al generatore di continuare a funzionare per circa un'ora prima che questa eccedenza porti il puffer dal limite inferiore a quello superiore del suo intervallo utile, bisogna immagazzinare circa 2 kWh.
Con un intervallo utilizzabile di 20 °C, il volume teorico necessario risulta: V = 1000 × E / (1,163 × ΔT)
ovvero V = 1000 × 2 / (1,163 × 20) = circa 86 litri.
Quindi, se l'obiettivo fosse assorbire la stessa eccedenza per due ore, il volume teorico diventerebbe circa doppio.
Questo esempio serve per evidenziare che due termostufe con la stessa potenza massima possono richiedere accumuli molto diversi.
La potenza nominale non basta per scegliere i litri del puffer
Dimensionare il puffer soltanto sulla potenza massima della termostufa tende a ignorare il modo in cui l'impianto funzionerà per gran parte della stagione.
Occorre conoscere il fabbisogno dell'edificio alle diverse temperature esterne.
La potenza di progetto rappresenta infatti la condizione più gravosa, non quella che si presenta continuamente.
Una casa che richiede 8 kW nelle condizioni esterne di progetto può aver bisogno di una frazione di tale potenza durante periodi più miti.
Se la termostufa non riesce a modulare abbastanza, sarà proprio in queste condizioni che l'accumulo risulterà maggiormente utile.
Devono essere considerate anche le zone. Se l'impianto da 8 kW può essere suddiviso in quattro parti indipendenti, il generatore potrebbe trovarsi temporaneamente ad alimentare soltanto una porzione dell'edificio.
Per questa ragione, il progettista deve valutare:
- potenza minima della termostufa
- potenza all'acqua
- carico minimo realistico dell'impianto
- volume d'acqua già presente
- intervallo di temperatura utilizzabile.
La capacità finale viene poi confrontata con gli eventuali limiti minimi o schemi idraulici indicati dal produttore della termostufa.
Intervallo di temperatura utilizzabile con la termostufa
Due puffer dello stesso volume non accumulano necessariamente la stessa quantità di energia utile durante il funzionamento reale.
Se un serbatoio viene utilizzato tra 50 e 70 °C, dispone teoricamente di un salto di temperatura di 20 °C.
Se, per ragioni legate ai terminali o alla regolazione, può essere sfruttato soltanto tra 60 e 70 °C, l'energia accumulabile si dimezza.
Non si possono quindi scegliere arbitrariamente temperature molto basse soltanto per aumentare sulla carta la capacità del serbatoio.
La temperatura minima deve essere compatibile con il circuito utilizzatore e con lo schema della termostufa; quella massima deve rispettare i limiti dell'apparecchio, del puffer e dei componenti.
Anche la temperatura di ritorno al generatore può essere soggetta a prescrizioni specifiche.
Alcune termostufe incorporano pompe, valvole e sistemi di controllo, altre richiedono componenti esterni, perciò le condizioni minime di ritorno e lo schema idraulico devono essere ricavati dalla documentazione del modello installato.
Stratificazione, quanto incide sull'accumulo realmente sfruttabile
All'interno di un puffer ben funzionante l'acqua non dovrebbe essere continuamente mescolata fino a raggiungere ovunque la stessa temperatura.
L'acqua più calda tende a disporsi nella parte superiore e quella più fredda nella zona inferiore.
Questa stratificazione permette di disporre di acqua sufficientemente calda nella parte alta anche quando l'intero volume non ha ancora raggiunto la stessa temperatura.
I fattori che influenzano la stratificazione sono: la posizione dei raccordi, le portate, la velocità con cui l'acqua entra nel serbatoio e la disposizione delle sonde.
È importante evitare portate eccessive o collegamenti idraulici non corretti, perché possono rimescolare continuamente il puffer, facendo perdere una parte del vantaggio dell'accumulo.
Puffer in serie e puffer con separazione idraulica: differenze
Il serbatoio può essere inserito nell'impianto secondo schemi molto differenti.
Una configurazione relativamente semplice utilizza l'accumulo prevalentemente per aumentare il volume d'acqua disponibile.
In altri schemi il puffer diventa invece un vero punto di separazione tra il circuito primario della termostufa e uno o più circuiti secondari.
Questa seconda configurazione consente ai circolatori di lavorare con portate differenti: il generatore può mantenere il flusso richiesto dal proprio circuito mentre radiatori, pavimento radiante e altre zone prelevano acqua in funzione della loro richiesta.
Attenzione: non esiste però uno schema valido per qualsiasi impianto e la sua aseguatezza dipende dalla coordinazione con la logica elettronica della termostufa.
Circolatori e portate devono essere coordinati con l’accumulo
Una volta separato il circuito della termostufa da quello di distribuzione, possono essere presenti più pompe.
Il circolatore primario deve garantire la portata richiesta dal generatore, mentre quelli secondari devono alimentare le diverse zone.
Se le portate non sono equilibrate, il puffer può essere attraversato in modi diversi a seconda del momento.
Quando il secondario preleva più acqua di quanta ne arrivi dal generatore, una parte della portata viene recuperata dall'accumulo.
Quando invece la termostufa produce una portata o una potenza superiore a quella utilizzata, l'eccedenza carica il serbatoio.
Questa autonomia è ciò che rende utile il puffer negli impianti complessi, ma richiede una regolazione coerente.
È fondamentale che filtri, separatori d'aria, dispositivi di intercettazione e componenti di bilanciamento rimangano accessibili per consentire la manutenzione ordinaria o eventuali sostituzioni.
Termostufa con puffer e produzione di acqua calda sanitaria
Il puffer standard contiene generalmente l'acqua tecnica del circuito di riscaldamento: questa acqua non viene utilizzata direttamente da lavabi, docce o cucina.
Produzione di acqua calda sanitaria con la termostufa con puffer - Getty Images
Quando si vuole produrre anche acqua calda sanitaria, si può ricorrere a:
- bollitore sanitario separato
- puffer combinato
- scambiatore interno
- modulo esterno per la produzione istantanea.
In base alla scelta, cambia il dimensionamento.
Un accumulo progettato unicamente per ridurre i cicli della termostufa viene calcolato sulla quantità di energia che deve assorbire dal generatore.
Un sistema destinato anche alla produzione di acqua calda sanitaria deve invece considerare contemporaneamente i prelievi sanitari, la potenza disponibile, le temperature e le modalità con cui l'acqua sanitaria viene prodotta.
Non è quindi corretto aumentare semplicemente di qualche centinaio di litri il puffer pensando di avere automaticamente una maggiore disponibilità di acqua per la doccia.
Il vaso di espansione deve considerare anche l’acqua del puffer
L'aggiunta di un accumulo aumenta sensibilmente il volume d'acqua dell'impianto.
Un puffer da alcune centinaia di litri può contenere molta più acqua di tutti i radiatori e delle tubazioni messi insieme, quindi, deve essere verificato anche il sistema di espansione.
Quando l'acqua si riscalda aumenta di volume.
Il vaso di espansione deve essere dimensionato considerando il contenuto totale dell'impianto, le temperature di esercizio, la pressione di precarica e le condizioni del circuito.
Non è quindi prudente collegare un grande puffer a un impianto esistente lasciando automaticamente il piccolo vaso precedentemente installato vicino alla termostufa.
Dimensioni, peso e posizione del puffer
Prima di procedere all'acquisto del puffer, bisogna controllare:
- diametro effettivo del serbatoio con l'isolamento montato
- altezza
- posizione degli attacchi
- spazio necessario per i raccordi e le sonde
- possibilità di manovra in fase di manutenzione.
Occorre verificare anche il percorso necessario per portarlo nel locale tecnico: una porta, una scala o una curva stretta possono impedire il passaggio di un serbatoio che sulla planimetria sembrava perfettamente collocabile.
Anche il peso non deve essere trascurato.
Un litro d'acqua pesa circa un chilogrammo, al quale si aggiungono il peso del serbatoio, dell'isolamento e degli accessori.
Pertanto, per installazioni su solai o in posizioni strutturalmente delicate la capacità portante deve essere valutata correttamente.
Ove possibile, è preferibile mantenere l'accumulo vicino alla centrale termica o comunque evitare collegamenti inutilmente lunghi che si traducono in dispersioni e maggiori costi.
Isolamento del serbatoio della termostufa
Un puffer immagazzina energia per poterla utilizzare più tardi.
Se il serbatoio e le tubazioni disperdono rapidamente calore nel locale, una parte dell'energia accumulata non raggiungerà mai gli ambienti che dovrebbe riscaldare.
La qualità dell'isolamento deve quindi essere considerata insieme al volume e non dimentichiamo che l'isolamento non deve però costituire un ostacolo per il raggiungimento di sonde, raccordi e altri componenti destinati alla manutenzione.
Alimentazione stufa a pellet, scelta ecologica e fonte di risparmio - Ariel Energia
Le dispersioni possono contribuire al riscaldamento se il puffer si trova all'interno dell'involucro riscaldato, ma non sono comunque completamente controllabili.
In un locale tecnico separato o in un'autorimessa diventano invece una perdita più evidente.
Il consiglio: coibentare anche raccordi e tubazioni calde, perché lasciare scoperti numerosi attacchi sul serbatoio può generare dispersioni locali rilevanti rispetto a quelle del mantello ben isolato.
Quando caricare e scaricare il puffer
Un buon accumulo può funzionare male se le temperature di avvio e arresto non sono coordinate.
La centralina deve sapere quando il serbatoio contiene energia sufficiente, quando avviare i circolatori delle zone e quando richiedere nuovamente l'accensione della termostufa.
La posizione delle sonde diventa quindi fondamentale.
Una sonda nella parte alta indica la disponibilità di acqua calda per la distribuzione; una seconda misura più in basso può fornire informazioni sul livello di carica complessivo dell'accumulo.
Se il generatore viene riavviato non appena la parte superiore perde pochi gradi, gran parte del volume del puffer potrebbe rimanere inutilizzata.
Se invece l'attesa è eccessiva, i terminali possono non disporre più della temperatura necessaria.
La situazione ottimale è data da una corretta isteresi, cioè la differenza tra soglia di accensione e soglia di spegnimento.
Dimensioni del puffer e impatto sui cicli della termostufa
Se il volume è insufficiente rispetto alla potenza in eccesso, il serbatoio aumenta rapidamente di temperatura e raggiunge presto il limite superiore.
La termostufa continua quindi a spegnersi dopo poco tempo e il vantaggio rispetto all'impianto senza accumulo diventa limitato.
Ma aumentare il volume non produce benefici illimitati: un accumulo molto grande occupa spazio, aumenta il peso dell'impianto, richiede un sistema di espansione adeguato e presenta una superficie attraverso cui avvengono dispersioni.
Può inoltre impiegare molto tempo per raggiungere temperature utili.
Prima di scegliere il volume è quindi opportuno chiedersi quale problema debba risolvere il puffer: aumentare l'inerzia di pochi minuti, separare due circuiti idraulici e conservare energia per un periodo più lungo sono esigenze differenti.
Il volume corretto non è quindi quello massimo che entra nel locale tecnico, ma quello coerente con potenza, carichi, temperature e strategia di funzionamento.
Installazione, sicurezza e manutenzione della termostufa con puffer
Il funzionamento di una termostufa a pellet dipende, oltre che dal collegamento all'impianto idraulico, da dispositivi di sicurezza, espansione, circolatori, regolazione, alimentazione elettrica e da un corretto sistema di evacuazione dei prodotti della combustione.
L'installazione deve rispettare la documentazione del produttore e le norme applicabili agli impianti alimentati a biomassa.
Garanzia e certificato di conformità dell'installazione - Ariel Energia
Per gli apparecchi domestici compresi nel relativo campo di applicazione, la UNI 10683 disciplina aspetti di verifica, installazione, controllo e manutenzione degli impianti a biocombustibile solido.
L'utente può controllare visivamente eventuali perdite, pressione indicata dal manometro, stato esterno dell'isolamento e presenza di anomalie segnalate dalla centralina, ma dimensionamento, collegamenti e regolazioni dell'impianto devono essere affidati a personale qualificato come lo staff di Ariel Energia.
Valvole, pompe, filtri, sfiati, sonde, vasi e raccordi principali devono risultare sempre raggiungibili per un intervento tecnico.
Come capire se puffer e termostufa stanno lavorando correttamente
Il comportamento dell'impianto dopo l'avviamento fornisce indicazioni utili.
In un sistema ben regolato la termostufa dovrebbe riuscire a sviluppare cicli di funzionamento coerenti con la richiesta, mentre il puffer viene progressivamente caricato e successivamente cede energia alle zone.
Se il serbatoio raggiunge quasi immediatamente la temperatura massima, il volume potrebbe essere insufficiente oppure l'impianto potrebbe assorbire molto meno calore del previsto.
Se invece la termostufa rimane accesa per tempi molto lunghi senza riuscire a portare l'accumulo alle temperature necessarie, bisogna capire se la capacità è eccessiva, se il fabbisogno dell'edificio assorbe quasi tutta la potenza disponibile oppure se esistono problemi di combustione, scambio o regolazione.
Quando si verificano differenze di temperatura anomale, rumori nei circolatori, frequenti aperture della valvola di sicurezza e grandi oscillazioni della pressione è opportuno richiedere l'intervento di un tecnico per un check mirato.
Termostufa e accumulo come unico sistema ben dimensionato
La scelta migliore parte dall'analisi del fabbisogno dell'abitazione e solo successivamente dal modello di termostufa.
Bisogna conoscere la potenza richiesta dall'edificio, la suddivisione in zone, il tipo di terminali e le temperature di funzionamento.
Sul generatore vanno poi controllate potenza nominale, potenza minima, quota ceduta all'acqua, quota ceduta direttamente al locale e capacità di modulazione.
Devono infine essere dimensionati insieme accumulo, vaso di espansione, pompe, valvole, eventuale circuito miscelato e regolazione.
Non sempre il puffer è indispensabile.
Serve quando produzione e consumo hanno bisogno di tempi differenti: se viene scelto partendo da questa relazione, può ridurre i cicli brevi e rendere più stabile il funzionamento dell'impianto.
Se viene invece dimensionato soltanto applicando un numero fisso di litri per kilowatt, senza conoscere la potenza minima e il carico reale della casa, il rischio è installare molto volume d'acqua senza aver progettato il sistema che dovrà utilizzarlo.
Stufa a pellet e termostufa a pellet Ariel Energia
Con la riqualificazione energetica, lo Stato italiano permette di migliorare il proprio sistema di riscaldamento acquistando prodotti ad alta efficienza, che consentono di risparmiare combustibile e denaro.
Grazie alle Agevolazioni previste dagli Ecobonus acquistare una nuova stufa a pellets o una caldaia sarà decisamente più vantaggioso.
Poiché Ariel Energia non vende solamente la stufa o la termostufa a pellet, ma la installa a regola d'arte, non è in grado di dare un costo finito e standard, perché ogni progetto è realizzato su misura, sulla base della struttura della casa e delle necessità di chi vi abita.
Per avere maggiori informazioni basta contattare l'azienda er ricevere una consulenza gratuita e senza impegno di acquisto.
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