Serbatoio ACS con Solare e pompa di calore: poca acqua senza sole

[MarcelloM74]

Buongiorno a tutti,

mi sono appena iscritto a questo forum che per gli argomenti e la competenza con cui vengono trattati, trovo di grande interesse. 

Ho da poco ristrutturato casa e mi hanno montato un impianto di riscaldamento a paviemnto / produzione ACS a pompa di calore integrato con solare termico con circolazione forzata per la sola produzione di acqua calda sanitaria. (vedi schema)

L'acqua calda sanitaria è accumulata in un serbatoio di 300 litri (semplice non a stratificazione) che presenta due serpentine: una in basso collegata al solare, e una in alto collegata alla pompa di calore. L'acqua calda distribuita ai rubinetti di casa viene prelevata direttamente in cima al serbatoio, senza alcun ricircolo, mentre quella fredda è immessa alla sua base.

Quando il solare non è attivo, interviene la pompa di calore che però riesce a portare a temperatura solo la parte culminante del serbatoio, circa un quarto del totale.

In questo periodo invernale il solare è intervenuto molto raramente e la conseguenza è stata che la sola pompa di calore ha consentito di avere pochi litri d'acqua sanitaria, non sufficienti a riempire una vasca da bagno! Ho chiesto all'impiantista e mi ha confermato che questo è il limite di questa soluzione.

Ho pensato di ovviare a questo problema aggiungendo un circolatore tra il tubo in alto dell'acqua calda e quello in basso della fredda in modo da rimescolare l'acqua all'interno del serbatoio e sfruttare maggiormente  la serpentina della pompa di calore per poter scaldare l'intero serbatoio. Ovviamente questo rimescolamento eliminerebbe la stratificazione naturale dell'acqua all'interno del serbatoio: perciò attiverei il circolatore solo di notte quando non c'è utilizzo di acqua calda lasciandolo fermo alcune ore prima del mattino, in modo da consentire al serbatoio di stratificare nuovamente  l'acqua. 

Vedete dei problemi? Cosa ne pensate?

[robertice]

Ciao, in che punto hai posizionato il termostato che ferma la pompa di calore e a che temperatura hai l'accumulo? 

Non hai una miscelatrice all'uscita? 

300 litri non sono tanti

[click0]

ce io sappia la pompa di calore va al serpentino basso

[MarcelloM74]

Ciao robertice, grazie per la risposta.

la sonda che controlla la pompa di calore era inizialmente collocata a metà del serbatoio, sotto la serpentina in alto. Ho però notato che nonostante la pompa continuasse a funzionare anche tutta la notte, non riusciva ad alzare la temperatura se non di un grado. Me lo sono spiegato pensando che l'acqua stratifica e quella calda resta in alto senza riuscire a scaldare quella più in basso.

Ho qunidi spostato la sonda più in alto,  a metà della serpentina alta. Al momento si attiva la pompa quando la temperatura scende sotto i 45 gradi e si ferma quando raggiunge i 50 gradi.

In efffetti in uscita c'è un miscelatore termostatico che ho dimenticato di indicare nello schema.

Il dimensionamento del serbatoio a 300 litri è stato fatto tenendo conto di 3 bagni con una doccia e una vasca per 4 persone.

[MarcelloM74]

Questo è lo schema corretto che tiene conto del miscelatore in uscita e della posizione attuale della sonda per l'attivazione della pompa di calore.

[robertice]

La sonda la devi mettere in basso e aumentare la temperatura di accumulo anche a 60,tanto poi la regoli con il mix termostatico. 

Il problema è che non riesci ad aumentare la temperatura di accumulo

[MarcelloM74]

 

Esattamente! spostando la sonda più in basso, sotto la serpentina della pompa di calore, la temperatura registrata è praticamente fissa (se non interviene il solare) perchè il calore non si propaga verso il basso. Me ne sono accorto avendo aggiunto tre sonde controllate da uno shelly che in tempo reale mi segnala le temperature nei tre punti alto-centro-basso.

In sostanza in mancanza di sole, la parte alta viene continuamente tenuta in temperatura dalla pompa di calore per cui la temperatura che registro varia con l'attivazione della pompa tra i 45 e i 50 gradi:

Al centro, la temperatura risente poco della temperatura in alto:

In basso ne risente ancor meno:

 

Perciò mi chiedevo: se io aggiungessi una pompa che, nei periodi in cui non uso l'acqua calda, rimescolasse l'acqua nel serbatoio prelevando dall'alto ed immettendo in basso, riuscirei ad alzare la temepratura media in tutto il serbatoio. Poi fermando la pompa, la lascerei scaldare nuovamene solo la parte in alto..... Vedi problemi o controindicazioni?

 

 

[click0]

verifica prima come viene attivata la pompa del solare

se viene gestita per differenza di temperatura tra parte alta e bassa del serbatoio, devi tenerne conto nella logica di funzionamento della "pompa di miscelazione"

 

PS per quanto lo schema si "corretto", le pompe di calore le collego al serpentino basso 

[MarcelloM74]

Solo per una aggiornamento, ho aggiunto la "pompa di miscelazione" come pensato e mi pare che funzioni alla grande.

Ho programmato uno shelly con tre sonde termiche che controllano lo stato nel serbatoio su tre livelli. Dopo le 23, quando si suppone non ci sia più necessità di usare l'acqua calda, lo shelly attiva la pompa se la temperatura in fondo al serbatoio è inferiore ai 40 gradi e quella in alto è stata appena portata dalla pompa di calore a 50 gradi.

Rimescolando l'acqua nel giro di soli 10 minuti la temperatura è portata ad una temperatura media uniforme in tutto il serbatoio. Se in questo processo la temperatura in alto scende sotto i 45 gradi il circolatore si ferma e si attiva la pompa di calore che riporta la temperatura in alto a 50 gradi. Se le condizioni di partenza sono nuovamente verificate, il ciclo si ripete finchè allle 5 di mattino forzo il tutto a spegnersi automaticamente per dare il tempo all'acqua di stratificarsi nuovamente.

Sono molto soddisfatto del risultato:ieri sera la temperatura del fondo del serbatoio era a 23 gradi ma con 2 soli cicli di 10 minuti, questo meccanismo mi ha concesso al mattino 300 litri d'acqua a più di 40 gradi!

[robertice]

Bravo ottimo risultato