Sistemi di produzione istantanea di ACS

I sistemi di produzione istantanea di acqua calda sanitaria (ACS) aumentano la temperatura dell’acqua sanitaria a partire dal momento in cui viene aperto un rubinetto dell’acqua calda. In questo modo, l’utente può avere acqua calda senza bisogno di conservarne una quantità in un serbatoio, come avviene invece nei sistemi ad accumulo.

Per scaldare l’acqua, i sistemi di produzione istantanea possono ricorrere alla combustione del gas, al riscaldamento di serpentine in rame tramite energia elettrica, o a una pompa di calore.

In gran parte dei casi, la pompa di calore è concepita come elemento di un sistema di produzione di ACS ad accumulo. Come vedremo, però, le batterie termiche permettono oggi di usare l’energia prodotta dalla pompa di calore per riscaldare l’acqua come in un sistema istantaneo.

Soluzioni per la produzione istantanea di ACS

L’obiettivo comune a tutti i sistemi per la produzione istantanea di ACS è portare l’acqua sanitaria a una temperatura compresa tra i 45 e i 60 gradi Celsius. Variano, tra una soluzione e l’altra, le fonti energetiche sfruttate, i principi di funzionamento e l’ingombro; fattori da cui dipendono ulteriori differenze in termini di costi, consumi ed emissione di sostanze inquinanti. Approfondiamo insieme le soluzioni più comuni per produrre ACS.

Caldaia tradizionale a gas

La caldaia tradizionale a gas è un sistema di produzione dell’ACS e dell’acqua destinata all’impianto di riscaldamento.

Il suo funzionamento si basa sulla combustione del metano (o del GPL) che circola nell’impianto del gas dell’edificio. All’interno della caldaia, nel bruciatore, il gas incontra l’ossigeno e una candela di accensione produce una scintilla, innescando così la combustione. Il calore prodotto dalla combustione viene ceduto all’acqua sanitaria che passa nel circuito idraulico, quando viene aperto un rubinetto dell’acqua calda.

Caldaia a condensazione

Le caldaie a condensazione sono una soluzione più innovativa, più efficiente delle caldaie tradizionali per scaldare l’acqua sanitaria e l’acqua dell’impianto di riscaldamento.

Oltre a generare energia termica tramite la combustione del gas, come le caldaie tradizionali, le caldaie a condensazione recuperano il calore dei fumi di scarico prodotti dalla combustione stessa e lo usano per contribuire a scaldare l’acqua. Così facendo bruciano meno gas ed emettono meno CO2 rispetto alle caldaie tradizionali, che invece disperdono il calore dei fumi di scarico, garantendo un risparmio energetico e una maggiore sostenibilità ambientale.

Una volta raffreddati, i fumi di scarico si trasformano in condensa – da qui deriva il nome della caldaia a condensazione – e vengono evacuati. Nonostante ci sia qualcuno che ricicla e riutilizza le condense così ottenute, queste solitamente sono acide ed è preferibile neutralizzarle con prodotti appositi e scaricarle.

Caldaia a biomassa

Anche la caldaia a biomassa può scaldare l’acqua sanitaria e l’acqua dell’impianto di riscaldamento, come i sistemi già trattati, e anch’essa genera calore dalla combustione. La differenza è che non brucia gas ma sostanze organiche – biomasse, appunto – come legno, paglia, pellet di legno o residui agricoli.

Le dimensioni delle caldaie a biomassa sono superiori rispetto a quelle delle caldaie tradizionali o a condensazione, perché il bruciatore deve accogliere combustibili ben più ingombranti del gas e perché è necessario stoccare le biomasse da bruciare in seguito.

Non è del tutto corretto menzionare queste caldaie tra quelle in grado di fornire acqua calda sanitaria in modo istantaneo, perché tendenzialmente queste hanno bisogno di accumuli, anche molto grandi, a causa del loro scarso campo di modulazione. Possono esserci accumuli tank in tank, con un bollitore sanitario immerso dentro al bollitore dell’acqua di riscaldamento, oppure accumuli di acqua tecnica, di riscaldamento, con all’interno un serpentino maggiorato idoneo alla produzione istantanea di acqua calda sanitaria.

Questo tipo di caldaia richiede inoltre una manutenzione specifica: i contenitori della cenere devono essere svuotati, la caldaia deve essere pulita regolarmente e il combustibile va ricaricato. Per rendere la vita più semplice a chi utilizza una caldaia a biomassa, esistono sistemi di accensione e di caricamento automatico.

Scaldacqua a gas

Lo scaldacqua a gas, comunemente noto anche come boiler o scaldabagno a gas, presenta un funzionamento e delle caratteristiche molto simili a quelli di una caldaia a gas. Anch’esso funziona tramite un bruciatore alimentato da combustibili come il metano o il GPL. A differenza della caldaia, però, lo scaldacqua si limita alla produzione di ACS e non coinvolge in alcun modo l’impianto di riscaldamento domestico.

Negli scaldacqua a gas istantanei, l’acqua inizia a riscaldarsi al momento dell’apertura del rubinetto: la pressione dell’acqua spinge all’interno dello scaldacqua una membrana che, a sua volta, aziona un pistone che apre la valvola del gas, permettendo l’accesso del gas al bruciatore in cui avviene la combustione.

Scaldacqua elettrico

Solo in alcuni casi gli scaldacqua elettrici possono garantire la produzione istantanea di ACS. Lo scaldacqua elettrico si collega alla rete elettrica o a un impianto fotovoltaico autonomo. Sfrutta energia elettrica per riscaldare una resistenza in rame, dalla quale il calore passa all’ACS per contatto.

A causa delle alte potenze di prelievo dell’acqua, e alle basse potenze disponibili per le resistenze elettriche, solitamente questi scaldacqua prevedono un accumulo, molto piccolo nelle versioni sottolavello, ma che può arrivare anche ad alcune centinaia di litri, nei modelli più grandi.

Uno scaldacqua elettrico ha il vantaggio che, rispetto allo scaldacqua a gas, non consuma gas e non produce fumi di scarico. Tuttavia, il volume d’acqua disponibile e la temperatura della stessa dipendono molto dal modello e dalla potenza della resistenza.

Pompa di calore + batteria termica

Una pompa di calore è un dispositivo che trasferisce calore da un ambiente all’altro, tipicamente usato per riscaldare o raffrescare ambienti chiusi e per riscaldare l’acqua sanitaria. Ne esistono diverse tipologie, in grado di assorbire calore dall’aria, dall’acqua o dalla terra.

Sfruttando fonti energetiche rinnovabili, le pompe di calore non emettono CO2 diretta né fumi di scarico, e rappresentano una soluzione ecologica ed efficiente per la produzione di ACS. Di solito, però, richiedono l’installazione indoor di un ingombrante serbatoio in grado di contenere alcune centinaia di litri d’acqua, che porta a categorizzarle tra i sistemi di produzione di ACS ad accumulo anziché tra i sistemi di produzione istantanea. L’acqua nel serbatoio serve a conservare energia termica e ad avere disponibile l’acqua calda in qualsiasi momento.

Negli ultimi anni, grazie agli sviluppi nella ricerca scientifica, è nata una soluzione alternativa: la batteria termica, che anziché usare l’acqua per accumulare calore ricorre a innovativi materiali a cambiamento di fase. I vantaggi sono molteplici, partendo dalla densità energetica del materiale PCM (phase change material) e dalla sua efficienza: per esempio, il Plentigrade brevettato da Sunamp, materiale più che sicuro, non-tossico e non-infiammabile, può conservare la stessa quantità di calore di un serbatoio d’acqua occupando fino a un quarto del volume.

E il sistema di produzione del sanitario è a tutti gli effetti istantaneo, perché l’acqua viene scaldata immediatamente dallo scambiatore maggiorato interno, senza grandi volumi d’acqua.

Grazie alle batterie termiche, come il modello Thermino di Sunamp, installare una pompa di calore diventa una soluzione accessibile anche per chi ha a disposizione spazi limitati. Le batterie termiche Sunamp hanno dispersioni termiche minime, ridotte anche del 65% rispetto ai serbatoi tradizionali, grazie all’utilizzo di pannelli isolanti sotto vuoto, mentre la sicurezza è addirittura maggiore: i grandi volumi d’acqua a bassa e media temperatura come quelli degli accumuli tradizionali sono l’habitat ideale per il batterio della Legionella, causa talvolta di gravi infezioni polmonari, che bisogna debellare con dispendiosi cicli antilegionella ad alta temperatura, spesso fatti con resistenze, che riducono l’efficienza e la convenienza della pompa di calore.