La stratificazione è la disposizione naturale dell'acqua in un accumulo in strati a diversa temperatura: l'acqua calda, essendo meno densa, sta in alto, mentre l'acqua più fredda resta in basso. Un accumulo ben stratificato fornisce acqua calda utilizzabile dalla parte alta e invia al collettore o alla pompa di calore l'acqua più fredda del fondo, aumentando l'efficienza dell'intero sistema del 10–20% rispetto a un accumulo completamente miscelato.
Perché la stratificazione è importante
Un accumulo non è un semplice contenitore di acqua tiepida: è una scala di temperature. Ogni utenza e ogni generatore collegato preferisce un gradino diverso:
- I rubinetti e i circuiti di riscaldamento prelevano dalla parte alta, calda.
- I collettori solari lavorano con la massima efficienza quando ricevono l'acqua più fredda possibile, perché il rendimento del collettore diminuisce all'aumentare della temperatura in ingresso.
- Le pompe di calore ottengono il loro miglior COP caricando la zona intermedia, più fredda, anziché lavorare contro un accumulo già caldo.
Se si distrugge la stratificazione, a causa di ingressi ad alta velocità o di attacchi mal posizionati, tutto peggiora contemporaneamente: il collettore lavora a temperatura più alta e perde resa, la pompa di calore condensa a una temperatura più elevata e il rubinetto eroga acqua tiepida anche se l'accumulo contiene molta energia.
Come la progettazione dell'accumulo protegge la stratificazione
- Geometria alta e snella. Rapporti altezza/diametro di 2,5:1 o superiori danno agli strati lo spazio per formarsi.
- Diffusori / deflettori sugli ingressi rallentano l'acqua in arrivo, in modo che si disponga nello strato corrispondente alla sua temperatura anziché rimescolare l'accumulo.
- Altezze corrette degli attacchi. I serpentini solari sono in basso, quelli della caldaia o della pompa di calore a metà altezza, il prelievo di ACS in cima.
- Scambiatori a serpentino interni trasferiscono il calore senza mescolare fisicamente i volumi.
- Lance di carica stratificata, a circolazione naturale, negli accumuli evoluti guidano l'acqua riscaldata verso l'alto fino al livello corrispondente alla sua densità.
Come si misura: perché due accumuli dello stesso volume rendono in modo diverso
Le norme per gli accumuli solari (EN 12977-3) verificano quanto bene un accumulo forma e mantiene gli strati. Nella pratica, un accumulo stratificato da 300 L può fornire più acqua utilizzabile a 45 °C di un accumulo miscelato da 400 L: è il motivo per cui gli impianti solari e a pompa di calore seri specificano accumuli ottimizzati per la stratificazione anziché l'accumulo più economico del volume giusto.
Domande frequenti
La stratificazione si mantiene quando funziona la pompa di circolazione?
Sì, se per progetto le velocità del flusso agli attacchi sono mantenute basse (diffusori, diametri degli attacchi generosi). Gli strati vengono distrutti da ingressi a getto, non dalla circolazione in quanto tale.
Un accumulo stratificato è utile per le pompe di calore o solo per il solare?
Per entrambi. Alimentare il condensatore della pompa di calore da uno strato più freddo abbassa la temperatura di condensazione e aumenta il COP; i circuiti solari ne traggono un vantaggio ancora maggiore, perché il rendimento del collettore è molto sensibile alla temperatura in ingresso.