Bollitore ACS integrazione resistenza elettrica

[boba74]

Salve, sto progettando una centrale termica alimentata da pompa di calore aria-acqua, che provvede a riscaldamento e produzione di ACS di un edificio da 12 UI.
Da dimensionamento del bollitore mi risulterebbero 1500 lt di accumulo (chiedo conferma se può tornare). Farei accumulo diretto, non puffer con produttori rapidi, e metterei uno scambiatore a piastre esterno opportunamente dimensionato con una propria pompa alimentato dalla pcd.
Il problema è che per motivi di ingombro e di trasporto, posso arrivare al massimo a 1000 lt.
La pompa di calore (già fissata come scelta) è di circa 64 kW nominali, ma arriva al max a 55°C sul sanitario.
Se 1000 lt non dovessero essere sufficienti, pensavo di integrare il bollitore con una resistenza elettrica. La resistenza dovrebbe entrare in gioco quando, per motivi di contemporaneità di prelievo la T dell'accumulo si abbassa troppo, mentre in condizioni "normali" dovrebbe essere sufficiente la pdc.
E' una cosa fattibile? E nel caso, come si può gestire la regolazione di questa resistenza? Facendola partire al di sotto di una certa T del bollitore? O al di sopra (ad esempio per raggiungere i 60°C dopo che la pdc mi ha portato il tutto a 55?).
In alternativa, come potrei risolvere senza superare i 1000 lt di accumulo?
Grazie

[SuperP]

In alternativa, come potrei risolvere senza superare i 1000 lt di accumulo?

2 accumuli da 100 in parallelo (in classe A)?

O se hai problemi di spazio ora la sparo grossa... accumuli PCM. Li faccio vedere e li spiego nei miei corsi
https://www.paolosavoia.com/post/accumulo

Apriti cielo, ora ne sentiremo delle belle... e delle ba**e.
Io li conosco bene, li ho monitorati (real time), provati e se li conosci e li sai sfruttare bene (ci sono 3 produttori in italia) puoi fare molto.
Se hai però la pdc che in mandata non supera i 60°C hai solo un produttore (ma non è un problema)

[boba74]

In alternativa, come potrei risolvere senza superare i 1000 lt di accumulo?

2 accumuli da 100 in parallelo (in classe A)?

Da 100? O da 1000?

[SuperP]

Da 100? O da 1000?

1000 ovvio, oppure 750, oppure scelta non banale ma già fatta, lo fai fare su misura e ti assicuro che costa meno di quelli rivenduti. Già fatto

[arkanoid]

Interessante l'uso che suggerisci dei sistemi a cambio di fase. Finora li ho trovati solo sul continuous heating di daikin con risultati non immediati da valutare.
Nella tua pagina dici che devono rimanere fusi, ma per cedere e acquisire calore devono proprio cambiare fase. Se rimangono in fase liquida non cedono il latente di liquefazione. Il dubbio che ho è che una volta solidificati farli tornare liquidi possa essere un processo molto lungo (da solidi non c'è la convezione che aiuta a distribuire il calore alla massa)

[SuperP]

Interessante l'uso che suggerisci dei sistemi a cambio di fase. Finora li ho trovati solo sul continuous heating di daikin con risultati non immediati da valutare.

Non c'entra 'na mazza... solo giusto giusto il nome

.Nella tua pagina dici che devono rimanere fusi, ma per cedere e acquisire calore devono proprio cambiare fase. Se rimangono in fase liquida non cedono il latente di liquefazione. Il dubbio che ho è che una volta solidificati farli tornare liquidi possa essere un processo molto lungo (da solidi non c'è la convezione che aiuta a distribuire il calore alla massa)

é "lunga" in funzione della potenza che hai. Più che altro il "problema " è la temperatura di fusione da raggiungere.
I PCM hanno:
- bassa conducibilità (e quindi una volta caldi lo rimangono -> pochissimissime dispersioni)
- calore di fusione variabile in funzione del pcm scelto dal costruttore

Quando carichi il pcm devi liquefarlo, tutto o in parte, altrimenti non funziona. Ma una volta fuso, rimane fuso per moooooooolto tempo.

Non vanno pensati e gestiti come l'acqua, ma sono soluzioni possibili in questi casi ed in altri (vedrete "a breve" qualche soluzione innovativa per casi frequenti)

[arkanoid]

Non ti seguo, rimane fuso fin tanto che non ti serve, se ti serve devi prendergli il calore e lo devi per forza solidificare, diversamente mi sfugge il senso di usare un PCM, tanto vale usare un materiale ad alta inerzia non PCM.
Il fatto che rimangano caldi non ha nulla a che vedere con la conducibilità. Il calore segue sempre le stesse leggi: temperatura, calore specifico, energia dentro, energia fuori. L'unica variabile è il fatto che se hai un cambio di fase non sfrutti il calore specifico della fase ma di cambio fase.

[SuperP]

Non ti seguo, rimane fuso fin tanto che non ti serve, se ti serve devi prendergli il calore e lo devi per forza solidificare, diversamente mi sfugge il senso di usare un PCM, tanto vale usare un materiale ad alta inerzia non PCM.

certo che quando prelevi calore si solidifica (nel range di temperatura mantenere costante la temperatura di fusione)
Se ho scritto sbagliato mi scuso

Il fatto che rimangano caldi non ha nulla a che vedere con la conducibilità. Il calore segue sempre le stesse leggi: temperatura, calore specifico, energia dentro, energia fuori. L'unica variabile è il fatto che se hai un cambio di fase non sfrutti il calore specifico della fase ma di cambio fase.

Vabbè, se lo dici tu.
Se hai bassa conducibilità il calore si trasmette poco, è "isolante" e trattiene il calore senza disperderlo dal centro verso l'esterno

Non conta nulla in questo caso il calore specifico, non segue (o meglio a noi non ci interessa quella parte di sensibile, è ridottissima) le leggi dell'aumento della temperatura.

Qui conta fondere a temperature consone tutto il pcm. Questo quando è fuso, ha accumulato un sacco di calore (quanto? lo scegli tu con il prodotto del costruttore).

[arkanoid]

Non supercazzolarmi, conosciamo tutti le leggi di scambio di calore. Chiaro che fornisci calore per sciogliere il materiale, il punto che mi chiedo è nel momento in cui il calore lo prelevo (se non mi serve, non uso questo metodo) il materiale torna solido. Commercialmente come hanno affrontato la fase del ciclo in cui ho usato il calore, mi trovo la massa solida e devo liquefarla di nuovo? Non avendo esperienza non so se siano composti con variazioni volumetriche significative tra le fasi, se usino scambiatori come nei frigo ad accumulo di ghiaccio dove si formano camicie di ghiaccio attorno ai tubi, mi piacerebbe saperne di più. La mia esperienza dei PCM è limitata ai sistemi di accumulo di ghiaccio, diretto (tubi congelati) o indiretto (vasche di salamoia con sfere di accumulo)

[boba74]

Molto interessanti questi PCM.... ma per tornare al mio problema:
Da "metodo Caleffi", considerando una T di accumulo di 60°C mi sarebbero sufficienti 1000 lt.
La domanda è: se il bollitore è alimentato da una pdc che al massimo mi arriva a 55°C come risolvo il problema? Posso semplicemente integrare con una resistenza elettrica? Ma anche mettendo più bollitori fino ad arrivare a 1500 lt, ci sono problemi ad accumulare acqua a una T più bassa? (Legionella ecc...)? Che si fa in questi casi?

[SuperP]

Non supercazzolarmi, conosciamo tutti le leggi di scambio di calore.

Dacci un taglio
Sei tu a dire che la conducibilità NON conta per il mantenimento della temperatura, non io.

mi chiedo è nel momento in cui il calore lo prelevo il materiale torna solido., mi trovo la massa solida e devo liquefarla di nuovo?

Certo, se ttutta solida hai solo sensibile accumulato e avendo bassa conducibilità e basso calore specifico non scaldi

Deve esserci parte (grossa parte) del pcm fuso per avere sempre disponibilità di acs.
Ma non è un problema mantenendo bene la temperatura

Non avendo esperienza non so se siano composti con variazioni volumetriche significative tra le fasi,

No ma è tutto gestito dal costruttore

mia esperienza dei PCM è limitata ai sistemi di accumulo di ghiaccio, diretto (tubi congelati) o indiretto (vasche di salamoia con sfere di accumulo)

hai due serpentini immersi in un pcm. Uno di carico dalla caldaia o poma di calore, uno di produzione afs-acs

[SuperP]

Da "metodo Caleffi", considerando una T di accumulo di 60°C mi sarebbero sufficienti 1000 lt.

Attento che quei metodi non considerano i rimescolamenti e non sono fuinzione della portata prelevata.

La domanda è: se il bollitore è alimentato da una pdc che al massimo mi arriva a 55°C come risolvo il problema?

Se la pdc arriva a 55°C l'acs sarà a meno.

Posso semplicemente integrare con una resistenza elettrica? Ma anche mettendo più bollitori fino ad arrivare a 1500 lt, ci sono problemi ad accumulare acqua a una T più bassa? (Legionella ecc...)? Che si fa in questi casi?

La legionella è un problema come lo sono gli spazi ed il prelievo corretto dai vari bollitori.
La resizstenza elettrica imho no.
Metti una pcd da 12/15kW a propano destinata a quel servizio che arriva a temperature alte ma soprattutto ... occhio a questo https://www.paolosavoia.com/post/scambi ... superficie (per quello ti dico di farlo fare su misura)

Io sono arrivato ad avere bollitori dove carico con 3°C di differneza tra mandata pdc ed accumulo acs (mando a 55, accumulo a 52)

[arkanoid]

Mi piacerebbe che invece di farti pubblicità ogni 2 post condividessi informazioni. Per tua informazione, in ogni caso, la conducibilità non ha alcuna influenza sul mantenimento della temperatura. Se prelevi calore, la temperatura varierà in maniera inversamente proporzionale al calore specifico. Se il materiale ha bassa conducibilità, avrai variazioni sulla capacità di trasferire calore e di conseguenza, ad esempio di pari superficie di scambio e delta T, avrai meno calore scambiato. Visto che lo scopo è scambiare calore, il fatto che la conducibilità termica sia bassa è negativo, oltretutto.
Se la grossa parte del PCM deve essere fusa, non stai usando il materiale come un PCM ma come materiale ad alto calore specifico.

[SuperP]

Mi piacerebbe che invece di farti pubblicità ogni 2 post condividessi informazioni.

Mica è pubblicità. Sono riportati dati estesi. Di informazioni ne condivido fin troppe, ma forse ti sto sul caz e non provi a sforzarti.
Hai letto i post? E perchè mai dovrei riscrivere tutto? Sono collegati all'argomento? Si. Non hai voglia di leggerli, amen. (e poi ogni cosa scritta è suffragata da monitoraggi, sempre, come su altro).

Per tua informazione, in ogni caso, la conducibilità non ha alcuna influenza sul mantenimento della temperatura.

Sbagli
Se un materiale ha bassa conducibilità , all'interno del materiale , della massa del materiale, il calore si sposta meno.

Del resto vedilo sull'acqua. Se isoli il bollitore con un ESA-isolante a conducibilità 0.01 o con uno normale a 0.04 quale si raffredda dopo? Tu immagina di avere tutto il contenuto del bollitore con lambda 0.25

visto che lo scopo è scambiare calore, il fatto che la conducibilità termica sia bassa è negativo, oltretutto.

Qui condivido, da questo punto di vista hai ragione e difatti i costruttori lo sanno ne tengono conto per il dimensionamento degli cambiatori per prelevare / cedere tutto il calore) (alla fine è un rapporto 4:1 con l'acqua)
non solo grossi ma anche ben bilanciati

Se la grossa parte del PCM deve essere fusa, non stai usando il materiale come un PCM ma come materiale ad alto calore specifico.

No non è quella la questione ma è che sono "bollitori" in cui ti serve molto tempo (energia/potenza) per renderli nuovamente disponibile acs

Provo con un esempio.
Bollitore pcm da 10kWh. Lo scarichi tutto caricando una bella vasca.
Hai una pdc da 5kW -> 2 ore per avere nuovamente quei 10kWh. Se carichi 1 ora hai 5kWh resi ma il pcm non è tutto fuso dentro. Certo che i prelevi ancora quei 5kWh, perchè disperde poco li hai ancora tutti, ma non li hai tutti.

Poi nelle abitazioni puoi anche "fregartene". A volte faccio una carica giornaliera la mattina alle 11 e un reintegro alle 18 se serve. Con 10-15kWh di acs ne hai per 1 giorno.
Se invece hai una palazzina, non lo farei mai, devi avere SEMPRE i pcm fusi (come avere sempre l'acs calda)

[arkanoid]

Il dato importante è questo: un accumulo che potenza accetta in ingresso e cede in uscita in funzione della situazione di saturazione?
Mi spiego: nel momento in cui è tutto fuso ci sarà il massimo scambio di calore, quindi la massima potenza in uscita. Mano a mano che si solidifica, la solidificazione tenderà ad essere sui punti freddi, dove cede calore, rallentando lo scambio termico (perchè in fase solida è meno conduttivo).
Quindi immagino ci sia una curva di cessione calore. Al contrario, se è "scarico" ci sarà una quota maggiore di solido, che sul caldo ipotizzo si possa comportare al contrario: all'inizio assorbe molto calore perchè il solido cambia fase a contatto con lo scambiatore, ma dopo rallenterà lo scambio termico man mano che si crea un film liquido. Non so se ci siano agitatori all'interno.

Sul residenziale te ne puoi anche fregare ma sul medio grande no, e avere competenza su questi sistemi mi piacerebbe perchè quando inizi ad andare su macchine da 50-100 kW non sono noccioline e se ti sbrina mentre hai un picco avere una riserva di energia potrebbe essere molto utile.
Se devi avere i PCM fusi allora non hai dei PCM, ti basta avere inerzia e allora è da valutare ancora di più la convenienza rispetto all'avere semplicemente più massa d'acqua in stoccaggio.

P.S. capisco il tuo ragionamento sulla conducibilità, ma è sbagliato. Non è la conducibilità che determina il fatto che mantenga calore. Il calore è nella massa e la massa scambia con l'ambiente, per cui la dispersione è data dalla conducibilità della coibentazione della massa, non dalla conducibilità della massa. Quando hai un boiler un puffer o chiamalo come vuoi ad acqua non è rilevante la conducibilità dell'acqua, qui è la stessa cosa.

[NoNickName]

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PCM e pompe di calore.

[SuperP]

Il dato importante è questo: un accumulo che potenza accetta in ingresso e cede in uscita in funzione della situazione di saturazione?

I dati te li forniscono, a volte, i costruttori.
Ad eseperienza, per un accumullo PCM per acs da 15kWh ci scarichi dentro 8kW di potenza sul serpentino di carica e prelevi tranquillamente 16/18l/min lato acs a temperatura costante fino alla solidificazione che è molto costante perchè costruttivamenrte fanno in modo che lo sia. Non ì ovviamente uguale ma tende a scaricarsi bene uniformente (monitoraggi)

La curva di carico anche qui è molto costante. arrivi velocemente a fondere il calore e rimani a temperature costanti di mandata della pdc per enorme scambio termico, dopo di che che , quando hai fuso tutto, facilmente sale di temperatura.

ma non ragionarlo come un'acqua. SOlitamente non ci sono isteresi o similari. Sei in on o off.

Sul residenziale te ne puoi anche fregare ma sul medio grande no, e avere competenza su questi sistemi mi piacerebbe perchè quando inizi ad andare su macchine da 50-100 kW non sono noccioline e se ti sbrina mentre hai un picco avere una riserva di energia potrebbe essere molto utile.

1 - non ho detto che me ne frego, ma ho fatto capire che è una strategia
2 - hodetto che anche nel residenziale condominiale non si usa così

Per gestire gli accumuli alto riscaldamento (diversi da quello lato acs) puoi farlo, ma devi vedere se hai un produttore che fa quel prodotto (kWh richiesti dallo sbrinamento alla temperatura richiesta per avere il pcm fuso).
Sono applicazioni che si fanno

Se devi avere i PCM fusi allora non hai dei PCM, ti basta avere inerzia e allora è da valutare ancora di più la convenienza rispetto all'avere semplicemente più massa d'acqua in stoccaggio.

P.S. capisco il tuo ragionamento sulla conducibilità, ma è sbagliato.

Pensa ad avere acqua intrappolata in un isolate termico. L'acqua si raffredda velocemente? No.

Non è la conducibilità che determina il fatto che mantenga calore. Il calore è nella massa e la massa scambia con l'ambiente, per cui la dispersione è data dalla conducibilità della coibentazione della massa, non dalla conducibilità della massa. Quando hai un boiler un puffer o chiamalo come vuoi ad acqua non è rilevante la conducibilità dell'acqua, qui è la stessa cosa.

Ho capito cosa vuoi dire non sono p***a.
Ma quel che dici tu fa riferimento SOLO alla materia a contatto da un lato con aria e dall'altro con il contenuto dell'acuqa (PCM). e così è, che tu abbia lamda diversa, conta il DT e la resistenza (qui poi hanno VACUM di isolante).
Io ti dico una cosa diversa.
Parti dal centro del bollitore, lontano dai bordi. Il calore lì si muove poco verso l'esterno. Pensa come dicevo prima ad avere un bollitore di ACS pieno di isolante.

Cmq come sull'altro argomento vuoi avere ragione, e mi arrendo.

[Esa]

Cmq come sull'altro argomento vuoi avere ragione, e mi arrendo.

Sì, ha ragione.
Cosa vuol dire "mi arrendo"? Che ha ragione lui?

[arkanoid]

Non è questione, ci stiamo confrontando e c'è poco da scaldarsi. Non me ne importa niente di avere ragione, cerchiamo di non diffondere informazioni non corrette e quando noi abbiamo informazioni non corrette di migliorare.
L'interfaccia è il confine del sistema (l'involucro dell'accumulatore). Determinare il flusso termico in base al contenuto è tutt'altro che banale perchè hai almeno due fattori che sono in contrasto: il primo è la conducibilità termica che determina il flusso di calore mosso dal differenziale di temperatura negli trati infinitesimi a grandienti infinitesimi, il secondo è il calore specifico che più è alto più mantiene alto il differenziale all'interfaccia a pari potenza scambiata (lo strato limite si raffredda di meno a pari potenza rispetto ad un materiale a basso calore specifico).
Non capisco perchè tiri in ballo la conducibilità termica dal momento che non interviene comunque in nessuna delle caratteristiche energetiche, principalmente nella potenza ceduta ed assorbita all'utenza, che è l'unica cosa interessante. Il mantenimento della temperatura nel tempo senza carico è fattore solo della coibentazione esterna e della temperatura della massa.

[SuperP]

Non è questione, ci stiamo confrontando e c'è poco da scaldarsi. Non me ne importa niente di avere ragione, cerchiamo di non diffondere informazioni non corrette e quando noi abbiamo informazioni non corrette di migliorare.

Ma se ti dico che li conosco da anni e li sto anche monitorando, qualcosa avrò capito no?
Se mi dici che mi faccio solo pubblicità linkando contenuti tecnici sul mio blog mi potranno girare no?

Non capisco perchè tiri in ballo la conducibilità termica dal momento che non interviene comunque in nessuna delle caratteristiche energetiche, principalmente nella potenza ceduta ed assorbita all'utenza, che è l'unica cosa interessante. Il mantenimento della temperatura nel tempo è fattore solo della coibentazione esterna e della temperatura della massa.

te l'ho già spiegato 68 volte.
Pensa ad avere un bollitore di acqua, quello che vuoi tu, isolato come vuoi tu.
Ora quel bollitore dove c'è l'acqua riempilo di materiale isolante a cellule chiuse (per chiarezza) in cui l'acqua è intrappolata. L'acqua e l'isolante a cellule chiuse avranno nel loro insieme una conducibilitòà media bassa, giusto?

Secondo te tra il bollitore con sola acqua e quello con acqua inserita nelle cellule chiuse, c'è la stessa dispersione di calore ? Pensala in kWh/24h.

Te l'ho già spoioegato 3 volte e tu continui con la cessione di calore funzione della temperatatura interna, resistenze liminari e conducibilità (poi ci metti dentro anche il calore specifico...)

Cmq ho chiuso la discussione visti i tuoi toni.

Potrei farti vedere monitoraggi della temperatura interna dei pcm dopo 24 dalla fusione, o della temperatura superficiale degli accumuli pcm dopo 24 di fusione senza prelievo con tanto di termografie a corredo...ma non posso.

[arkanoid]

Alzo le mani.