Densità energetica e accumulo termico: ottimizzare la centrale termica oltre il bollitore tradizionale

Per un progettista HVAC o un impiantista, la centrale termica è spesso il luogo della sfida impossibile: far convivere generatori, gruppi di pompaggio e sistemi di accumulo in spazi che le esigenze architettoniche tendono a ridurre progressivamente, rendendo il corretto dimensionamento dell’accumulo termico una variabile critica di progetto.

In questo contesto, il volume occupato dai componenti non è solo una questione logistica, ma un vero e proprio limite progettuale. Se la taglia del generatore è dettata dal carico termico, quella dell'accumulo è spesso il "collo di bottiglia" che impedisce l'adozione di soluzioni ad alta efficienza in spazi ristretti.

Accumulo termico e densità energetica: il limite del bollitore tradizionale

Il costo opportunità dello spazio tecnico

Tradizionalmente, per rispondere ai picchi di domanda ACS calcolati secondo le norme UNI EN 806 o UNI 9182, la soluzione standard è l'accumulo inerziale (sensibile), tipicamente realizzato con bollitori per acqua calda sanitaria (ACS) di grande volume, come approfondito nel confronto tra accumulo a volano e batterie termiche.

Tuttavia, il bollitore tradizionale ha un limite fisico insuperabile: la sua bassa densità energetica per unità di volume.

Per stoccare l'energia necessaria a coprire i picchi di un hotel o di un condominio, servono volumi d'acqua che si traducono in:

• Ingombri planimetrici elevati, che spesso richiedono locali tecnici dedicati molto vasti.
• Difficoltà di posizionamento: Un cilindro da 1000 litri ha vincoli di altezza e diametro che ne rendono impossibile l'inserimento in locali con soffitti bassi o porte strette.
• Dispersioni termiche proporzionali alla superficie esterna, più difficili da gestire in accumuli d'acqua di grandi dimensioni.

Cambiare paradigma: l’accumulo latente (PCM)

La risposta tecnica a questo limite è il passaggio dal concetto di volume al concetto di densità energetica. Le batterie termiche i-TES, sistemi di accumulo termico a PCM (materiali a cambiamento di fase), permettono di stoccare la stessa quantità di energia termica in un volume decisamente inferiore rispetto a un serbatoio d'acqua.

Dal punto di vista del tecnico, questo approccio offre vantaggi risolutivi in fase di installazione:

1. Ottimizzazione dei volumi (ma attenzione al peso): Sebbene la batteria PCM occupi molto meno spazio, è fondamentale che il progettista strutturale consideri la densità del materiale. A parità di energia stoccata, il sistema è più compatto, ma il peso specifico del PCM è superiore a quello dell'acqua, richiedendo una valutazione attenta del carico puntuale sul solaio.
2. Modularità e logistica: La forma compatta e spesso modulare delle batterie i-TES permette di inserirle in nicchie o locali tecnici angusti dove un bollitore tradizionale non passerebbe.
3. Integrazione con Pompe di Calore: L'uso del PCM permette di mantenere il generatore (PdC) su una taglia corretta per il carico medio, evitando sovradimensionamenti della macchina che, pur non variando drasticamente nelle dimensioni esterne, risulterebbero più costosi in termini di investimento iniziale.

In fase di progettazione, la valutazione della densità energetica diventa quindi parte integrante del dimensionamento dell’accumulo termico, soprattutto in interventi di riqualificazione dove gli spazi tecnici sono già definiti.

Conclusioni per il professionista

Ottimizzare la centrale termica oggi significa scegliere tecnologie che massimizzino la resa per ogni metro cubo occupato. La densità energetica diventa quindi un vero driver di progetto: ridurre l'ingombro dell'accumulo significa liberare spazio prezioso e, soprattutto, rendere fattibili interventi di alta efficienza anche dove un accumulo idrico tradizionale sarebbe fisicamente impossibile da collocare.
Le batterie termiche i-TES non sono solo un accumulo, ma uno strumento di ottimizzazione spaziale per il progettista che deve integrare prestazioni elevate in contesti vincolati.