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Regolazione efficiente dell'impianto di riscaldamento

La regolazione dell’impianto può seguire due principi: a punto fisso, cioè con temperatura di mandata fissata indipendentemente dalle condizioni esterne; climatica, cioè con adeguamento continuo alla situazione di temperatura esterna. La climatica del futuro ormai prossimo, sarà una regolazione evoluta, che ottimizza i consumi in funzione del comfort, tutto questo sarà possibile grazie all’algoritmo PID.


Termoregolazione a punto fisso

Si tratta del sistema di regolazione più semplice. La regolazione a punto fisso garantisce all’impianto una temperatura del fluido di mandata costante. 

Il valore viene impostato manualmente attraverso una valvola termostatica. La compattezza di questa tipologia di regolatori ne permette l’alloggiamento in cassetta collegandoli direttamente al collettore, peculiarità che ha agevolato la loro grande diffusione nel passato. 

Il limite maggiore è la necessità, da parte dell’utilizzatore, di dover regolare l’impianto ogni volta che variano le condizioni esterne. Per ridurre questa esigenza si è diffusa la consuetudine di tarare la valvola termostatica sulla temperatura di progetto (uguale alla massima temperatura necessaria nel giorno più freddo dell’inverno) e di montare sui circuiti dell’impianto attuatori elettrotermici comandati da termostati di zona. 

Il termostato confronta la temperatura impostata dall’utilizzatore con quella presente e, se la temperatura in ambiente supera quella impostata, toglie corrente all’attuatore che chiude il/i circuito/i. Tutti gli attuatori sono muniti di microinterruttore ausiliario che permette di spegnere la pompa di circolazione quando tutti i circuiti sono chiusi, senza necessità di aggiungere moduli di collegamento.

Nel caso di un unico locale servito dalla termoregolazione, il termostato ambiente può essere collegato all’alimentazione della pompa: quando la temperatura del termostato viene soddisfatta, si interrompe la circolazione del fluido in tutti i circuiti del collettore. In queste tipologie di impianti assumono particolare importanza le caratteristiche del termostato. 

Se il termostato ambiente rileva una temperatura superiore a quella impostata, significa che il massetto ed il fluido sono ad una temperatura superiore rispetto a quella necessaria. In questo caso, si dovrà smaltire il calore in eccesso del massetto continuando a fornire calore in ambiente; la temperatura in ambiente continuerà a salire anche dopo l’intervento del termostato, e possono trascorrere delle ore prima che il massetto si raffreddi sufficientemente per ridurre la temperatura in ambiente. 

Quando la temperatura in ambiente è scesa fino ad essere inferiore a quella richiesta, il termostato comanda la riapertura, affinché il massetto ed il fluido si riscaldino al punto da garantire nuovamente la temperatura ideale.

 

Nella regolazione a punto fisso l’acqua circola alla temperatura corrispondente 
al valore necessario per il giorno più freddo dell’inverno.


In sintesi, il valore di temperatura in ambiente subirà una continua oscillazione.Il fenomeno è tanto più accentuato quanto maggiore è la differenza tra la temperatura richiesta di mandata dell’acqua e quella dell’acqua realmente circolante: per questo motivo la temperatura di impostazione sulla valvola termostatica non deve essere troppo elevata . Per minimizzare l’effetto descritto, è preferibile usare termostati con piccolo differenziale di intervento, anche se la soluzione migliore è l’utilizzo di termostati proporzionali quale il termostato da incasso Evo. 

Con questo particolare termostato il funzionamento non è del tipo on/off, ma è modulante . All’interno di un differenziale di 1,5°C il termostato apre la valvola per un tempo proporzionale alla differenza di temperatura tra il valore impostato e quello misurato. Cosi facendo all’avvicinarsi alla temperatura di comfort viene progressivamente ridotto il calore fornito con l’effetto di ridurre l’oscillazione della temperatura ambiente.

 

Termoregolazione Climatica

Si tratta del sistema di regolazione più efficiente e che consente il maggior risparmio energetico. 

Poiché il calore necessario per mantenere le condizioni di comfort in ambiente è legato alle dispersioni dell’edificio ed alla temperatura esterna, il fabbisogno termico aumenta all’aumentare delle dispersioni dell’edificio e al diminuire della temperatura esterna. Le regolazioni di tipo climatico permettono di selezionare una curva climatica all’interno di una famiglia di curve, in modo da adeguare la regolazione allo specifico edificio. 

Fissata la curva climatica, la temperatura di mandata all’impianto viene regolata in modo automatico in funzione della temperatura esterna, adeguando l’apporto di calore al fabbisogno termico dell’edificio, per garantire sempre le migliori prestazioni in termini di comfort. 

Per ottenere questi risultati si utilizza una centralina elettronica digitale, a cui sono collegate due sonde di temperatura (una di mandata all’impianto e una esterna) ed un servomotore che aziona la valvola miscelatrice. 

La centralina elabora il segnale della sonda esterna e, in base al codice climatico più adatto per quel tipo di edificio, determina il valore ideale della temperatura di mandata, lo confronta con il valore reale misurato dalla sonda di mandata e, se necessario, agisce sulla valvola miscelatrice. 

 

La regolazione climatica regola la temperatura di mandata in funzione del calore necessario.
 

 

Climatica in funzione dell’edificio: 
La pendenza della T mandata dipende dal fabbisogno termico dell’edificio!
 

 

La curva climatica o curva di riscaldamento è il rapporto tra la temperatura esterna e la temperatura di mandata ai corpi scaldanti considerata dai regolatori climatici. Per un corretto dimensionamento di tale curva si necessita la conoscenza di due parametri:

  • Temperatura esterna minima di progetto per esempio: Milano -5°C
  • Temperatura massima di mandata all’impianto a pavimento per esempio: 40°C impianto a pavimento

Conosciuti questi valori si andranno a congiungere le due rette corrispondenti sul grafico, trovando in questo modo la curva da inserire.


La regolazione climatica evoluta PID

Una regolazione climatica evoluta è in grado di gestire in modo ottimale il comfort indoor sia per quanto riguarda la climatizzazione invernale, sia quella estiva, con relativo ricambio aria e controllo dell’umidità.

Ogni volta che un dispositivo deve mantenere costante un determinato valore, ad esempio una velocità, una temperatura, un livello, una rotta ecc. serve un regolatore. Ci serve qualcosa che corregga eventuali ed inevitabili errori rispetto al valore di consegna.

Se pensiamo al pilota automatico di una nave che deve lavorare per mantenere la rotta, ci è facile comprendere come venti, correnti e onde siano fonti di errore che il regolatore deve contrastare. Se impostiamo una temperatura all’interno di un ambiente, il regolatore deve poter correggere errori dovuti alle continue variazioni ambientali sia interne che esterne, come la variazione delle dispersioni termiche verso l’esterno, la variazione del contributo dovuto all’irraggiamento durante le diverse ore del giorno, le dispersioni oppure gli apporti interni dovuti alla presenza di persone e all’accensione di apparecchiature elettriche.

Dato che ogni ambiente è unico e differente per caratteristiche ed esigenze energetiche, la centralina deve essere in grado di riconoscere il locale con la maggiore richiesta di energia, impostando automaticamente i parametri dell’impianto per soddisfarla. Inoltre al variare delle condizioni climatiche deve ridefinire in tempo reale il locale che risulta sfavorito.

Questa regolazione è in grado di gestire il comfort indoor sia per quanto riguarda la climatizzazione invernale, sia quella estiva, con relativo ricambio aria e controllo dell’umidità.

 

Questa gestione ottimizzata  del comfort è possibile grazie ad un sistema di regolazione proporzionale integrale derivativo, chiamato più semplicemente PID, che rappresenta il sistema più efficiente per il controllo della temperatura dell’ambiente.

 

Il PID agisce sulla regolazione in base a 3 azioni:

  • Azione proporzionale: controllo sul valore all’istante della temperatura ambiente
  • Azione integrale: controllo basato sui valori passati della temperatura ambiente
  • Azione derivativa: controllo sulla previsione della variazione della temperatura ambiente
     

Inoltre il sistema di regolazione climatica evoluta è in  grado di scegliere la temperatura dell’acqua  più adatta sulla base della temperatura esterna e delle caratteristiche dell’edificio. Per completare la capacità di controllo del comfort all’ora voluta dall’utente, la centralina stabilisce l’avvio e lo spegnimento dell’impianto in funzione dell’inerzia rilevata per la singola stanza. Così facendo si raggiunge la temperatura impostata esattamente nel momento desiderato, riducendo inutili sprechi di energia e conseguente discomfort dell’utente.

La regolazione "intelligente" Smartcomfort, ottimizzata per l'efficienza energetica, basa il suo funzionamento sull'algoritmo PID.

 



 
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