Regolazione impianto: termostato, centralina climatica, pid

Quali sono i principali sistemi di regolazione degli impianti termici di riscaldamento e raffrescamento. Termostato, valvola termostatica, sonda climatica, zona, ambiente, p, pi, pid.

Un elemento fondamentale dell'impianto di riscaldamento o di raffrescamento, oltre ai terminali (radiatori, fancoil o impianto a pavimento) e al generatore (caldaia a condensazione, pompa di calore etc), è il sistema di regolazione della temperatura.

Il sistema di regolazione deve regolare costantemente la potenza emessa dai radiatori (e quindit della portata immessa) a seconda della temperatura che vogliamo all'interno del nostro appartamento (set-point), considerando anche gli apporti esterni.

Prima di procedere occorre definire alcuni concetti.

Concetti utili

Partendo da generatore, è possibile agire sulla temperatura di mandata che dipende fortemente dal tipo di terminale (radiatori, fancoil o radiante). In passato, la temperatura di mandata veniva gestita manualmente. Ad oggi, i sistemi più evoluti permettono di gestire il tutto autonomamente con il supporto di una sonda esterna (che misura la temperatura esterna) e di una centralina climatica. La centralina spesso è integrata nel generatore stesso. Oltre alla centralina, la regolazione può avvenire anche internamente tramite un termostato di zona o per singolo ambiente tramite le valvole termostatiche.

Il termostato è un dispositivo che, rilevando se all'interno dell'abitazione la temperatura è minore, pari o superiore a quella impostata, aziona la caldaia e di conseguenza i radiatori. Può essere di tipo on/off (generatore si accende e si spegne con potenza costante) o modulante (regola la potenza fornita).  Se il termostato permettesse anche di impostare i periodi di accensione, ci troveremmo difronte ad un cronotermostato. 

Ovviamente, un cronotermostato di zona (intera unità immobiliare o parte specifica di essa come ad esempio la zona notte o la zona giorno), gestendo più ambienti, potrebbe sovrariscaldare o sottoriscaldare alcune stanze.

Mentre, la valvola termostatica è un elemento applicato direttamente sulla mandata del radiatore. Regola il flusso di ingresso dell'acqua nel terminale e ne varia il calore ceduto. Sfruttando tale tecnologia, si potrà regolare la temperatura di ogni stanza. Le valvole termostatiche possono esserre gestire gli orari di accensione anche da remoto. Scopri le migliori valvole wifi. 

Centralina climatica e sonda esterna

Come ti accennavo, potresti inserire manualmente la temperatura di mandata del tuo impianto, oppire garantirti una compensazione climatica con sonda esterna.

Una sonda esterna (da posizionare preferibilmente su pareti a nord e lontano da fonti di calore) misura la temperatura esterna e la comunica alla centralina che agisce o sulla caldaia (agendo sulla portata del gas e sul bruciatore modulante, solo nelle caldaie "moderne")  o sulla valvola di miscelazione (controlla la miscelazione di acqua fredda e calda tramite una valvola a tre vie).

Il sistema, misurando la temperatura esterna dell'ambiente, non agisce direttamente sulla temperatura dell'ambiente, ma sulla temperatura di mandata dell'acqua.

Come funziona. In base ai terminali dell'impianto e dalla zona climatica in cui vivi, l'installatore e il termotecnico individuano una curva climatica (vedi esempio sotto).

Nel caso di impianti ad alta temperatura, si scelgono le curve più ripide (la gialla in figura ad esempio). Al diminuire della temperatura esterna aumenta la temperatura dell'acqua di mandata nei radiatori. Quindi, se fà pià caldo, nessuno dovrà andare a variare la temperatura di mandata, ma tutto avverrà automaticamente.

Definisce qualsiasi set-point (nel caso di edifici residenziali la legge indica 20°) di impianto in funzione della temperatura esterna (temperatura esterna-->temperatura di mandata). Se compensata definisce qualsiasi set-point di impianto in funzione della temperatura esterna e della risposta dell’ambiente interno.

Tuttavia, tale sistema ha dei limiti e deve essere accoppiato a gestioni interne. Difatti, i vari locali dell'immobile hanno dispersioni differenti (esposizioni e involucro differente).

Per sopperire a ciò, si possono installare dei cronotermostati e/o delle valvole termostatiche su ogni radiatore.

Quindi prevedere delle valvole di zona comandate da cronotermostato ambiente on/off oppure modulante e meglio ancore delle valvole termostatiche su ogni terminale.

Regolazione PI e PID

Il cronotermostato on-off, raggiunto la temperatura di setpoint di 20° si spegne per poi riaccendersi quando si raffredda l'ambiente. Non modula, ma spegne e riaccende.

E' possibile considerare ulteriori regolazioni maggiormente evolute, che possono caratterizzarsi da:

• un'azione proporzionale P (controllo sul valore all’istante della temperatura ambiente);
• un'azione integrale I (controllo basato sui valori passati della temperatura ambiente)
• e/o un'azione derivativa (controllo sulla previsione della variazione della temperatura ambiente).

Vediamo la banda proporzionale P. Si tratta di un regolatore modulante con sensibilità 0,5-1-2-…°C.

Ad esempio: regolazione con banda 2 °C significa che, se la temperatura desiderata fosse di 20°C, a 21°C la valvola sarebbe tutta chiusa, a 19°C sarebbe tutta aperta, nei valori intermedi l'apertura varierebbe linearmente. Il sistema non si spegne ma modula. Un dispositivo che funziona a banda proporzionale è la valvola termostatica: rileva la temperatura dei locali e agisce aprendo e chiudendo progressivamente le valvole e la portata di acqua calda in ingresso nel terminale.

Inoltre esistono sistemi di regolazione climatica ancora più efficaci:

• • • • PI è una regolazione elettronica che utilizza la combinazione di due funzioni di controllo (Proporzionale ed Integrale);
      • PID è una regolazione elettronica che utilizza la combinazione di tre funzioni di controllo (Proporzionale, Integrale e Derivativa).
  • In questi casi, la termoregolazione si "ricorda" del passato e quindi dell'inerzia del sistema e attenua la modulazione in maniera da stare il più vicino possibile alla temperatura desiderata.

Ecobonus: sistemi di regolazione evoluti classe V - VI - VIII

Vediamo ora i sistemi di termoregolazione evoluti. Questi sistemi sono di tipo modulante e integrati con sensori ambientali.

Vediamoli in dettaglio:

“Classe V – Termostato d’ambiente modulante, destinato all’uso con apparecchi di riscaldamento modulanti: un termostato elettronico ambientale che varia la temperatura del flusso dell’acqua lasciando che l’apparecchio di riscaldamento dipenda dalla deviazione fra la temperatura ambientale misurata e il punto d’analisi del termostato stesso. Il controllo è effettuato modulando l’uscita dall’apparecchio di riscaldamento.

Classe VI – Centralina di termoregolazione e sensore ambientale, destinati all’uso con apparecchi di riscaldamento modulanti: un controllo della temperatura del flusso in uscita dall’apparecchio di riscaldamento che varia la temperatura di tale flusso secondo la temperatura esterna e la curva di compensa zione atmosferica scelta. Un sensore della temperatura ambientale controlla la temperatura del locale e adegua la sfasatura parallela della curva di compensazione per migliorare l’abitabilità del vano. Il controllo è effettuato modulando l’uscita dall’apparecchio di riscaldamento.

Classe VIII – Controllo della temperatura ambientale a sensori plurimi, destinato all’uso con apparecchi di riscaldamento modulanti: un controllo elettronico munito di 3 o più sensori ambientali che varia la temperatura del flusso d’acqua, lasciando che l’apparecchio di riscaldamento dipenda dalla deviazione fra la temperatura ambientale misurata aggregata e i punti d’analisi del termostato stesso. Il controllo è effettuato modulando l’uscita dall’apparecchio di riscaldamento”.

Se volessi approfondire circa i sistemi di regolazione evoluti classe V - VI - VIII, potrebbe interessarti l'articolo ad hoc.

Spero che l'articolo ti sia stato utile. A presto, Vincenzo.