Ripartitore elettronico di ultima generazione a due sensori e con trasmissione radio incorporata
Il ripartitore è legato all’evoluzione degli impianti di riscaldamento centralizzato, che si sono diffusi a seguito in Europa nel decennio 1870.
Con la diffusione degli impianti centralizzati è nata anche la richiesta di ripartire i consumi. Il primo ripartitore di calore è stato brevettato in Danimarca nel 1906 dalla Kemp & Lauritzen ed è poi stato utilizzato per la prima volta nel 1917 in un edificio della pubblica amministrazione danese.
La tecnologia si basava sul concetto di pila termoelettrica, dispositivo che sfrutta l’effetto Seebeck per generare elettricità tramite variazione della temperatura ai poli di due conduttori di materiale differente. L’elettricità così generata veniva poi utilizzata per muovere una colonnina di mercurio all’interno di un tubicino di vetro, dando un’indicazione sufficientemente precisa del calore emesso dal radiatore.
Successivamente sono state progettate nuove tecnologie come i dispositivi contenenti un liquido alcoolico, altamente igroscopico (cioè con ottime capacità di assorbimento dell’umidità dell’aria).
Negli anni ’70, la crisi energetica, ha favorito favorì la diffusione della contabilizzazione individuale e negli anni ’80 sono comparsi i primi ripartitori elettronici.
Oggi il ripartitore dei costi del calore è uno strumento elettronico sofisticato. Non registra nella propria memoria interna l’energia o la potenza, bensì delle “unità di consumo”: il calore emesso dal radiatore su cui è installato è funzione della potenza termica e il ripartitore registra le variazioni di temperatura superficiale.
Il valore non-mediato registrato è l’integrale nel tempo della differenza tra la temperatura superficiale del radiatore e quella dell’ambiente.
Per poter essere installati, i ripartitori devono essere certificati secondo la norma tecnica EN 834, che ne specifica i requisiti minimi per la produzione, l’installazione, il funzionamento e la lettura, fornendo anche le procedure di testing a cui sono sottoposti i ripartitori per ottenere la conformità.
Radiatore a piastra con ripartitore dei costi del calore e valvola termostatica
Durante l’installazione il ripartitore viene opportunamente programmato in funzione della tipologia e delle dimensioni del radiatore, per fare in modo che la registrazione dei consumi avvenga proporzionalmente alla sua potenza. La procedura di programmazione consiste nell’impostazione di un valore di scala coerente con la potenza del radiatore in questione.
Data l’enorme quantità di radiatori in commercio, il tecnico deve essere in grado di riconoscerne la tipologia e di identificare la scala corretta, per far si che l’unità di consumo misurata sia congrua alla potenza di quello specifico radiatore. Esistono infatti radiatori di diversi materiali (ghisa, acciaio, alluminio), ma per ciascun materiale cambiano le dimensioni, la forma, il numero e la distanza degli elementi. La programmazione è la base di una corretta misurazione, pertanto va eseguita da personale qualificato e dotato di tutti i tools hardware e software necessari.
Il rilevamento preciso della temperatura superficiale si verifica se il sensore posteriore è posizionato in modo tale da avere un perfetto accoppiamento con la superficie del radiatore. Ciò avviene installando una piastrina metallica che aderisce perfettamente agli elementi o alla superficie e su cui viene fissato il ripartitore, con il sensore posteriore a contatto con la piastrina. In alcuni casi, ad esempio sui radiatori a piastra, il fissaggio a vite del supporto posteriore potrebbe risultare impossibile, pertanto si rende necessaria la saldatura della piastrina al corpo scaldante.
Il ripartitore viene opportunamente programmato in funzione della tipologia e delle dimensioni del radiatore
Trattandosi di misurazione indiretta, anche il posizionamento del ripartitore sul radiatore è un’operazione di fondamentale importanza: il dispositivo deve infatti poter rilevare la temperatura media della superficie del radiatore con qualsiasi settaggio della valvola termostatica. La EN 834 raccomanda di installare il ripartitore in posizione centrale sull’asse orizzontale del radiatore. Su radiatori con flusso dall’alto verso il basso, la posizione verticale raccomandata è tra il 66 e il 75% dell’altezza misurando dalla parte bassa del radiatore. La norma afferma che spetta al produttore del dispositivo indicare l’altezza di montaggio all’interno di questo range.
Una volta misurato il consumo individuale, ciò che consente al singolo utente di adeguare il consumo di energia alle proprie necessità è la valvola termostatica, composta da un dispositivo autoregolante e da un termostato che ne comanda l’apertura in funzione della temperatura ambiente. Quest’apparecchiatura permette di regolare la temperatura al valore desiderato, consentendo un utilizzo autonomo dell’impianto centralizzato.
Valvola termostatica con anello di preregolazione (fonte: Danfoss)
Il funzionamento delle valvole termostatiche si basa sulla variazione di volume del fluido contenuto nel sensore della testa termostatica al variare della temperatura ambiente. Il fluido, liquido o gassoso, aumenta o diminuisce il proprio volume andando a spostare un meccanismo interno che chiude o apre la valvola: si ottiene così una regolazione della portata di acqua calda che passa attraverso il radiatore. L’apertura della valvola sarà maggiore con temperatura ambiente più bassa e minore con temperatura più alta.
La testina termostatica consente all’utente l’impostazione di vari livelli che vanno dall’apertura completa della valvola (più caldo) alla chiusura totale (radiatore spento). Su posizioni intermedie, quando il sensore interno percepisce che la temperatura ambiente ha raggiunto il livello desiderato la testina fa chiudere la valvola, lasciando passare solo il quantitativo di acqua necessario per mantenere la temperatura attuale. In condizioni di normale funzionamento, quindi, la temperatura del radiatore risulterà non uniforme perché, con il riscaldamento dell’aria, questo scambio termico porterà al raffreddamento dell’acqua del radiatore, che inizierà a raffreddarsi nella parte inferiore.
Il fluido interno modificherà poi il proprio volume, tornando ad aprire la valvola non appena la temperatura ambiente scenderà sotto il livello impostato sulla testina termostatica. Da sottolineare che i vari livelli di impostazione sulla manopola non corrispondono a una precisa temperatura ambiente in gradi centigradi perché quest’ultima è influenzata da diversi fattori, tra cui l’altezza di installazione della valvola, la posizione del radiatore, le dimensioni del locale, la sua esposizione ecc. Non solo. Le testine termostatiche hanno un’inerzia detta tempo di risposta che dipende dalla tecnologia e dal tipo di fluido utilizzato. In generale, valvole a bassa inerzia agiscono tra i 10 e i 20 minuti.
Quando i radiatori sono coperti da tendaggi o copricaloriferi è opportuno l’utilizzo di una testina termostatica con sensore a distanza. Infatti, il micro clima che si può creare in questi casi intorno alla testina non consente al sensore incorporato di percepire correttamente la temperatura dell’ambiente e quindi la regolazione della temperatura non porta al comfort desiderato.
Il funzionamento delle valvole termostatiche si basa sulla variazione di volume del fluido contenuto nel sensore della testa termostatica al variare della temperatura ambiente
La valvola termostatica, inoltre, può essere dotata di preregolazione, meccanismo che favorisce la distribuzione ottimale dell’acqua nell’impianto di riscaldamento.
La preregolazione, infatti, permette di limitare la portata massima di acqua che passa nella valvola agendo come una limitazione dell’apertura della valvola stessa e permettendo il bilanciamento dell’impianto condominiale. Infatti, riavviando il riscaldamento dopo uno spegnimento o un periodo di funzionamento ridotto, in assenza di preregolazione le valvole tenderebbero ad aprirsi completamente, con la conseguenza che la portata della pompa verrebbe assorbita principalmente dalle valvole più vicine alla caldaia: in tal caso i radiatori più lontani faticherebbero a scaldarsi o addirittura resterebbero freddi. Con le valvole a preregolazione, una volta superato il transitorio della riaccensione, le valvole bilanciano l’impianto.
Oggi in commercio esistono anche valvole “dinamiche”, che integrano due dispositivi in uno: la valvola termostatica e il regolatore di pressione differenziale per il controllo accurato della temperatura e un bilanciamento idraulico automatico. Mentre l’anello di preregolazione serve a limitare il flusso massimo, il regolatore di pressione differenziale incorporato elimina le fluttuazioni di pressione in un impianto di riscaldamento a due tubi. Si ottiene così il perfetto bilanciamento dell’impianto con notevole semplicità di impostazione e uso.
A fianco delle tradizionali testine manuali graduate, si stanno diffondendo anche le testine termostatiche digitali, che consentono di programmare la temperatura e i tempi di accensione e spegnimento del singolo radiatore proprio come si fa dal termostato generale. Come le testine manuali, quelle elettroniche rilevano automaticamente la temperatura ambiente e, grazie all’impostazione digitale della temperatura desiderata per fascia oraria, stabilizzano la temperatura nei diversi locali a seconda delle necessità.
Con le valvole termostatiche, il prelievo di fluido termovettore dalle unità immobiliari risulterà discontinuo perché ciascun condòmino aprirà o chiuderà le proprie testine in orari diversi della giornata, così da avere la temperatura desiderata nei vari locali in relazione alle proprie necessità.
Famiglie che lavorano fuori casa, ad esempio, tenderanno a regolare la temperatura al minimo durante la giornata ma, contemporaneamente, gli anziani o i locali commerciali avranno bisogno di temperature più confortevoli.
Per questo motivo, dopo l’installazione delle valvole termostatiche, l’impianto condominiale deve adeguarsi alla richiesta variabile di riscaldamento ed è fondamentale che le tradizionali pompe a portata fissa vengano sostituite con circolatori a frequenza variabile i quali, opportunamente dimensionati, adeguano i giri in funzione degli effettivi prelievi di calore.
Autore: Ing. Robero Colombo direttore generale di Brunata Srl per ElettricoMagazine
