Contabilizzatori di calore: come funzionano?

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Contabilizzatori di calore: come funzionano?

Già da tempo la normativa spinge per favorire l’installazione di valvole termostatiche e contabilizzatori di calore negli impianti di riscaldamento. Si è molto discusso riguardo all’obbligo dell’installazione negli edifici esistenti per le regioni Lombardia e Piemonte. Nel tempo ci sono state variazioni temporali per le scadenze e cambiamenti in corsa rispetto alle categorie di impianti coinvolti. Già dalla legge 10 del ’91 esiste l’obbligo dell’installazione di contabilizzatori di calore per le nuove costruzioni. E’ necessario distinguere tra 2 tipi di contabilizzazione del calore, applicabili in base alla tipologia del sistema di distribuzione:

  • contabilizzazione diretta: per impianti centralizzati con distribuzione a zone
  • contabilizzazione indiretta: per impianti centralizzati a colonne montanti

La Direttiva 2012/27/UE sottolinea che è preferibile, in prima battuta, l’installazione di contabilizzatori di calore  di tipo diretto. Solo nel caso ciò non sia possibile, si deve ricorrere alla contabilizzazione indiretta.

La differenza sostanziale sta nel tipo di misurazione effettuata dalle due tipologie di dispositivi. Il primo misura la quantità di calore utilizzata dall’unità immobiliare attraverso una rilevazione di:

  • portata di fluido termovettore in ingresso all’appartamento
  • temperatura di mandata
  • temperatura di ritorno

La portata viene misurata per mezzo di una turbina montata all’interno del contatore, che in base alla tipologia costruttiva può essere a getto singolo o a getto multiplo. E’ poi presente una elettrovalvola che può essere associata ad un cronotermostato in modo da poter gestire autonomamente la richiesta di calore per l’unità immobiliare.

ripartitore di calore

La contabilizzazione indiretta si applica utilizzando ripartitori di calore. Si tratta di dispositivi elettronici in grado di quantificare l’energia termica ceduta all’ambiente da un singolo corpo scaldante. Ne consegue che è necessario installare un dispositivo per ogni terminale. Il funzionamento consiste nel misurare:

  • temperatura del corpo scaldante
  • temperatura dell’aria ambiente

Importantissima è la fase di taratura dei singoli dispositivi. In fase di installazione viene infatti effettuata una taratura in base a parametri caratteristici del corpo scaldante (dimensioni, materiale). Il ripartitore registra i dati di consumo, i quali possono essere letti direttamente sull’apparecchio o essere inviati tramite segnale radio ad un centralino. La somma dei dati di lettura dei singoli dispositivi fornisce il consumo dell’appartamento. Una volta dotati tutti gli appartamenti di dispositivi impostati con parametri omogenei, si può procedere alla ripartizione per singolo appartamento dei costi complessivi dell’impianto di riscaldamento (per la parte di costi variabile).

Va da sè che il corretto funzionamento di un sistema di contabilizzazione non può prescindere da un buon funzionamento dell’impianto nel suo complesso. E’ importante ad esempio che le valvole termostatiche siano dimensionate correttamente, con attenzione alla preregolazione. Sull’argomento si veda l’articolo Valvole termostatiche: importanza della preregolazione. Un altro esempio: poniamo di avere un impianto con scarsa manutenzione, che non sia adeguatamente sfiatato. Può facilmente succedere che i corpi scaldanti ai piani alti presentino le classiche “zone fredde” tipiche della presenza di aria. Tali zone diminuiscono di fatto la superficie del radiatore, che è un parametro per la taratura dei ripartitori. Ne risulta un falsamento dei dati registrati, in quanto l’apparecchio non può tenere conto di questa situazione.

Valvole termostatiche e ripartizione del calore sono senza dubbio strumenti importanti per la diminuzione dei consumi e per l’aumento del comfort, ma dovrebbero essere sempre inseriti in uno studio globale dell’impianto e del suo stato di salute per poter ottenere il massimo risultato.


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Valvole termostatiche: importanza della preregolazione

Le valvole termostatiche sono organi di regolazione in grado di adattare la potenza termica emessa da un corpo scaldante in un determinato ambiente. L’aumentare o il diminuire della temperatura ambiente in relazione ad una temperatura di set point provoca una dilatazione o una contrazione dell’elemento termostatico. Grazie ad una connessione di ques’ultimo all’otturatore della valvola, il meccanismo è in grado di regolare la portata dell’acqua in ingresso al corpo scaldante. Di conseguenza è in grado di variare l’emissione termica del radiatore in funzione della differenza tra il valore prefissato e il valore effettivo della temperatura ambiente.

valvole termostatiche

Data la natura del funzionamento delle valvole termostatiche, si potrebbe pensare che l’equilibrio idraulico venga raggiunto naturalmente al chiudersi delle valvole, mano a mano che ci si avvicina alla temperatura voluta. In una situazione ideale la presenza delle valvole termostatiche tende a livellare la differenza di portata nei vari radiatori. Infatti quando nei locali sovrariscaldatati si registra un eccesso di temperatura, la valvola tende a chiudere e a provocare un aumento della perdita di carico nel radiatore, rendendo così disponibile un flusso maggiore a favore dei radiatori idraulicamente più sfavoriti.

Questo meccanismo di auto-bilanciamento però funziona soltanto una volta che la temperatura dell’ambiente ha superato il valore di set point e della banda proporzionale (tolleranza di regolazione della valvola). In caso contrario la valvola sarà completamente aperta e non consentirà nessuna azione di bilanciamento. Questa situazione si verifica quando si hanno situazioni di transitorio importanti ed in particolare in occasione di:

  • Avviamento da freddo
  • Ripresa in regime attenuato
  • Apertura prolungata di finestre con eccessivo abbassamento della temperatura interna
  • Aumento della temperatura impostata dall’utente

In queste situazioni si verifica un’apertura delle valvole che può causare una richiesta di portata anche di diverse volte superiore alla portata nominale di progetto. A questo grande aumento di portata non corrisponde che un minimo aumento di potenza, essendo essa proporzionale a trasmittanza di scambio termico radiatore-aria, superficie radiante e salto di temperatura tra ingresso e uscita. Inoltre ad un sovraflusso in una parte dell’impianto corrisponde inevitabilmente un sottoflusso in un’altra parte, con il risultato che la rete di distribuzione torna ad essere sbilanciata, con una minore portata ai radiatori idraulicamente sfavoriti e una diminuzione della potenza. Ne consegue che la sola presenza di valvole termostatiche non può garantire il bilanciamento dell’impianto e risulta fondamentale il ricorso ad una preregolazione delle stesse.


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Effetti del vento sulla climatizzazione

Gli effetti del vento sugli impianti per la climatizzazione degli edifici non possono essere ignorati in fase di progettazione di qualunque tipo di costruzione e degli impianti ad essa asserviti. Lo studio degli effetti del vento fa parte dell’analisi del sito, che deve essere svolta considerando l’interazione dell’edificio con l’ambiente che lo circonda ed in particolare l’effetto che gli edifici circostanti hanno nel modificare i flussi dell’aria nell’intorno.

L’azione del vento può avere conseguenze:

  • sulla prestazione delle macchine per la climatizzazione
  • sul comfort all’interno dell’edificio
  • sulla salubrità dell’aria interna

Per quanto riguarda le macchine, che siano torri di raffreddamento, gruppi frigoriferi, pompe di calore, roof top, i dati prestazionali vengono forniti dalle case costruttrici in condizioni standard. Le taglie di potenza medio-alta in genere presentano batterie su due lati. Se esposti al vento, uno dei due lati sarà soggetto alla pressione del vento mentre l’altro si troverà a pressione negativa. In presenza di vento costante di una certa intensità, ne risulta un forte sbilanciamento delle macchine che porta a scostamenti delle prestazioni da quelle standard e quindi a inefficienze. Pertanto in fase di analisi del sito è vantaggioso porre attenzione all’eventuale presenza di venti dominanti in modo da poter attuare contromisure adeguate. Alcune soluzioni possono essere:

  • Posizionare la macchina “di testa” rispetto alla direzione del vento dominante, in modo che i ventilatori non siano direttamente investiti dal flusso
  • Prevedere opportune barriere antivento

Inoltre è bene ricordare che l’effetto del vento che interagisce con gli edifici circostanti è quello di creare zone a pressione positiva e zone a pressione negativa. Si deve fare particolare attenzione al posizionamento di griglie di aerazione, camini, espulsioni e prese d’aria esterna degli impianti aeraulici, per evitare malfunzionamenti dei ventilatori e squilibri delle pressioni interne. Conseguenze di un errato posizionamento possono essere ad esempio un aumento della portata d’aria distribuita in certi locali o addirittura una reimmissione in ambiente di aria che dovrebbe essere espulsa. O anche la fuoriuscita di aria da locali che progettualmente dovrebbero risultare in depressione (pensiamo all’ambito ospedaliero).

Effetti del vento sugli edifici

Ancora peggiori possono essere le conseguenze del posizionamento di tali elementi in zone di ristagno soggette al rischio di concentrazione di inquinanti provenienti dai camini dell’edificio stesso. Ma anche in zone sottoposte al trasporto di inquinanti provenienti dall’ambiente circostante. Ciò non è banale, in quanto una situazione del genere può verificarsi sia che la superficie si trovi sottovento sia che si trovi sopravento. Le sostanze inquinanti infatti posso essere sia “spinte” dal vento, sia “risucchiate” dalla pressione negativa provocata dal vento. Ecco perchè lo studio dell’effetto del vento sulla climatizzazione andrebbe sempre analizzato nel contesto urbano in cui si trova l’edificio.