Gli impianti di riscaldamento e raffrescamento, siano essi semplici o complessi, hanno lo scopo di garantire le giuste condizioni di comfort negli ambienti. Per far fronte a tale esigenza, l’impianto e tutti i circuiti che lo costituiscono devono poter regolare l’emissione della corretta quantità di energia termica, in funzione dell’effettiva necessità. Il raggiungimento di questa condizione è “disturbato” da diversi fattori, quali, ad esempio, la variazione della temperatura esterna o altri fenomeni influenti (variazioni di carico, grado di affollamento, irraggiamento solare, etc..). Pertanto, risulta necessario compensare in modo continuativo l’effetto di tali fattori, agendo tramite opportuni dispositivi, ovvero le valvole di regolazione. Questi dispositivi sono utilizzati con lo scopo di riportare e mantenere il sistema alla condizione desiderata, se opportunamente comandati.
In altre parole, occorre quindi controllare la potenza emessa in un circuito di riscaldamento (o raffrescamento) e, per farlo, è importante conoscere da quali grandezze essa dipende. Nel caso di utilizzo di acqua come fluido termovettore, la potenza termica può essere espressa in maniera semplificata come:
Dalla precedente relazione, appare quindi evidente che variare la portata è un metodo efficace per controllare la potenza emessa. Un secondo metodo, consiste invece nel controllare il salto termico. Ciò può avvenire agendo sulla temperatura di miscelazione di due flussi, uno caldo ed uno più freddo, variandone opportunamente le portate.
Una valvola di regolazione è un dispositivo che, grazie a particolari accorgimenti costruttivi, è in grado di far opportunamente variare il flusso che la attraversa. Questo è reso possibile dalla capacità di modificare la sezione di passaggio della valvola in un intervallo compreso tra la sua completa apertura e la sua completa chiusura. Questa azione viene normalmente svolta da un servomotore.
Le valvole di regolazione sono componenti che fanno normalmente parte di un sistema di regolazione automatica. Lo studio di questa materia è particolarmente vasto e complesso, ma in modo molto semplificato un sistema di regolazione automatica è sempre costituito da tre elementi fondamentali:
• Il sensore di misura: è quel dispositivo in grado di misurare la grandezza che si vuole controllare, come, ad esempio, i sensori di temperatura.
• Il controllore o regolatore: ha il compito di effettuare un confronto tra il segnale ricevuto dal sensore e il valore desiderato della grandezza da controllare. In base a questa comparazione, il regolatore, tramite una opportuna logica, stabilisce come comandare l’organo di regolazione. Il termostato ne rappresenta un tipico esempio.
• L’organo di regolazione: è quel dispositivo che, opportunamente comandato dal controllore, consente di correggere la grandezza da regolare, con lo scopo di riportarla al valore desiderato. Le valvole di regolazione, unitamente ai loro servomotori, ne sono quindi un esempio all’interno di un impianto di riscaldamento.
Per poter meglio comprendere questi concetti, possiamo analizzare la similitudine con un semplice piatto di una bilancia a molla.
In questo sistema si deve controllare il livello del piatto mobile in modo da far raggiungere una determinata tacca dell’indicatore di livello. Questa azione è resa possibile da una serie prestabilita di pesi che l’operatore (controllore), in base a quanto visivamente misurato dall’indicatore di livello (sensore), aggiungerà o toglierà dalla bilancia (organo di regolazione).
Per analogia, così come aggiungere o togliere i pesi alla bilancia modifica il livello, l’apertura o la chiusura di una valvola di regolazione modifica la portata che la attraversa.