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Rivista Idraulica 58

Sistemi di termoregolazione con controllo remoto

La diffusione degli smartphone, connessioni di rete sempre più ampie e performanti, la realizzazione di app, hanno offerto nuove opportunità anche nell'ambito della termoregolazione. Sono apparse sul mercato nuove tipologie di termostato, dette comunemente termostati intelligenti, in grado di connettersi alla rete Internet ed essere comandati da remoto direttamente tramite una app dedicata, installabile sul proprio smartphone. Diventa quindi possibile eseguire da remoto anche comandi complessi, come ad esempio variare la programmazione in base alle effettive esigenze ed abitudini, con vantaggi sia dal punto di vista del comfort che del risparmio energetico. Vediamo come.

L’attivatore telefonico è stato storicamente lo strumento che ha permesso di realizzare i primi sistemi di termoregolazione con possibilità di controllo remoto. A tale scopo, questi dispositivi includono uno o più contatti, detti comunemente canali, in grado di accendere o spegnere le utenze elettriche ai quali vengono collegati. In base alla tecnologia che essi sfruttano, si possono distinguere due principali tipologie.

Attivatori telefonici analogici 

Sono i primi modelli di attivatore comparsi sul mercato e sfruttano la linea telefonica analogica per comandare a distanza un termostato. Il loro utilizzo consiste nel chiamare il numero telefonico fisso al quale è collegato l’attivatore, digitare un codice di riconoscimento ed, eventualmente, il numero del canale da attivare. Questi passaggi provocano il cambiamento di stato del sistema di riscaldamento. 

Gli attivatori telefonici analogici possono quindi svolgere le seguenti semplici funzioni: 

  • accendere a distanza il sistema di riscaldamento; 
  • spegnere a distanza il sistema di riscaldamento. 

Per via delle loro limitate possibilità, sono dispositivi che hanno trovato il loro impiego soprattutto nelle seconde case o nelle case vacanza. 

Attivatori telefonici GSM 

A differenza di quelli tradizionali, questi attivatori sfruttano la tecnologia GSM, ovvero quella che ha dato il via ai sistemi di telefonia cellulare. Sfruttando una maggiore velocità di trasmissione dei dati, la comunicazione di tipo digitale e servizi quali i messaggi SMS, possono svolgere le seguenti funzioni: 

  • accendere a distanza il sistema di riscaldamento; 
  • spegnere a distanza il sistema di riscaldamento; 
  • comunicare lo stato effettivo di funzionamento; 
  • comunicare il valore di temperatura rilevata; 
  • comunicare segnalazioni di allarme. 

Sono soluzioni che tuttora vengono utilizzate negli impianti domestici con uso saltuario. Pur avendo funzionalità limitate rispetto alle soluzioni più moderne che approfondiremo in seguito, hanno il vantaggio di essere molto economiche e, soprattutto, di essere indipendenti da una connessione internet sempre attiva. 

Fig. 5: Processo di funzionamento di un attivatore telefonico analogico

Nell’ultimo decennio, l’espansione della rete Internet e la diffusione di telefoni cellulari sempre più prestazionali hanno contribuito alla nascita di sistemi di termoregolazione remota avanzata: aggiungendo la connettività (alla rete Internet) ai tradizionali regolatori, quali termostati o comandi per valvole radiatore, è possibile controllarli da remoto tramite specifiche applicazioni installabili sui propri dispositivi portatili (smartphone, tablet, ecc..). Sono sistemi che possiamo definire di tipo chiuso, poiché costituiti da un insieme di dispositivi in grado di comunicare solamente tra di loro in base a protocolli e regole sviluppati dal produttore stesso.

Principio di funzionamento

I sistemi di termoregolazione remota sono in grado di svolgere diverse funzioni grazie alla sinergia tra gli elementi principali. 

Dispositivi di termoregolazione

A seconda della tipologia del sistema, sono solitamente presenti uno o più termostati, sensori di temperatura ed eventualmente attuatori per il controllo dell’apertura e chiusura di valvole. Al di là della loro funzione specifica, nei sistemi di termoregolazione avanzata, questi dispositivi sono in grado di dialogare tra di loro tramite protocolli di comunicazione radio, che normalmente richiedono un consumo di energia molto limitato. Per molti dei dispositivi citati, questa caratteristica rende possibile l’alimentazione elettrica tramite batterie, così da evitare cablaggi e facilitare notevolmente l’installazione in qualsiasi condizione.

Gateway di comunicazione

È il componente che aggiunge la caratteristica di connettività al sistema e che di conseguenza rende possibile il controllo remoto avanzato. Può essere separato oppure integrato in un altro dispositivo, ad esempio all’interno del termostato principale. La sua funzione più importante è quella di connettersi alla rete Internet e tramite questa di gestire il flusso di dati, in entrambe le direzioni, tra il sistema di termoregolazione stesso e i dispositivi da cui l’utente può impartire i comandi remoti.

Applicazione per la gestione remota

È un software creato in modo specifico dal produttore del sistema di termoregolazione avanzato, installabile su diverse tipologie di dispositivi di telefonia mobile, o spesso anche accessibile da computer. Di fatto costituisce l’interfaccia tramite la quale l’utente è in grado di programmare, gestire e visualizzare lo stato del proprio sistema di termoregolazione.

Cloud

È un servizio digitale in rete in cui vengono archiviati, elaborati e trasmessi i dati del sistema di termoregolazione connesso. Nell’architettura del sistema si interpone tra il gateway ed i dispositivi mobili e permette diversi vantaggi, tra cui la possibilità di sincronizzare tutti i dati del sistema rendendoli fruibili per il controllo remoto. Inoltre, in esso sono anche contenute ed implementate le logiche di funzionamento del sistema: in questo modo è possibile semplificare dal punto di vista costruttivo i dispositivi di termoregolazione riducendone i costi. Allo stesso tempo il produttore ha la possibilità di apportare migliorie e modifiche al sistema in qualsiasi momento tramite semplici aggiornamenti, mantenendo inalterate le caratteristiche tecniche dei componenti, anche nel caso in cui questi siano già installati.

Fig. 6: Schema di funzionamento di un sistema di termoregolazione avanzato
Funzioni avanzate

L’architettura dei sistemi di termoregolazione connessi ha permesso lo sviluppo di nuove funzioni avanzate, ad integrazione dell’accensione o spegnimento da remoto tipica delle soluzioni più semplificate.

Programmazione avanzata

La programmazione avanzata consiste nella possibilità di modificare la programmazione oraria dell’impianto di riscaldamento in maniera più evoluta, con una serie di vantaggi. Rispetto al classico cronotermostato in cui è possibile impostare solamente la settimana tipo direttamente dal dispositivo stesso, le nuove soluzioni permettono inoltre:

  • programmazione intuitiva tramite interfaccia grafica di semplice utilizzo;
  • programmazione secondo calendario, ad esempio è possibile preimpostare con precisione i giorni in cui si è assenti da casa;
  • gestione degli eventi imprevisti attivando una programmazione temporanea, come in caso di assenze non programmate, o rientro anticipato nella propria abitazione;
  • creazione e salvataggio di programmi personalizzati impostabili in qualsiasi momento in funzione delle esigenze. 

Autoapprendimento

L’autoapprendimento è una funzione che non richiede alcun intervento da parte dell’utente, ma viene svolta in maniera completamente automatica. 

Il sistema di termoregolazione avanzato archivia in modo continuativo i dati sui cicli di riscaldamento. Grazie a questa caratteristica ed a opportuni modelli matematici, il sistema, dopo alcuni giorni di funzionamento, è in grado di prevedere il tempo di risposta dell’impianto. In pratica, il sistema impara a conoscere quanto tempo è necessario per portare gli ambienti alla temperatura di comfort, gestendo in maniera ottimale gli orari di effettiva accensione. 

Unitamente alla caratteristica appena descritta, alcuni termostati sono inoltre dotati di sensori di presenza, integrati in essi o come dispositivi accessori. L’informazione che ne deriva permette al sistema di termoregolazione di adattare eventualmente la programmazione impostata, ottimizzando di conseguenza l’utilizzo dell’impianto in funzione della reale presenza in casa. 

Integrazione con i dati climatici

L’integrazione con i dati climatici permette al sistema di termoregolazione di reperire i dati climatici direttamente tramite la rete Internet. Il sistema è quindi in grado di conoscere la temperatura esterna senza un vero e proprio sensore di misura. Unitamente alla funzione di autoapprendimento descritta in precedenza, tramite questi dati il sistema è in grado di gestire con adeguato anticipo i tempi di accensione dell’impianto, in modo da raggiungere le condizioni di comfort nelle fasce orarie desiderate. 

Nei sistemi più evoluti inoltre i dati meteorologici possono essere anche utilizzati per la realizzazione di una regolazione climatica senza una sonda di temperatura esterna. 

Tutti i dispositivi smartphone sono ormai dotati dei cosiddetti sistemi di rilevazione GPS (Ground Positioning System), grazie al quale sono in grado di rilevare l’esatta posizione geografica dell’utente (geolocalizzazione). Alcuni sistemi di termoregolazione avanzata sfruttano questi dati essenzialmente con due scopi: 

  • rilevare quando non vi è presenza di persone all’interno dell’abitazione, evitando inutili accensioni dell’impianto; 
  • accendere l’impianto quando viene rilevato che un utente sta rientrando verso la propria abitazione. 

Normalmente, l’utente imposta un certo raggio di azione dal proprio domicilio entro cui il sistema può applicare le logiche appena descritte. 

Storico dei dati

I sistemi generano uno storico dei dati relativi al funzionamento stesso dell’impianto, quali i periodi di accensione e le temperature registrate. Questi dati sono raccolti e disponibili alla consultazione in qualsiasi momento da parte dell’utente. Non si tratta di per sé di una funzione avanzata ma la possibilità di analizzare autonomamente i propri consumi può sensibilizzare l’utente stesso ad un uso adeguato del proprio impianto di riscaldamento

In maniera del tutto simile all’evoluzione dei sistemi di termoregolazione descritta in questo articolo e nell'articolo "Storia della regolazione degli impianti di riscaldamento domestici" sono parallelamente nate regolazioni avanzate con controllo remoto anche per altri oggetti ed apparecchiature di uso comune all’interno delle abitazioni, come nel campo dell’illuminazione, nella gestione delle prese elettriche, nei sistemi di allarme, negli elettrodomestici, citando solo alcuni esempi. Sul mercato, diversi di questi sistemi sono diventati anch’essi “connessi”, ma rimanendo caratterizzati da un funzionamento completamente indipendente l’uno dall’altro, tipico dei sistemi di tipo chiuso. Si assiste invece negli ultimi anni al passaggio a sistemi di tipo aperto, rivolti all’integrazione ed all’interoperatività verso applicazioni e servizi di terze parti, in un processo di condivisione delle informazioni e dei dati che coinvolge tra di loro varie tipologie di dispositivi, anche appartenenti a campi di applicazione differente. Per questa ragione, le recenti tecnologie in grado di rendere interconnessi sistemi di diversa natura appartengono a ciò che viene comunemente definito “Internet of Things” (IoT)

L’idea alla base dei sistemi IoT è stata sviluppata dalle principali aziende tecnologiche di servizi informatici e servizi Internet, tramite la creazione di piattaforme digitali dedicate in grado di raccogliere ed elaborare la grande mole di dati provenienti dai vari sottosistemi con cui sono in grado di comunicare. Queste informazioni vengono sfruttate per poter gestire ed ottimizzare le prestazioni ed il funzionamento stesso di tutti gli oggetti che si trovano nella medesima rete intelligente. 

Focalizzando l’attenzione su ciò che riguarda la termoregolazione, è intuibile come questa possa essere resa ancora più efficiente funzionando non solamente in base alle informazioni provenienti dall’impianto di riscaldamento stesso, ma anche da quelle che derivano da altri oggetti connessi. Pensiamo ad esempio allo stato dei sistemi di illuminazione o ai sensori di movimento del sistema di allarme, semplici informazioni dalle quali algoritmi dedicati possono comprendere in maniera ancor più accurata le abitudini degli utenti, andando di conseguenza a rendere più efficace la programmazione degli orari di comfort. 

Inoltre, il monitoraggio continuo del funzionamento dell’impianto di riscaldamento, apre le porte anche a nuove possibilità in termini di erogazione dei servizi di assistenza, i quali possono contare su una diagnostica molto più evoluta. In questo senso non solo l’utente ma anche l’installatore stesso possono essere avvisati di eventuali anomalie o guasti in tempo reale, predisponendo interventi di manutenzione più rapidi e mirati. 

Fig. 7: Oggetti connessi nei sistemi IoT

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