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Rivista Idraulica 58

Valvole termostatiche connesse

Sono valvole dotate di comandi di tipo elettronico di nuova generazione e funzionano regolando il livello di comfort in abbinamento a sensori per la rilevazione della temperatura ambiente e ad un gateway che gestisce e controlla il riscaldamento dell’abitazione e la comunicazione tra i vari dispositivi. Quest’ultima avviene attraverso un collegamento di tipo a onde radio. Si tratta quindi di un sistema di termoregolazione di cui fanno parte diversi componenti, controllabili da remoto, grazie alle caratteristiche di connettività alla rete Internet.

Fig. 10: Funzionamento dei sistemi dotati di valvole termostatiche connesse

MONITORAGGIO DEI CONSUMI

Attraverso l’app, il sistema consente di stimare e monitorare i consumi del proprio impianto. Questi dati vengono memorizzati consentendo di essere analizzati periodicamente. L’utente è ad esempio in grado di confrontare i propri consumi con quelli degli anni precedenti. Inoltre, il sistema analizza le informazioni raccolte, consentendo di essere analizzati periodicamente in modo tale da ottimizzare il funzionamento dell’impianto di riscaldamento ed il risparmio energetico.

STATO DI FUNZIONAMENTO

Sul display del telefono vengono visualizzate tutte le informazioni relative alle varie zone: temperatura, stato di funzionamento, eventuali anomalie, energia residua delle batterie dei dispositivi.

ASSISTENZA TECNICA REMOTA

L’architettura dei sistemi con valvole termostatiche connesse è in grado di garantire un efficace servizio di assistenza in caso di eventuali malfunzionamenti. Attraverso l’applicazione è possibile facilitare la risoluzione di possibili problematiche rapidamente e spesso senza necessità di intervento a domicilio.

Il comando elettronico viene installato sulle valvole radiatore ed è di tipo wireless. L’alimentazione elettrica è garantita da batterie tradizionali o ricaricabili, la cui durata va preservata per un funzionamento durevole nel tempo. A tale scopo, come approfondiremo in altri articoli, i nuovi tipi di comandi sono in grado di consumare la minore quantità di energia possibile per svolgere le loro funzioni principali: regolare il flusso di portata all’interno del corpo scaldante e comunicare con il gateway, tramite segnali radio, lo stato di funzionamento e la temperatura nei locali.

Presentiamo di seguito i principali componenti del comando elettronico wireless.

Fig. 11: Accuratezza di regolazione dei comandi elettronici per valvole radiatore

Motore elettrico

All’interno dei nuovi comandi è presente un motore elettrico in grado di movimentare con un alto grado di precisione l’otturatore della valvola radiatore. Questo aspetto è reso ancor più efficace quando è presente una funzione di auto-riconoscimento della effettiva corsa della valvola.  È una caratteristica molto importante per diversi motivi: una movimentazione precisa comporta una regolazione molto stabile nel raggiungimento e nel mantenimento della condizione di comfort richiesta. Ciò permette di evitare continue aperture e chiusure, tipiche delle regolazioni meno accurate, con conseguente consumo di energia e compromissione della durata delle batterie (fig. 11).

Inoltre, in questo modo si possono raggiungere regolazioni molto raffinate delle portate nei corpi scaldanti, anche a valori molto bassi (10÷15 l/h). Come sappiamo, valori di portata ridotti determinano anzitutto un risparmio di energia per i circolatori e corrispondono inoltre a ∆T elevati, condizione ideale per ottenere la massima efficienza nei moderni impianti dotati di caldaie a condensazione.

Fig. 12: Sonde di temperature nei comandi elettronici per valvole radiatore

Sonda di temperatura ambiente

La sonda di temperatura ambiente ha il compito di rilevare la temperatura ambiente con un’adeguata accuratezza, caratteristica essenziale per il funzionamento del sistema di termoregolazione. Trovandosi in prossimità del corpo scaldante e della valvola radiatore attraversata da fluido caldo, la sonda di temperatura (S1 in fig. 12) deve poter funzionare senza essere condizionata da tali fonti di errore. 

Per questo motivo, nei comandi di nuova generazione, è posizionata nell’estremità anteriore e protetta da opportuni isolamenti termici. 

Inoltre, il sistema di termoregolazione registra nel tempo le misurazioni effettuate dalla sonda principale e ne analizza l’andamento (autoapprendimento) in modo da prevedere con anticipo i tempi necessari per portare i locali alla temperatura impostata.

SONDA DI TEMPERATURA AMBIENTE AGGIUNTIVA

I modelli più avanzati hanno a bordo una sonda aggiuntiva (S2 in fig. 12) che, posizionata in prossimità della valvola radiatore, consente di rilevare l’emissione di calore proveniente dal fluido termovettore. Grazie a questa misurazione, il sistema è in grado di dedurre in modo autonomo se l’impianto di riscaldamento è acceso o spento. Questa informazione può essere sfruttata per svolgere alcune funzioni innovative come: 

  • Inversione automatica estate-inverno. La modalità estiva riduce notevolmente il consumo delle batterie nel caso in cui non venga rilevata l’accensione del sistema oltre un certo lasso di tempo. 
  • Segnalazione di anomalie, nel caso in cui il sistema non riesca a raggiungere la temperatura ambiente impostata a impianto acceso. 

 

 

Il sistema di termoregolazione trae ulteriori benefici dalla presenza della sonda aggiuntiva: l’analisi della differenza di temperatura tra le due sonde a bordo del comando permette di correggere la misurazione della temperatura ambiente, ad esempio rilevando autonomamente i casi di installazione sotto una mensola se i due valori risultano particolarmente vicini (fig. 12). 

TASTI E SPIE LUMINOSE

I comandi connessi non hanno generalmente necessità di un’interfaccia presente a bordo del componente, poiché tutte le operazioni sono gestite da remoto (app per smartphone). Tuttavia possono essere presenti dei semplici tasti per effettuare una modifica rapida della temperatura di set-point. Solitamente queste variazioni vengono disattivate entro un certo periodo di tempo, e sono visivamente indicate da apposite spie LED luminose, colorate in funzione della temperatura impostata. 

Il gateway è il componente centrale dell’intero sistema, in quanto controlla e gestisce il riscaldamento dell’abitazione secondo la programmazione definita, comunica con comandi e sensori ed è inoltre in grado di connettersi alla rete Internet. 

Presentiamo di seguito le principali caratteristiche del gateway. 

MEMORIA INTERNA

I dispositivi gateway più evoluti, sono dotati di una memoria interna integrata, nella quale vengono salvate le informazioni relative alla programmazione oraria. Possono quindi funzionare, seguendo le impostazioni memorizzate, anche nei casi in cui venga a mancare la connessione ad Internet. 

GESTIONE DELLE ZONE 

Il gateway gestisce la comunicazione con i dispositivi installati nei vari locali, con lo scopo di effettuare una regolazione di tipo a zona. L’evoluzione tecnica raggiunta consente di controllare diverse decine di zone e centinaia di dispositivi. Per tale ragione, l’installazione di valvole radiatore connesse è possibile non solo in abitazioni private, ma anche in edifici più grandi quali uffici ed alberghi. 

ATTIVAZIONE DELL'IMPIANTO

L’accensione dell’impianto di riscaldamento tramite il gateway è normalmente gestita da un segnale di consenso elettrico, in collegamento con il generatore oppure con una valvola di zona.

Tuttavia, nei gateway di nuova generazione esiste inoltre la possibilità di utilizzare protocolli di comunicazione più avanzati, disponibili nelle caldaie più moderne oppure nel caso di edifici dotati di automazione (si veda Approfondimento: protocollo OpenTherm® e direttiva europea Ecodesign a pag. 29). 

CONNETTIVITÀ E AGGIORNAMENTI

La connessione a Internet è in genere possibile via cavo oppure tramite collegamento a reti Wi-Fi. Esistono inoltre modelli che integrano al loro interno un modem per schede telefoniche: in questo modo è possibile sfruttare i vantaggi della connettività anche dove non si dispone di una rete Internet fissa. 

La connettività, oltre a permettere all’utente di programmare e gestire il proprio sistema di riscaldamento attraverso la specifica app, consente al produttore di aggiornare da remoto il software di funzionamento del sistema in caso di aggiunta di nuove funzionalità. 

In aggiunta alle sonde di temperatura integrate nei comandi connessi, sono inoltre posizionabili ulteriori sensori in altri punti dell’abitazione. Anche questi dispositivi sono di tipo wireless e comunicano tramite segnali radio con il gateway. La loro eventuale installazione può essere utile nei casi in cui i comandi si trovino in posizioni che comportano una difficile rilevazione della temperatura, oppure quando si ha l’esigenza di regolare il comfort in ambienti molto ampi, in cui l’apporto di calore è generato da più corpi scaldanti. 

In caso di riqualificazione di vecchi impianti, esistono versioni che, oltre alla loro funzione principale, gestiscono l’accensione di caldaia in sostituzione del tradizionale termostato già presente nell’abitazione. 

I dispositivi che compongono un sistema di termoregolazione connesso devono essere in grado di comunicare tra di loro, così da poter assicurare le condizioni di benessere termico nei vari locali, secondo la programmazione configurata dall’utente. I comandi connessi, il gateway ed anche i sensori di temperatura aggiuntivi sono tutti dotati al loro interno di antenne radio, in modo da inviare e ricevere le informazioni essenziali al funzionamento del sistema di termoregolazione. 

La comunicazione di tipo a onde radio presenta i seguenti vantaggi: 

  • È un segnale caratterizzato da una propagazione a lunga gittata, caratteristica essenziale per consentire la corretta comunicazione anche nelle abitazioni più grandi, in cui la distanza tra i vari dispositivi può essere considerevole. 
  • Può funzionare con un consumo di energia molto ridotto. 

La frequenza con cui vengono inviati i segnali è inoltre un requisito molto importante per garantire prestazioni ottimali nella regolazione della temperatura ambiente. Allo stesso tempo non deve tuttavia essere eccessiva, in quanto comporterebbe una riduzione della vita delle batterie di cui sono provvisti i dispositivi periferici, senza nessun apprezzabile vantaggio. 

Nei sistemi con valvole termostatiche connesse di ultima generazione, l’applicazione (app) installabile sui dispositivi mobili quali smartphone e tablet, rappresenta l’interfaccia con cui l’utente può impartire e personalizzare le istruzioni per il funzionamento dell’impianto di riscaldamento. 

Attraverso la connessione alla rete Internet, l’app interagisce direttamente con il gateway svolgendo svariate funzioni. 

Fig. 13: Gestione remota tramite app per smartphone

Installazione guidata e Programmazione

In fase di installazione, la configurazione e l’associazione di tutti i dispositivi avviene tramite una procedura guidata ed istruzioni che vengono mostrate sullo schermo, passo dopo passo. Durante questo processo, è inoltre possibile assegnare ciascun ambiente dell’abitazione ai vari componenti, in modo da realizzare una regolazione di tipo a zona. 

Ciascuna delle zone create può essere personalizzata in base alle proprie esigenze: allo scopo di velocizzare le operazioni di programmazione, le applicazioni sono spesso in grado di interagire con l’utente tramite alcune semplici domande relative alle sue abitudini tipiche. In questo modo è possibile creare programmi a fasce orarie personalizzati e definiti in base al comfort desiderato all’interno della propria abitazione.  Questo sistema permette di risparmiare tempo senza dover utilizzare un programma generico preimpostato come nei termostati tradizionali. 

Funzioni rapide

Attraverso l’app si possono attivare alcune funzioni rapide  impostabili sia ad una singola zona sia a tutta l’unità abitativa, in caso di necessità rispetto alla programmazione impostata.

Modalità risparmio energetico (Eco):

riduce la temperatura programmata per un maggior risparmio.

Modalità pulizia (Clean):

disattiva la parte di impianto dedicata al locale dove si stanno effettuando le pulizie domestiche.

Modalità riscaldamento rapido (Boost):

aumenta la temperatura programmata per un maggior comfort, ad esempio nel caso di rientro in casa anticipato rispetto alle normali abitudini.

Modalità vacanze (Holiday):

consente la gestione di assenze prolungate.

Modalità antigelo (OFF):

disattiva completamente l’impianto, ma prevenendo possibili congelamenti in caso di rilevamento di temperature molto rigide.

MONITORAGGIO DEI CONSUMI

Attraverso l’app, il sistema consente di stimare e monitorare i consumi del proprio impianto. Questi dati vengono memorizzati consentendo di essere analizzati periodicamente. L’utente è ad esempio in grado di confrontare i propri consumi con quelli degli anni precedenti. Inoltre, il sistema analizza le informazioni raccolte, consentendo di essere analizzati periodicamente in modo tale da ottimizzare il funzionamento dell’impianto di riscaldamento ed il risparmio energetico.

STATO DI FUNZIONAMENTO

Sul display del telefono vengono visualizzate tutte le informazioni relative alle varie zone: temperatura, stato di funzionamento, eventuali anomalie, energia residua delle batterie dei dispositivi.

ASSISTENZA TECNICA REMOTA

L’architettura dei sistemi con valvole termostatiche connesse è in grado di garantire un efficace servizio di assistenza in caso di eventuali malfunzionamenti. Attraverso l’applicazione è possibile facilitare la risoluzione di possibili problematiche rapidamente e spesso senza necessità di intervento a domicilio.