IMPIANTI HVAC PER EDIFICI INTELLIGENTI
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LOGICHE DI REGOLAZIONE
5.1. Principi generali delle logiche di regolazione HVAC Nei sistemi HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) le logiche di regolazione servono a mantenere costanti i parametri ambientali (temperatura, umidità, qualità dell’aria, pressione, ecc.) al valore desi- derato (setpoint). In pratica, un sensore misura la grandezza controllata (es. temperatura ambiente), un controllore confronta il valore misurato col setpoint e invia comandi a un attuatore (es. valvola, ventilatore, compressore) per correggere l’eventuale errore. Questo costituisce un ciclo di controllo in retroazione (feedback): il sistema si autoregola reagendo alle deviazioni, senza bisogno di intervento manuale. I van- taggi di un buon sistema di regolazione includono il mantenimento delle condizioni di comfort termico, la garanzia di qualità dell’aria interna e la riduzione dei consumi energetici grazie a un funzionamento efficiente e automatizzato.
Le logiche di regolazione in HVAC possono essere distinte in due grandi categorie:
• controllo a due posizioni (On/Off) • controllo modulante (continuo)
Nel controllo on/off (detto anche “tutto/niente” o a due stati) l’attuatore può essere soltanto spento o acceso al 100%, mentre nel controllo modulante l’output può variare in modo proporzionale tra 0% e 100% (o tra due valori discreti) per adattarsi meglio al carico richiesto. La regolazione on/off è la più semplice, ma comporta inevitabilmente delle oscillazioni attorno al setpoint: il sistema alterna fasi di accensione e spegnimento per mantenere la media nel tempo, causando continui cicli. Man mano che il carico termico varia, infatti, un semplice termostato on/off accenderà e spegnerà l’impianto per mantenere la tempera- tura: ad esempio, se l’edificio necessita solo del 50% della potenza di riscaldamento, un controllo on/off terrà acceso il generatore circa metà del tempo e spento per l’altra metà, aumentando la frequenza dei cicli all’aumentare del carico. Un problema comune in questo caso è il ciclo rapido (short-cycling): atti- vazioni troppo frequenti mantengono i componenti in condizioni poco efficienti e ne accelerano l’usura. Si potrebbe allungare il tempo di spegnimento per ridurre i cicli, ma questo amplia le oscillazioni di tem- peratura percepite nell’ambiente, causando periodi di discomfort quando l’impianto resta spento più a lungo. La regolazione modulante nasce proprio per ovviare a questi limiti: invece di accendere e spegnere completamente, si varia in modo continuo la potenza erogata in base all’errore. Così, se l’edificio richiede metà della potenza, il controllore modulante fornisce circa il 50% di output (ad esempio modulando una valvola o la velocità di un ventilatore). Ciò consente di seguire il carico reale evitando marcate fluttuazioni e frequenti on/off. In generale, la modulazione permette una regolazione più stabile della temperatura ambiente, riducendo le oscillazioni tipiche del controllo on/off. Di contro, richiede attuatori proporzionali o inverter (con un costo maggiore) e un buon bilanciamento idronico/arieggio per funzionare correttamente. Oltre alla distinzione on/off vs modulante, le logiche di regolazione differiscono per la modalità di azione di controllo : esistono controlli proporzionali, integrali, derivativi e combinazioni come i regolatori PI e PID, nonché strategie predittive e adattative più avanzate. Nei prossimi paragrafi approfondiremo queste tipologie, evidenziando principi di funzionamento, applicazioni tipiche e criteri di scelta.
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