IMPIANTI HVAC PER EDIFICI INTELLIGENTI
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In sintesi, il controllo on/off trova migliore applicazione quando si richiede semplicità, costo ridotto e robustezza, e dove una moderata oscillazione è accettabile. È comune nel residenziale e in piccoli sistemi HVAC, o come controllo di backup. Nei casi in cui serve maggior precisione o minor usura, si preferisce passare a logiche modulanti. 5.3. Controllo Proporzionale (P) Il controllo proporzionale (P) è la forma base di controllo modulante. In un regolatore P puro, l’uscita di comando U è proporzionale all’errore istantaneo E (differenza tra setpoint e valore misurato). In pratica:
01 Formula
U = Kp * E (dove Kp è il coefficiente proporzionale - o “guadagno”).
Ciò significa che più grande è l’errore, più forte sarà il comando all’attuatore; man mano che l’errore di- minuisce, il comando si riduce linearmente. Diversamente dall’on/off, l’attuatore può assumere qualsiasi valore intermedio (ad esempio aprire una valvola al 30%, 50%, 75% ecc.) permettendo regolazioni fini.
20 Esempio di risposta controllo P
P troppo piccolo
SP
Offset
P moderato
P troppo grande
Tempo
• Se P è troppo piccolo, si verificheranno oscillazioni nella temperatura
Un vantaggio chiave del controllo P è la risposta graduale e modulata: il sistema tende ad avvicinarsi al setpoint senza continue accensioni/spegnimenti bruschi. La regolazione è più stabile (meno oscilla- toria) se il guadagno è tarato correttamente, migliorando il comfort. In un impianto di riscaldamento, ad esempio, una valvola a due vie modulante comandata in proporzionale può regolare la portata d’acqua calda in base alla differenza tra temperatura ambiente e setpoint, mantenendo la stanza più vicina alla temperatura desiderata e con variazioni lente e contenute. Tuttavia, il controllo proporzionale puro presenta un limite intrinseco: in condizioni stazionarie può per- manere un errore a regime (offset). Infatti, quando il sistema raggiunge l’equilibrio, l’errore non è nullo ma tale per cui l’uscita U genera esattamente la potenza necessaria a compensare le perdite. Ad esempio, immaginiamo di voler mantenere 20°C in una stanza fredda con un radiatore modulante; se a 20°C il ra- diatore dovrebbe essere aperto al 40% per bilanciare le dispersioni, il controllore proporzionale tenderà a stabilizzarsi con un errore residuo (magari la stanza a 19°C) tale che Kp×errore = 40% di comando. Solo così l’errore si arresta: c’è un offset di 1°C in questo esempio. Per ridurlo si potrebbe aumentare Kp, ma guadagni troppo elevati rischiano di rendere instabile il sistema (innescando oscillazioni). Un regolatore P da solo funziona quindi bene solo in sistemi molto reattivi o con guadagni d’anello elevati senza insta- bilitàprocoel.com, oppure dove un piccolo errore permanente è tollerabile. In contesti HVAC, il P puro viene raramente usato in isolamento, proprio perché si preferisce eliminare l’errore a regime. Può comparire in loop secondari o in controlli cascata dove l’offset viene corretto da un anello esterno. Ad esempio, un controllo proporzionale può pilotare la velocità di un ventilatore in funzione della pressione nel canale, mentre un altro loop regola il setpoint di pressione per soddisfare la richiesta di flusso d’aria. In molti casi pratici, comunque, si passa ai controlli PI o PID per ottenere precisione migliore.
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