LOGICHE DI REGOLAZIONE
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lento può decidere quanti compressori tenere accesi (staging) per mantenere l’acqua vicino al set-point, eventualmente con logica di isteresi per non accendere/spegnere compressori troppo di frequente.
Negli impianti di climatizzazione a espansione diretta (DX, come i classici rooftop o split), la regolazione della capacità frigorifera può essere ottenuta modulando il flusso di refrigerante. Ad esempio, un VRF (Variable Refrigerant Flow) utilizza inverter sul compressore e valvole elettroniche di espansione: un si- stema di controllo PID centrale assicura che le pressioni/temperature di evaporazione e condensazione seguano i valori ottimali, modulando la velocità dei compressori. Ogni unità interna ha a sua volta un PI locale sulla temperatura ambiente, che chiede più o meno capacità al sistema centrale. In apparecchi mo- noblocco più semplici, invece, troviamo on/off: il compressore parte quando la stanza supera il setpoint e si spegne quando scende sotto, con isteresi (come un comune condizionatore domestico non inverter). In questi, l’oscillazione di temperatura si sente: l’aria passa da troppo fredda a un po’ calda ciclicamente. Gli inverter hanno eliminato questo fenomeno proprio introducendo logiche modulanti: il compressore rallenta man mano che ci si avvicina al setpoint, mantenendo la temperatura più costante. Un elemento importante nei sistemi di raffreddamento è la deumidificazione. In un’UTA o in un condizio- natore, l’obiettivo potrebbe essere controllare sia la temperatura sia l’umidità. Il controllo dell’umidità spesso è un PI su un setpoint di umidità relativa, che agisce sull’accensione del compressore o sulla portata d’aria. Ad esempio, in modalità sola deumidifica, un PI può variare la velocità del ventilatore dell’unità interna per aumentare o ridurre l’estrazione di umidità (aria più lenta > più deumidifica). D può non essere necessario perché i tempi di reazione dell’umidità sono lenti. Insomma, nei sistemi frigoriferi e di climatizzazione la tendenza moderna è utilizzare la modulazione ovunque possibile (inverter, valvole proporzionali) e controlli PI/PID per stabilità e efficienza. L’on/off rimane solo per dispositivi economici o come backup/emergenza.
5.8.4. Unità di Trattamento Aria (UTA)
Le Unità di Trattamento Aria (UTA) raggruppano in un unico sistema diverse regolazioni: temperatura dell’aria di mandata, umidità, portata d’aria, pressione nei canali, qualità dell’aria, ecc. In un’UTA troviamo perciò un insieme di controlli coordinati, spesso implementati in un controllore programmabile dedicato. Vediamo le principali logiche: • Controllo temperatura di mandata: L’UTA invernale ha una batteria di riscaldamento (acqua calda o elettrica), in estate una batteria di raffreddamento. Un classico è un controllo PI sulla temperatura di mandata dell’aria. Il sensore dopo le batterie legge la T di mandata, il PI modula la valvola dell’acqua calda o fredda (o l’accensione della resistenza) per mantenere la mandata al setpoint richiesto. Poiché l’aria reagisce abbastanza rapidamente mentre l’impianto (valvola, scambiatore) ha un po’ di inerzia, il PI fa un ottimo lavoro; a volte si aggiunge un lieve D per prevenire overshoot all’avvio (quando si apre la valvola calda c’è un ritardo prima che l’aria si scaldi, il D può spingere meno per evitare di superare il target). Spesso questo loop è in cascata con le zone: ad esempio, se l’UTA serve più ambienti, ogni ambiente ha un controllo locale e c’è un anello superiore che adegua il setpoint di mandata in base alla richiesta più “esigente” (strategia high/low select). Anche in cascata, i singoli loop sono tipicamente PI. • Controllo umidità: Se l’UTA ha umidificazione o deumidificazione attiva, si implementa un controllo (PI) sull’umidità di mandata o ambiente. Ad esempio, un umidificatore a vapore nell’UTA può essere modulato proporzionalmente per mantenere l’umidità relativa al 50%. Questo loop è difficile da tarare perché l’umidità ha inerzie lunghe; spesso si usa un I lento per evitare oscillazioni. La deumidifica gene- ralmente è ottenuta raffreddando l’aria sotto la sua temperatura di rugiada: qui il controllo di umidità può agire sul setpoint di temperatura della batteria fredda (re-heat strategy), oppure su una valvola a tre vie che bypassa la batteria fredda. • Controllo portata/pressione: L’UTA ha ventilatori di mandata e spesso di ripresa, dotati di inverter. Come discusso per la ventilazione, un PID su pressione in mandata mantiene costante la pressione in canale principale. Alternativamente, se l’impianto è a portata costante e l’UTA deve fornire esattamente X m³/h, un PID può mantenere la portata misurata (tramite flussometro o calcolo da velocità aria) al setpoint. In presenza di filtri, a volte c’è un controllo adattativo che aumenta gradualmente la velocità del ventilatore man mano che i filtri si sporcano (per mantenere la portata); quando si raggiunge il 100% di velocità a pieno carico, un allarme avvisa che i filtri sono intasati.
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