Generalità sull’impianto
L’edificio considerato è adibito a sede uffici e gli ambienti sono climatizzati mediante l’impiego di unità a fan-coil. Data la particolare localizzazione geografica, nelle stagioni intermedie si verifica una notevole differenza di temperatura fra la prima mattinata e le ore centrali della giornata, fatto che ha indotto il progettista termotecnico a proporre alla committenza un impianto di distribuzione idraulica a quattro tubi, in grado di alimentare le batterie di scambio dei terminali a fan-coil a scelta con acqua riscaldata o raffreddata. Questa scelta permette inoltre all’occorrenza di servire diversamente gli ambienti con diversa esposizione.
Funzione di termoregolazione
L’automazione di edificio è realizzata mediante il sistema KNX e comprende numerose funzioni, tra le quali anche la termoregolazione. A questo scopo sono impiegati due dispositivi ekinex:
- termostati KNX EK-EQ2-TP con funzione di regolatori della temperatura per singolo ambiente o zona;
- attuato KNX EK-HC1-TP con funzione di attuatore di comando per unità a fancoil. Questi dispositivi sono in grado di controllare il gruppo ventilante e gli azionamenti elettrotermici sulle valvole di adduzione dei fluidi caldo e freddo.
Terminali a fan-coil
Per garantire la massima silenziosità di funzionamento e ridurre in maniera significativa il consumo elettrico, sono state scelte unità a fan-coil dotate di motore brushless elettrico a commutazione elettronica (BLDC – Brushless DC electric motor), controllato da una scheda inverter montata direttamente a bordo dell’unità. Questa soluzione tecnica consente di variare la portata dell'aria in maniera continua mediante un segnale di controllo 0-10 V generato dall’attuatore fan-coil ekinex EK-HC1-TP. Si garantisce cosi l’ottimizzazione della risposta del sistema di climatizzazione ambientale alla variazione dei carichi termici dovuta a cause esogene (come temperatura esterna o irraggiamento solare) ed endogene (come presenza di più persone o dissipazione di calore dalle apparecchiature elettriche), adeguando in modo continuo la potenza di riscaldamento o raffreddamento.
Regolazione climatica per singola zona o ambiente
Seguendo la suddivisione degli spazi scelta dal progettista architettonico dell’edificio, ogni ambiente o zona è equipaggiata con un termostato ambiente ekinex EK-EQ2-TP che svolge la funzione di regolatore di temperatura. Il setpoint è impostato centralmente da un sistema di supervisione collegato a KNX; si lascia la possibilità di variare localmente il setpoint nel campo -3 … +3 K per consentire un adattamento rispetto alla percezione individuale degli occupanti. Il setpoint e la temperatura effettiva misurata dal termostato vengono inviate ciclicamente sul bus per alimentare la pagina di supervisione. La regolazione della temperatura dell’aria ambiente è effettuata mediante il regolatore PI (Proporzionale-Integrale) del termostato ambiente. Il regolatore dispone di due uscite PWM (modulazione ad ampiezza di impulso) dedicate al riscaldamento e al raffreddamento, separate l’una dall’altra mediante una zona neutrale, che per mezzo dell’attuatore fan-coil controllano rispettivamente la valvola del circuito caldo (V1) e del circuito freddo (V2) dell’unità fan-coil.
Il grafico rappresenta il legame fra il valore della grandezza di regolazione ricevuto dal termostato ambiente e il segnale di controllo inviato dall’attuatore alla scheda inverter del motore brushless.
Commutazione riscaldamento/raffreddamento
La configurazione impiantistica a 4 tubi mette a disposizione costantemente entrambi i fluidi (riscaldato e raffreddato) in ogni ambiente; la commutazione tra i modi di conduzione riscaldamento e raffreddamento avviene in maniera automatica in base alle esigenze degli utenti e alle condizioni interne. Ad esempio nell’ufficio tecnico con esposizione a ovest in prima mattinata è l’impianto è attivo in riscaldamento, commutando automaticamente in raffreddamento all’approssimarsi delle ore centrali della giornata.
Massimo comfort
Per evitare l’invio di aria a temperatura non confortevole sia in riscaldamento sia in raffreddamento, l’attuatore fan-coil non avvia il gruppo ventilante fino a quando il fluido all’interno della batteria di scambio termico non raggiunge un opportuno valore di temperatura. Questa funzione è particolarmente utile al primo avviamento o dopo lunghe pause d’inattività ed è svolta mediante il controllo con un sensore di temperatura (T1) installato sulla batteria di scambio termico dell’unità fan-coil.
Risparmio energetico
L’apertura delle finestre a impianto funzionante comporta uno spreco di energia di climatizzazione; per questo motivo sono utilizzati contatti per rilevare lo stato di apertura/chiusura. All’apertura di una finestra, il termostato ambiente fa commutare l’attuatore fan-coil automaticamente nel modo operativo Protezione edificio chiudendo le valvole e fermando la ventilante. Questo modo permane per tutto il tempo in cui la finestra resta in posizione di apertura; alla chiusura, l’attuatore commuta automaticamente nel modo operativo precedente. Un parametro di configurazione permette di discriminare tra un’apertura di breve durata e un’apertura prolungata; solo quest’ultima giustifica infatti il richiamo della funzione di risparmio energetico.
Monitoraggio condensa
In modo di conduzione raffreddamento, l’acqua di condensa raccolta nell’apposita bacinella viene scaricata mediante l’attivazione della pompa di scarico. Quando il livello nella bacinella di raccolta raggiunge la soglia di sicurezza, il galleggiante (C2) invia la segnalazione all’attuatore fan-coil e un apposito oggetto di comunicazione cambia il suo stato; questo oggetto di comunicazione è utilizzato in OR logico con altri oggetti dello stesso tipo per attivare un’uscita binaria che fornisce il consenso all’avvio della pompa di scarico.
Controllo illuminazione
Grazie alla presenza di due canali di uscita digitali non utilizzati per la funzione di termoregolazione, l’apparecchio è impiegato anche per l’accensione/spegnimento di due gruppi di apparecchi d’illuminazione (K1, K2). Questa opportunità ha evitato di dover installare un’uscita binaria dedicata all’illuminazione e ha consentito di ottimizzare i costi complessivi per l’automazione degli ambienti. In questo caso, il comando è inviato sul bus mediante pulsanti ekinex della Serie FF.
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