Le temperature ambiente instabili riducono il comfort e aumentano lo spreco energetico. Un controllo inadeguato delle zone può far aumentare i costi di esercizio. Gli attuatori termici rappresentano un modo efficace per regolare il flusso dell’acqua negli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC).
Gli attuatori termici regolano la temperatura ambiente aprendo o chiudendo le valvole dell'impianto di climatizzazione in base ai segnali del termostato. Quando la temperatura si discosta dal valore di setpoint, l'attuatore regola la portata dell'acqua di riscaldamento o di raffreddamento. Ciò consente il controllo automatico per zona, contribuisce a mantenere temperature interne stabili e può ridurre il consumo energetico superfluo negli impianti di climatizzazione idronici.
Per utilizzare in modo efficace gli attuatori termici, è importante comprenderne il funzionamento, i campi di applicazione e le modalità di scelta.
Che cos’è un attuatore termico?
A attuatore termico, detto anche attuatore elettrotermico, è un dispositivo azionato elettricamente utilizzato per controllare le valvole negli impianti di riscaldamento e raffreddamento.
Viene solitamente installato su:
- Valvole per radiatori
- Collettori per riscaldamento a pavimento
- Valvole per ventilconvettori
- Valvole di zona idroniche
- Circuiti di distribuzione del riscaldamento e del raffreddamento
All'interno dell'attuatore, un elemento riscaldante elettrico riscalda un materiale a espansione. Man mano che il materiale si riscalda, si espande e genera un movimento meccanico.
Questo movimento spinge o rilascia lo stelo della valvola, modificando la quantità d'acqua che scorre attraverso il circuito HVAC.
Quando viene interrotta l'alimentazione elettrica, l'attuatore si raffredda e ritorna gradualmente alla sua posizione iniziale.
Poiché gli attuatori termici funzionano sfruttando la graduale espansione termica anziché un motore ad alta velocità, sono particolarmente adatti per applicazioni in cui le variazioni di temperatura avvengono in modo relativamente lento.
In che modo gli attuatori termici regolano la temperatura ambiente?
Un attuatore termico solitamente non misura direttamente la temperatura ambiente.
Funziona invece in combinazione con un termostato ambiente, sensore di temperatura, regolatore di zona o sistema di gestione dell'edificio.
Una sequenza di controllo tipica si articola in quattro fasi:
- Il termostato misura la temperatura ambiente.
- Il regolatore confronta la temperatura con il valore di riferimento.
- Il termostato invia un segnale all'attuatore termico.
- L'attuatore apre o chiude la valvola per regolare il flusso dell'acqua.
Ad esempio, se la temperatura di una stanza scende al di sotto di quella richiesta, il termostato può attivare il circuito di riscaldamento.
L'attuatore apre quindi la valvola corrispondente, consentendo all'acqua calda di passare attraverso il radiatore, il circuito del riscaldamento a pavimento o il ventilconvettore.
Quando la stanza si avvicina alla temperatura desiderata, il regolatore modifica il segnale e riduce o interrompe il flusso d'acqua.
Questo processo consente a ogni stanza o zona di essere riscaldata o raffreddata in base al fabbisogno effettivo.
Perché utilizzare attuatori termici per il controllo della temperatura ambiente?
Gli attuatori termici sono ampiamente utilizzati perché consentono di controllo individuale delle zone.
Le diverse aree di un edificio commerciale o industriale possono presentare esigenze di riscaldamento e raffreddamento molto diverse tra loro.
La richiesta di temperatura può variare a causa di:
- Numero di occupanti
- Aport termico solare
- Funzionamento delle attrezzature
- Orientamento dell'edificio
- Dimensioni della stanza
- Orari di lavoro
- Condizioni di isolamento
Senza il controllo a zone, una singola impostazione dell'impianto di climatizzazione potrebbe far sì che alcune stanze diventino troppo calde mentre altre rimangano troppo fredde.
Gli attuatori termici consentono alle singole zone di reagire in modo indipendente alle proprie esigenze di temperatura.
Temperatura interna più stabile
Regolando la portata dell'acqua in base alla richiesta del termostato, gli attuatori termici contribuiscono a mantenere le temperature più vicine al valore di riferimento richiesto.
Maggiore efficienza energetica
Quando una stanza raggiunge la temperatura richiesta, l'attuatore può limitare il flusso di acqua di riscaldamento o raffreddamento non necessario.
Ciò può ridurre lo spreco di energia e migliorare l'efficienza operativa complessiva degli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria.
Controllo indipendente delle zone
Ogni ufficio, sala riunioni, area di produzione o zona dell'edificio può funzionare in base alla propria impostazione di temperatura.
Funzionamento automatico
Una volta integrati con termostati o regolatori, gli attuatori termici possono funzionare automaticamente senza necessità di regolazioni manuali continue.
Attuatori termici normalmente chiusi e normalmente aperti
Gli attuatori termici sono comunemente disponibili in normalmente chiuso (NC) e normalmente aperto (NO) versioni.
| Tipo | Posizione predefinita | Comportamento tipico |
|---|---|---|
| Normalmente chiuso (NC) | La valvola rimane chiusa in assenza di alimentazione | L'alimentazione attiva l'attuatore per aprire o regolare la valvola |
| Normalmente aperto (NO) | La valvola rimane aperta anche in assenza di alimentazione | L'alimentazione attiva l'attuatore per chiudere o regolare la valvola |
L'opzione corretta dipende dalla strategia di controllo dell'impianto di climatizzazione.
Gli ingegneri dovrebbero tenere presente quanto segue:
- Posizione richiesta della valvola in caso di interruzione di corrente
- Progettazione di impianti di riscaldamento o raffreddamento
- Requisiti di sicurezza
- Strategia di gestione energetica
- Compatibilità con i controller
- Condizioni di esercizio dell'edificio
Nessuna delle due configurazioni è automaticamente migliore per tutte le applicazioni.
Cosa occorre tenere in considerazione nella scelta di un attuatore termico?
Per scegliere l'attuatore giusto non basta limitarsi a selezionare la tensione di funzionamento.
È necessario verificare diversi fattori tecnici.
1. Compatibilità delle valvole
L'attuatore deve essere compatibile con l'attacco della valvola e con le sue caratteristiche di funzionamento.
Tra i parametri importanti figurano:
- Dimensione del raccordo
- Dimensioni dello stelo della valvola
- Corsa richiesta
- Forza di chiusura
- Metodo di montaggio
2. Tensione di funzionamento
Gli attuatori termici comuni possono funzionare a tensioni quali:
- 24 V
- 230 V
La tensione dell'attuatore deve essere compatibile con il termostato, il regolatore e il progetto elettrico.
3. Normalmente aperto o normalmente chiuso
La modalità operativa selezionata deve corrispondere al comportamento richiesto dal sistema sia durante il normale funzionamento che in caso di interruzione di corrente.
4. Tempo di risposta
Gli attuatori termici di norma non si aprono né si chiudono all'istante.
Il materiale a espansione interna richiede tempo per riscaldarsi e raffreddarsi, pertanto nella progettazione della sequenza di controllo occorre tenere conto del tempo di risposta.
5. Integrazione dei sistemi di controllo
L'attuatore deve essere compatibile con il sistema di controllo previsto, in particolare:
- Termostati ambiente
- Regolatori di zona
- Sistemi di gestione degli edifici
- Centraline di controllo per impianti di climatizzazione centralizzati
- Sistemi di monitoraggio remoto
Gli attuatori termici possono funzionare con un BMS?
Sì.
Gli attuatori termici possono essere integrati in un contesto più ampio Sistema di gestione degli edifici (BMS) tramite termostati, regolatori e moduli di controllo compatibili.
Un sistema di gestione dell'edificio (BMS) è in grado di coordinare più zone e monitorare fattori quali:
- Temperatura ambiente
- Fabbisogno di riscaldamento
- Fabbisogno di raffreddamento
- Stato della valvola
- Orari di servizio
- Consumo energetico
Ciò risulta particolarmente utile negli edifici commerciali e industriali con numerosi spazi gestiti in modo autonomo.
Jinyi HVAC offre soluzioni HVAC per il settore industriale e commerciale che possono includere configurazioni personalizzate degli impianti, gestione a zone, integrazione con sistemi BMS, controlli intelligenti e monitoraggio remoto, in base alle esigenze di progetto.
In quali ambiti vengono comunemente utilizzati gli attuatori termici?
Gli attuatori termici sono adatti a numerose applicazioni di riscaldamento e raffreddamento idronico, tra cui:
- Edifici adibiti a uffici
- Complessi commerciali
- Alberghi
- Strutture industriali
- Magazzini
- Edifici residenziali
- Sistemi di riscaldamento a pavimento
- Sistemi a ventilconvettori
- Reti di teleriscaldamento a zone
La loro idoneità dipende dal design delle valvole, dai requisiti di risposta, dalla strategia di controllo e dalla configurazione complessiva dell'impianto HVAC.
Gli attuatori termici sono adatti a tutte le applicazioni HVAC?
Non necessariamente.
Gli attuatori termici sono estremamente pratici per il controllo della temperatura ambiente e di zona, ma alcune applicazioni potrebbero richiedere un posizionamento delle valvole più rapido o più preciso.
Le tecnologie alternative per gli attuatori possono risultare più adatte quando un sistema richiede:
- Movimento della valvola molto rapido
- Posizionamento proporzionale continuo
- Elevata forza operativa
- Modulazione complessa
- Controllo industriale specializzato
Pertanto, la scelta dell'attuatore dovrebbe basarsi sull'intero impianto HVAC piuttosto che sulla sola valvola.
È necessario valutare nel loro insieme le caratteristiche delle valvole, la logica di controllo, i requisiti relativi alla portata d’acqua, le specifiche elettriche, la precisione del controllo della temperatura e le condizioni operative del sistema.
Conclusione
Gli attuatori termici garantiscono un controllo affidabile della temperatura di zona regolando la portata dell'acqua dell'impianto di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC), contribuendo a migliorare il comfort interno, l'efficienza dell'impianto e il funzionamento automatizzato.
