Un controllo inadeguato della temperatura può causare sprechi energetici, un comfort instabile e un’inefficienza degli impianti. Se il problema non viene risolto, i costi di esercizio potrebbero aumentare. Gli attuatori termici garantiscono un controllo automatico in funzione della temperatura.
Un attuatore termico converte le variazioni di temperatura o il riscaldamento elettrico in movimento meccanico. Negli impianti di climatizzazione, solitamente apre o chiude le valvole per regolare il flusso di acqua calda o fredda. Regolando automaticamente la posizione delle valvole in base ai segnali di controllo, gli attuatori termici contribuiscono a mantenere le temperature desiderate, a migliorare l'efficienza dell'impianto e a ridurre i consumi energetici superflui.
Comprendere il funzionamento di un attuatore termico rende più semplice scegliere e utilizzare il dispositivo più adatto in un impianto di climatizzazione.
A cosa serve un attuatore termico?
Un attuatore termico è un dispositivo di controllo che genera un movimento meccanico in risposta alle variazioni di temperatura.
Nelle applicazioni HVAC, viene comunemente installato sulle valvole di regolazione utilizzate nei circuiti di riscaldamento e raffreddamento. La sua funzione principale è quella di:
- Aprire o chiudere una valvola
- Regolazione della portata dell'acqua calda o fredda
- Regolare la potenza di riscaldamento o raffreddamento
- Supporta il controllo automatico della temperatura per zona
- Ridurre il consumo energetico superfluo
A seconda del sistema, il fluido controllato può essere acqua calda, acqua refrigerata o un altro fluido utilizzato per la regolazione della temperatura.
Ad esempio, quando un termostato ambiente rileva che la temperatura interna è scesa al di sotto del valore di riferimento, può inviare un segnale all'attuatore termico.
L'attuatore aziona quindi la valvola collegata, consentendo all'acqua calda di passare attraverso un radiatore, un circuito di riscaldamento a pavimento o una serpentina di riscaldamento.
Una volta raggiunta la temperatura ambiente desiderata, il termostato modifica il proprio segnale. L'attuatore reagisce riducendo o interrompendo il flusso d'acqua.
Questo processo automatico consente agli impianti di climatizzazione di regolare la temperatura in diversi ambienti senza dover intervenire manualmente sulle valvole.
Gli attuatori termici sono generalmente compatti e relativamente semplici rispetto agli attuatori motorizzati di dimensioni maggiori. Il loro movimento graduale li rende inoltre adatti a numerose applicazioni di riscaldamento e raffreddamento idronico.
Come funziona un attuatore termico?
La maggior parte degli attuatori termici funziona grazie all'espansione e alla contrazione controllate di un materiale termosensibile.
1. Il segnale di controllo viene ricevuto
Quando è necessario riscaldare o raffreddare, un termostato, un regolatore o un sistema di gestione dell'edificio invia un segnale elettrico all'attuatore.
2. L'elemento riscaldante è sotto tensione
All'interno di un attuatore elettrotermico, un elemento riscaldante elettrico inizia a riscaldare un materiale espandibile.
3. Il materiale interno si espande
Man mano che la temperatura aumenta, il materiale si dilata.
Questa espansione genera una forza meccanica lineare all'interno dell'attuatore.
4. L'attuatore aziona la valvola
La forza generata aziona un pistone o uno stelo interno.
Il movimento viene trasmesso allo stelo della valvola collegato, provocando l'apertura o la chiusura della valvola.
Ciò consente all'impianto di climatizzazione di aumentare, ridurre o interrompere il flusso d'acqua nel circuito di riscaldamento o di raffreddamento.
5. L'attuatore ritorna nella sua posizione iniziale
Quando viene interrotta l'alimentazione elettrica, il materiale interno si raffredda gradualmente e si contrae.
Una molla o un meccanismo di ritorno simile riporta quindi l'attuatore e la valvola nella loro posizione predefinita.
Poiché gli attuatori termici funzionano grazie al riscaldamento e al raffreddamento, il loro movimento è generalmente più lento rispetto a quello di alcuni attuatori motorizzati per valvole.
Il tempo di funzionamento effettivo dipende da fattori quali il tipo di attuatore, la temperatura ambiente, la lunghezza della corsa e le condizioni di impiego.
Attuatori termici normalmente chiusi e normalmente aperti
Gli attuatori termici sono generalmente disponibili in due configurazioni di base.
Attuatore termico normalmente chiuso
Un attuatore normalmente chiuso mantiene la valvola chiusa quando non è presente alimentazione elettrica.
Quando l'attuatore viene alimentato, sposta la valvola verso la posizione di apertura.
Questa configurazione è comunemente utilizzata nei sistemi in cui il flusso d'acqua deve interrompersi in caso di interruzione dell'alimentazione elettrica.
Attuatore termico normalmente aperto
Un attuatore normalmente aperto mantiene la valvola aperta quando non è presente l'alimentazione elettrica.
Quando viene alimentato, l'attuatore sposta la valvola verso la posizione di chiusura.
La configurazione corretta dipende da:
- Progettazione di impianti di climatizzazione
- Requisiti di sicurezza
- Posizione di guasto desiderata
- Tipo di valvola
- Strategia di controllo
L'attuatore deve quindi essere abbinato correttamente alla valvola e al sistema di controllo.
Usi comuni degli attuatori termici
Gli attuatori termici trovano ampio impiego negli impianti idronici di climatizzazione in cui è richiesta una regolazione automatica della portata d'acqua.
Sistemi di riscaldamento a pavimento
Il riscaldamento a pavimento è una delle applicazioni più diffuse.
In un impianto multizona, ogni circuito di riscaldamento può essere collegato a una valvola e a un attuatore termico dedicati.
Un termostato in ogni stanza controlla l'attuatore corrispondente, consentendo alle diverse aree di mantenere impostazioni di temperatura diverse.
Ciò consente un controllo indipendente delle zone e contribuisce a ridurre il riscaldamento superfluo.
Sistemi di riscaldamento a radiatori
Gli attuatori termici possono anche comandare le valvole negli impianti di riscaldamento a radiatori.
Anziché consentire all'acqua calda di scorrere ininterrottamente, l'attuatore regola la portata in base al fabbisogno termico dell'ambiente.
Ciò può migliorare il controllo della temperatura e ridurre il consumo superfluo di energia.
Unità fan coil
I ventilconvettori utilizzano acqua calda o fredda per fornire riscaldamento o raffreddamento.
Un attuatore termico installato sulla valvola di regolazione è in grado di regolare il flusso d'acqua attraverso la serpentina in base ai segnali provenienti da un termostato o da un sistema di controllo centralizzato.
Quando è necessario aumentare il riscaldamento o il raffreddamento, l’attuatore regola di conseguenza la posizione della valvola.
Unità di trattamento aria
Gli attuatori termici possono essere utilizzati anche con impianti di trattamento dell'aria dotati di serpentine di riscaldamento o raffreddamento.
Controllando la valvola dell'acqua associata, l'attuatore contribuisce a regolare la potenza della serpentina e a mantenere la temperatura richiesta dell'aria di mandata.
Controllo a zone degli impianti di climatizzazione commerciali
Gli edifici commerciali presentano spesso aree con livelli di occupazione e fabbisogni di riscaldamento o raffreddamento diversi.
Tra le applicazioni tipiche figurano:
- Edifici adibiti a uffici
- Alberghi
- Scuole
- Centri commerciali
- Edifici pubblici
- Strutture industriali
Gli attuatori termici consentono di fornire riscaldamento o raffreddamento alle singole zone in base al fabbisogno effettivo, anziché mantenere tutte le aree allo stesso livello.
Sistemi di gestione degli edifici
Gli attuatori termici possono inoltre rientrare in una strategia integrata di controllo degli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC).
A seconda delle esigenze del progetto, gli impianti HVAC possono integrare sistemi di controllo per il risparmio energetico, sistemi di gestione degli edifici e funzioni di monitoraggio remoto. Jinyi HVAC offre soluzioni HVAC personalizzate in grado di incorporare sistemi BMS e funzionalità di controllo intelligenti per progetti industriali e commerciali.
Cosa occorre tenere in considerazione nella scelta di un attuatore termico?
Per scegliere l'attuatore giusto non basta limitarsi a selezionare un modello normalmente aperto o normalmente chiuso.
Tra i fattori importanti figurano:
- Tensione di funzionamento — L'attuatore deve essere compatibile con l'alimentatore di comando.
- Compatibilità con le valvole — Il collegamento e il movimento dell'attuatore devono essere adeguati alla valvola.
- Lunghezza della corsa — L'attuatore deve garantire un movimento sufficiente per la valvola.
- Forza di azionamento — La forza disponibile deve essere sufficiente per azionare la valvola in modo affidabile.
- Tipo di controllo — L'attuatore deve essere adeguato alla strategia di controllo richiesta.
- Temperatura di esercizio — L'attuatore deve essere adatto all'ambiente di installazione.
- Posizione predefinita — Il funzionamento in modalità normalmente aperta o normalmente chiusa deve essere conforme ai requisiti di sistema.
Una scelta errata potrebbe impedire alla valvola di aprirsi o chiudersi correttamente e può ridurre le prestazioni complessive dell'impianto.
Una corretta combinazione tra attuatore, valvola, regolatore e impianto di climatizzazione garantisce quindi un funzionamento affidabile nel lungo periodo.
Perché gli attuatori termici sono importanti negli impianti di climatizzazione?
Gli attuatori termici rappresentano un modo relativamente semplice per automatizzare il controllo del flusso d'acqua negli impianti di riscaldamento e raffreddamento.
Rispondendo ai segnali del termostato o del regolatore, contribuiscono a far sì che gli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria forniscano riscaldamento o raffreddamento solo quando necessario.
Supporta:
- Regolazione più accurata della temperatura
- Controllo indipendente delle zone
- Riduzione della circolazione superflua dell'acqua
- Maggiore efficienza del sistema
- Funzionamento più automatizzato dell'impianto di climatizzazione
- Migliore integrazione con i moderni sistemi di controllo
Il loro design compatto e il principio di funzionamento relativamente semplice rendono gli attuatori termici componenti pratici in numerose applicazioni HVAC in ambito residenziale, commerciale e industriale.
In sintesi, un attuatore termico controlla automaticamente le valvole dell'impianto di climatizzazione, regolando il flusso dell'acqua per mantenere la temperatura, favorire la suddivisione in zone e migliorare l'efficienza dell'impianto.
