Gestire il riscaldamento con un impianto di domotica wireless

Gestire il riscaldamento con un impianto di domotica wireless

La gestione del riscaldamento di una casa è un aspetto critico e per cui oggi c’è un’elevata sensibilità, soprattutto per le abitazioni autonome (ma di recente va maturando un’attenzione anche nell’ambito di condomini e ambienti pubblici). Una gestione errata del riscaldamento comporta:

  • Basso confort: un impianto di riscaldamento non gestito in maniera intelligente dà come impatto immediato un pessimo confort per chi ci vive.
  • Problemi di salute: ambienti interni non correttamente riscaldati, sia intesi come troppo freddi ma soprattutto come troppo caldi, possono portare all’insorgenza di malattie respiratorie, che in soggetti debilitati ed anziani possono indurre a gravi complicazioni cardio-respiratorie.
  • Dispendio energetico: un ambiente non ottimizzato dal punto di vista termico può indurre enormi dispersioni energetiche.
  • Aggravio di costi: tutto quanto sopra si traduce in un aggravio di costi non banale. Le dispersioni e la mancata ottimizzazione del riscaldamento sono fonti più o meno nascoste di spesa, che in alcuni casi può superare anche qualche migliaio di euro all’anno.

La tecnologia del termo-riscaldamento ha oggi fatto notevoli progressi nell’offrire soluzioni che aiutano ad ottimizzare i consumi e a migliorare il confort. Tuttavia, la stragrande maggioranza degli impianti esistenti sono di tipo tradizionale (ed ancora oggi sono quelli che vanno per la maggiore anche per le nuove costruzioni o ristrutturazioni). Quali sono, però, i punti deboli di un impianto di riscaldamento tradizionale?

I limiti degli impianti di riscaldamento tradizionale

Un impianto di riscaldamento ha tipicamente una struttura molto semplice. Una caldaia (a gas, gasolio, legna, pellet, ecc) riscalda dell’acqua che viene fatta girare all’interno di tubi. I tubi a loro volta sono collegati a dei radiatori, il cui compito è di dissipare il calore dell’acqua riscaldata dalla caldaia nell’ambiente. Fine. Il resto riguarda le specificità dell’impianto, ma dal punto di vista concettuale non cambia nulla: tutto è demandato all’acqua calda prodotta dalla caldaia.

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Gli impianti di questo tipo hanno dalla loro una serie di limiti. Innanzitutto, la distribuzione del calore nei vari ambienti spesso e volentieri non avviene in base a criteri di confort locale. Cerchiamo di approfondire questo punto. Quasi sempre l’impianto non tiene conto di come questo è sezionato e soprattutto delle caratteristiche dei vari ambienti. Alcuni ambienti hanno la capacità di riscaldarsi prima e meglio a causa degli elettrodomestici o del modo di vivere quell’ambiente (come la cucina e il soggiorno). Altri, invece, vuoi per le caratteristiche intrinseche dell’ambiente vuoi per l’esposizione della stanza (esposta a nord) hanno problemi a raggiungere una temperatura ottimale. Cosa si fa a quel punto? Le politiche sono due:

  • Si riscalda “per l’ambiente più freddo”, avendo zone troppo calde.
  • Si riscalda “per l’ambiente più caldo”, avendo zone troppo fredde.
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Le teste termostatiche sono una falsa soluzione ad un problema più complesso.

La soluzione più comune a questo tipo di problema è l’uso delle teste termostatiche. Una testa termostatica è un termostato molto diffuso che si applica al rubinetto di mandata del radiatore. Il loro funzionamento è molto – troppo – semplice. Dato un valore di “confort”, queste provvedono ad aprire, parzializzare o chiudere il rubinetto di mandata quando la temperatura supera quella soglia. In questo modo, l’acqua non circolando non riscalda il radiatore, che a sua volta riscalda l’ambiente. Questi prodotti, che hanno un costo basso nelle versioni “base”, ma che può salire fino a cifre notevoli nei modelli digitali, hanno dei limiti strutturali. Vediamo quali:

  • La temperatura che misurano è “nei pressi” del radiatore. La testa, non può misurare la temperatura nella stanza, ma misura quella nelle immediate vicinanze del termosifone. Se questo, ad esempio, è posto vicino ad una fonte di dispersione (troppo di frequente si vedono termosifoni montati nel posto più infelice del mondo – sotto la finestra) la testa tenderà a misurare una temperatura troppo “fredda”. Al contrario, un termosifone troppo caldo indurrà la valvola a chiudersi. Inoltre, queste teste lavorano meglio solamente quando la superficie radiante (la dimensione del termosifone) è sufficiente all’ambiente che riscalda.
  • Le teste non tengono conto delle nostre abitudini. Durante la settimana nelle ore diurne, a meno di casi particolari, non ha molto senso tenere troppo calde le camere da letto, ma meglio prediligere altri ambienti. La testa è un dispositivo meccanico, e non ha un meccanismo per adattarsi intelligentemente al cambiare delle condizioni.
  • Le teste non hanno la possibilità di regolarsi con il clima esterno. Una bella giornata di sole a gennaio, in molte zone d’Italia, implica una minore necessità di riscaldare la casa. Ma ancora una volta una testa meccanica questo non può saperlo.
  • Le teste hanno ciclo di vita limitato. Pochi sanno che le teste termostatiche hanno un ciclo di vita, spesso connesso con il rubinetto che chiudono e la formazione di calcare nell’impianto. Col tempo si starano e non svolgono più il compito che svolgevano all’inizio (lo si nota dal fatto che il termosifone rimane sempre “caldo”).

Limiti analoghi hanno anche i termostati ambiente. Se da un lato possono essere posizionati in posti “strategici” per misurare la temperatura, da un altro soffrono dell’assenza di intelligenza di cui prima.

Quale approccio al riscaldamento?

La tecnologia della termoregolazione ha spostato negli ultimi anni l’attenzione su tecniche più evolute (ma quasi sempre più costose). Riscaldamento del pavimento, nuove caldaie, solare termico, geotermico, ecc, sono solo alcuni degli esempi. Nell’ambito degli impianti tradizionali c’è tuttavia una tecnica molto efficace (spesso non applicata) per rendere gli impianti più efficienti: il sezionamento per mezzo di valvole di zona. Le valvole di zona consentono di dividere l’impianto in più aree, per ottimizzare il riscaldamento in base al tipo di area. Ad esempio, la zona notte può essere isolata durante le ore diurne, o se non altro si può far affluire l’acqua diversamente. Nel caso di abitazioni su più piani, dove la zona notte è posta al piano superiore, si può sfruttare il fatto che l’aria calda tende a salire verso l’alto e non riscaldarla per nulla durante le ore diurne, o nelle belle giornate di sole. Ma come fare introdurre “intelligenza” in un impianto di riscaldamento senza dover ripensarlo interamente, con investimenti che non si ripagherebbero?

Domotica wireless e termoregolazione

Quando si parla di domotica, oltre alla gestione illuminazione, la prima cosa che viene in mente è la gestione avanzata della termoregolazione. Tuttavia, la domotica tradizionale cablata impone investimenti di ammodernamento impianti non banali. Inoltre, la vera domotica è quella che consente all’utente di poter decidere i suoi scenari di termoregolazione e che coniuga le tecnologie moderne Internet based con quelle tradizionali.

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Ad esempio. Supponiamo di essere fuori casa per lavoro per qualche giorno. Che senso ha avere acceso il riscaldamento? Certo, se abitiamo in una casa autonoma, conviene evitare che la casa si raffreddi del tutto. Comunque, non ha senso accendere l’impianto come quando siamo a casa. Tuttavia, vorremmo poter tornare e trovare la casa calda. Come fare? Con un impianto di gestione classico questo è praticamente impossibile, a meno di stare sempre a giocare con le programmazione orarie. Con un impianto di domotica controllabile dal web, è invece possibile accendere o regolare l’impianto semplicemente collegandoci con il nostro smartphone alla centrale domotica.

Un impianto di domotica wireless, inoltre, permette di posizionare i sensori e dispositivi di controllo dove c’è realmente bisogno, senza usare costosi cablaggi e riammodernare impianti. I prodotti AirQ Networks possono essere adoperati per gestire la termoregolazione in maniera intelligente, ottimizzando costi e migliorando il confort. Il tutto con un investimento veramente alla portata di tutti. Vediamo qualche esempio applicativo.

Attenzione: gli schemi riportati in questa guida potrebbero implicare operazioni sull’impianto elettrico generale, e quindi soggetto a tensioni di rete 230V AC. Tali operazioni vanno eseguite da personale qualificato. Prima di effettuare ogni operazione sull’impianto elettrico generale, assicurarsi che l’interruttore principale sia spento e che non via sia tensione nell’impianto.

Materiale occorrente

Questa guida assume la disponibilità del seguente materiale

Acquistando il kit di domotica wireless HomeNET in promozione avete già molto dell’occorrente necessario per sviluppare la vostra soluzione di termoregolazione.

Collegare le valvole di zona

In questa guida si assume la presenza di una o più valvole di zona che ripartiscono gli ambienti. Le valvole di zona sono molto comuni: si tratta di valvole di intercettazione (ossia chiudono o aprono il passaggio d’acqua nel tubo) con un attuatore motorizzato. Un esempio è rappresentato da questo tipo di valvola prodotta dalla FAR s.p.a. Esistono sostanzialmente due tipi di attuatori: quelli a 24VAC e quelli a 230VAC. In questa guida assumeremo l’uso di una valvola con attuatore da 230VAC.

Spesso gli attuatori di queste valvole vanno da un minimo di 3 fili a salire, a seconda delle funzioni. Due fili (tipicamente il marrone e il blu) sono il collegamento alla fase e al neutro della rete elettrica. Altri fili servono per far aprire/chiudere la valvola, segnalare l’apertura e/o chiusura della stessa. In questa guida ci occuperemo solo del filo per far aprire/chiudere la valvola, che nelle valvole di zona della FAR è di solito il filo di colore nero.

Attenzione: gli schemi riportati in questa guida sono puramente indicativi. Controllare sempre con il manuale di installazione della valvola l’esatto schema di collegamento. I fili che segnalano l’apertura e chiusura della valvola funzionano inviando una tensione 230VAC come segnalazione. Non collegare questi fili ad uno degli ingressi delle schede di controllo AirQ Networks. Nel caso in cui si ha questa esigenza, adoperare un relè per disaccoppiare le due tensioni.

Lo schema seguente mostra come collegare la valvola ad uno dei relè di una scheda di controllo AirQ Networks.

 Collegare valvola di zona relè wireless

Lo schema è molto intuitivo. La valvola viene alimentata collegandola direttamente alla rete elettrica. Il filo che serve per comandare l’apertura/chiusura della valvola viene fatto passare per uno dei relè della scheda di controllo wireless AirQ Networks: quando il relè è acceso, la valvola si apre e fa passare il flusso di acqua calda; quando è spento, la valvola si chiude impedendo il passaggio dell’acqua.

Gestire la temperatura degli ambienti

L’apertura/chiusura della valvola sarà gestita in base alla temperatura desiderata negli ambienti serviti dalle valvole di zona. Ad esempio, supponendo di voler riscaldare in maniera autonoma la zona notte, dovremo preoccuparci di rilevare la temperatura in quest’area e di regolare la valvola di conseguenza. Per fare ciò, ci serviremo di un sensore di temperatura wireless AirQ 100. Essendo un sensore wireless a batteria, non dobbiamo preoccuparci di installazioni specifiche. Non c’è bisogno di prevedere cablaggi, fare opere murarie. Il sensore può essere fissato a muro, o appoggiato su un mobile in un posto comodo.

Per quanto riguarda la temperatura, stando alle indicazioni in materia da parte del Ministero della Salute, la zona notte dovrebbe essere riscaldata di circa 1-1.5 gradi centigradi in meno rispetto alla restante parte dell’abitazione. Assumendo una temperatura ottimale di circa 19-20°C, si dovrebbe avere una temperatura di circa 18-19°C. Per automatizzare il controllo delle temperature si possono definire una serie di regole oppure utilizzare un termostato virtuale. Scegliendo la seconda soluzione, è possibile definire un termostato come mostrato nell’immagine seguente.

un termostato per gestire un ambiente

Dall’immagine, il termostato utilizza il sensore Bed room per rilevare la temperatura e la scheda di controllo Controller che fornisce i relè usati per comandare le valvole di zona. La temperatura desiderata è di 19°C. Il modo d’uso Manuale assicura che l’accensione/spegnimento del termostato o la modifica della temperatura desiderata sono gestite solo manualmente e non da scenari e regole. Impostando per la soglia inferiore e per la soglia superiore rispettivamente i valori -0,5 e 0,5 si assicura che il termostato operi nell’intervallo di temperatura (18,5°C , 19,5°C). Quando la temperatura rilevata scende al di sotto di 18,5°C, la valvola della zona desiderata viene aperta per far passare l’acqua calda. Se invece è superiore ai 19.5°C, allora viene chiusa. In questo modo possiamo agevolmente regolare la zona notte.

Il funzionamento del termostato può essere ulteriormente sofisticato, aggiungendo una programmazione oraria. Ad esempio, potremmo voler far funzionare questa regola solo dopo le 16.00 e fino alle 6.00 del mattino del giorno dopo. Per fare questo occorre configurare un cronotermostato, usando scenari e calendario. Come prima operazione bisogna impostare il valore del modo d’uso Automatico, in modo che  termostato possa essere regolato dagli scenari.

Scenario che gestisce l'accensione/spegnimento di un termostato

Lo scenario mostrato nell’immagine accende il termostato quando esso stesso è acceso; viceversa quando è spento. Ora bisogna utilizzare il calendario per fare in modo che lo scenario si accenda ogni giorno alle 16:00 e si spenga ogni giorno alle 6.00.

Aggiunta di un cronotermostato

Dalla vista settimanale del calendario, cliccando sulla colonna del giorno corrente, sulla cella delle ore 16.00, si aggiunge un evento come nell’immagine. Lo scenario associato all’evento è quello aggiunto in precedenza; il singolo evento ha ampiezza dalle 16.00 fino alle 6.00 del giorno successivo; l’evento ha frequenza giornaliera e sarà ripetuto per sempre.

Un cronotermostato calendarizzato

Nella vista settimanale l’evento è ripetuto per ogni colonna:inizia alle ore 16.00 e termina alle 6.00 del giorno successivo. L’evento in evidenza è il prossimo che sarà eseguito a partire dalla data e ora attuale. Gli eventi in trasparenza sono utili per mostrare la ripetitività dell’evento.

Gestire scenari diversi

Come dicevamo nell’introduzione a questa guida, un sistema di domotica che sia veramente evoluto deve prevedere la possibilità di gestire diversi scenari d’uso. Ad esempio, vorremmo gestire la regolazione del riscaldamento diversamente quando ci troviamo via di casa, ad esempio in un week-end oppure se per più giorni siamo lontani da casa. Far spegnere il riscaldamento completamente è controproducente per una serie di ragioni.

  • Far crollare la temperatura in casa a temperature molto basse richiederà un investimento energetico successivo superiore.
  • Basse temperature e umidità sono la sorgente primaria di muffe, macchie alle vernici, invecchiamento precoce di abiti in pelle.
  • Al ritorno occorrerà molto tempo per ripristinare la temperatura voluta.

Supponendo di voler mantenere una temperatura di 15°C quando si è fuori casa, l’utente può banalmente impostare la temperatura dalla vista Stato dispositivi o dalla Dashboard.

Impostara la temperatura desiderata di un termostato

L’utente può impostare una temperatura quando è fuori casa

Una soluzione migliore è quella di dare all’utente la possibilità di passare dalla modalità “in casa” alla modalità “fuori casa”, senza dover modificare manualmente la temperatura desiderata e senza conoscere qual è la temperatura più adatta per fare ciò.

Uno scenario che modifica la temperatura di un termostato
Lo scenario mostrato nell’immagine imposta la temperatura del termostato a 19°C quando è acceso, e a 15°C quando è spento. Inoltre quando lo scenario è acceso, il modo è impostato con valore AUTO, in modo da poter essere regolabile dal calendario; quando è spento, il modo passa a MAN in modo che nessun evento in calendario possa agire sul termostato. Nella dashboard si può aggiungere un widget per semplificare l’azione di cambio da “dentro casa” a “fuori casa”.

Quando lo scenario è spento, il termostato regola la temperatura a 15°C; se acceso, regola la temperatua a 19°C e mette il termostato in modalità automatica

Quando lo scenario è spento, il termostato regola la temperatura a 15°C; se acceso, regola la temperatura a 19°C e mette il termostato in modalità automatica

Con una soluzione del genere si può comodamente decidere da smartphone o da PC quando si è in casa o fuori.

Evoluzioni possibili

Tutto quanto visto finora può subire delle evoluzioni pressoché infinite. Combinando l’uso di termostati, regole, scenari e calendario si possono ottenere automatismi molto più complessi.

Un’altra evoluzione possibile è la gestione degli scenari in base alle previsioni meteo. Consideriamo questa regola.

Come gestire la termoregolazione in base alle previsioni meteo.

Come gestire la termoregolazione in base alle previsioni meteo.

Questa regola non fa altro che attivare uno scenario di termoregolazione diverso se le previsioni meteo prevedono una giornata di sole con una temperatura maggiore di 15°C. Non è questa una vera gestione intelligente della domotica?

Altre evoluzioni implicano l’uso di zone diverse, caldaie diverse, ecc. Ma per queste si rimanda agli scenari concreti. L’importante è sapere che non esistono limiti alle applicazioni possibili che un moderno e avanzato sistema di domotica wireless può offrire.