IT202100025595A1 - Impianto radiante perfezionato - Google Patents

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Description

DOMANDA DI BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO:
?IMPIANTO RADIANTE PERFEZIONATO?
CAMPO DELL?INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce al campo tecnico degli impianti di riscaldamento (heating) e/o raffrescamento (cooling) di ambienti chiusi tramite pannelli radianti alimentati da fluidi termovettori quale l?acqua.
STATO DELLATECNICA
Negli impianti radianti, i pannelli a pavimento vengono utilizzati per innalzare e/o abbassare la temperatura ambiente al fine di raggiungere la temperatura obiettivo impostata dall?utente finale.
La temperatura ambiente, impostata dall?utente finale tipicamente tramite un programmatore orario giornaliero/settimanale, pu? essere un valore fisso utilizzato nel corso delle 24h come anche un valore che cambia durante le 24h ed in funzione dei giorni della settimana.
I pannelli a pavimento offrono il vantaggio di poter distribuire il calore/freddo in modo uniforme in tutta la superficie delle stanze, ad esempio nelle abitazioni, minimizzando i moti convettivi che generano discomfort nel caso di impianti a termosifoni (per il solo modo heating) e fan coil (per il modo heating e cooling) e la relativa non omogeneit? della temperatura nelle stanze.
Gli svantaggi degli impianti che utilizzano pannelli radianti a pavimento sono molteplici e saranno di seguito discussi.
In modo heating/cooling la potenza che pu? essere emessa dal pavimento ? limitata a dei valori massimi per evitare di scaldare/freddare troppo i piedi.
Inoltre, sempre in modo heating/cooling, l?alta inerzia termica del massetto rende i tempi di risposta molto lunghi (possono essere necessari alcuni giorni per scaldare un?abitazione quando l?impianto a pavimento ? stato spento a lungo).
L?alta inerzia pu? provocare problemi di regolazione della temperatura ambiente, in quanto, specie in abitazione con bassa inerzia, tipiche nella nuova edilizia, si possono generare dei fenomeni di oscillazione della temperatura ambiente intorno alla temperatura impostata.
Il problema dell?alta inerzia termica viene oggi risolto o con impianti a pavimento con spessore ridotto del massetto o addirittura a secco, quindi con inerzia minimizzata, oppure tramite l?impiego di sistemi radianti a soffitto o parete come alternativa o in aggiunta ai pannelli a pavimento.
D?altra parte, impianti di questo tipo sono molto pi? costosi dell?impianto a pavimento con alta inerzia.
Per quanto riguarda specificatamente il modo cooling, il raffrescamento a pavimento (o a soffitto/parete) comporta la diminuzione della temperatura della superficie radiante fino al punto tale che sulla superficie stessa possa condensare l?umidit? contenuta nell?aria delle stanze.
Per evitare ci?, ? necessario installare nell?abitazione dei sensori di umidit? che comandino l?accensione di uno o pi? deumidificatori in modo da garantire che l?umidit? nelle varie stanze non superi il valore di condensazione (mantenendo ovviamente un certo margine di sicurezza).
Sempre pi? spesso, per ridurre il costo dell?impianto, semplificarne la gestione e ridurre il tempo di risposta in modo cooling, viene utilizzato l?impianto a pavimento per il modo heating e fan coil per il modo cooling.
Ad esempio, possono essere utilizzati uno o pi? fan coil in una stessa stanza comandati da un sensore di temperatura ambiente (con/senza programmazione giornaliera/settimanale) in funzione della dimensione della stanza per un suo rapido raffrescamento.
Esistono anche soluzioni che prevedono l?impiego di un solo fan coil a servizio di molteplici stanze grazie ad uscite canalizzate del fan coil.
Lo svantaggio di queste soluzioni a fan coils ? che si hanno a disposizione due sistemi di emissione (a pavimento/soffitto/parete, detti nella presente descrizione anche pannelli radianti o impianto radiante, e a fan coil) che vengono usati in modo disaccoppiato (i fan coil per cooling e i sistemi radianti per l?heating) rinunciando quindi ai vantaggi dei relativi sistemi di emissione (fan coil: rapidit?; pavimento: uniformit? del comfort).
Inoltre, nel caso di autoconsumo di energia fotovoltaica PV, in modo cooling, l?uso dei soli fan coil non permette di immagazzinare energia termica nel pavimento, limitando quindi la possibilit? di autoconsumo.
Nel caso in cui si utilizzino sensori di temperatura ambiente, con relativi attuatori, per aprire/chiudere serrande aria per permettere o no l?ingresso di aria nelle singole stanze, i sistemi che operano indipendentemente l?uno dagli altri diventano addirittura tre con evidenti problemi in termini di costi e gestione.
Scopo della presente invenzione ?, pertanto, risolvere almeno parzialmente i suddetti inconvenienti.
DESCRIZIONE SOMMARIA DELL?INVENZIONE
L?invenzione raggiunge lo scopo con un impianto radiante per il riscaldamento e/o il raffrescamento di ambienti comprendente almeno una fonte termica in grado di riscaldare e/o raffrescare un fluido termovettore, tipicamente l?acqua, pannelli radianti in collegamento fluidodinamico con la fonte termica per ricevere il fluido termovettore tramite almeno un primo condotto di mandata, tali pannelli radianti essendo configurati per riscaldare e/o raffrescare l?ambiente in cui sono atti ad essere collocati per irraggiamento termico. L?impianto ulteriormente comprende almeno un fan coil in collegamento fluidodinamico con la fonte termica per ricevere il fluido termovettore tramite almeno un secondo condotto di mandata, mezzi di attivazione dell?almeno un fan coil e una unit? di controllo dell?impianto in comunicazione con la fonte termica, i mezzi di attivazione e configurata per pilotare i mezzi di attivazione del o dei fan coils in aggiunta o in alternativa al riscaldamento/raffrescamento a pannelli radianti.
I mezzi di attivazione possono vantaggiosamente comprendere mezzi di attivazione dei ventilatori dei fan coils e/o mezzi di interdizione o deviazione del flusso di mandata verso, o di ritorno da, i fan coils, come, ad esempio, valvole di zona, sistemi di distribuzione multizona con separatore idraulico, circolatori di mandata, valvole miscelatrici, valvole a due o tre vie disposte internamente ai fan coils.
I fan coil possono essere dotati di una propria elettronica di controllo dotata di comunicazione bus, che gestisce tutti i sensori ed attuatori del fan coil stesso, inclusi i mezzi di attivazioni dei ventilatori e valvole a due o tre vie per l?interdizione o deviazione del flusso del fluido termovettore all?interno di essi.
In pratica pannelli radianti e fan coils sono utilizzati insieme in maniera integrata e sinergica. Ci? consente di vantaggiosamente raggiungere i seguenti obiettivi:
- Raggiungere la temperatura ambiente obiettivo in breve tempo dopo una fase di spegnimento dell?impianto a pavimento (sia in modo heating che in modo cooling), usando i fan coil contemporaneamente all?impianto radiante.
- Ripristinare velocemente la temperatura ambiente setpoint dopo uno spegnimento per isteresi di OFF attorno al setpoint usando i fan coil contemporaneamente all?impianto radiante.
- Usare i fan coil in modo heating senza usare l?impianto a pavimento, ad esempio durante le mezze stagioni in cui non ha senso riscaldare l?impianto radiante per poche ore (data la sua inerzia), considerando che il brutto tempo dura solo uno o pochi giorni (l?inverno non ? ancora arrivato o la primavera sta arrivando).
- Usare sia i fan coil che l?impianto a pavimento in modo cooling per avere sia un?alta velocit? di risposta che un maggior comfort per assenza di movimento d?aria fredda.
Inoltre, sempre in modali? cooling, pu? essere data precedenza all?utilizzo dei fan coil in modo da garantire sia un veloce raffreddamento che una deumidificazione dell?ambiente evitando cos? l?impiego di complessi e costosi deumidificatori.
Quando la temperatura ambiente ? scesa nell?intorno di un valore soglia rispetto al valore di setpoint (es. 0.5K) per effetto dell?azione dei fan coil, pu?, infatti, essere vantaggiosamente aperto anche il flusso di acqua verso l?impianto radiante, ad esempio, miscelando la temperatura di mandata col ritorno in modo da limitare, in funzione del grado di umidit? misurato da opportuni sensori nelle singole stanze, la temperatura dell?acqua inviata all?impianto radiante, cos? da non generare il fenomeno della condensa sulla superficie radiante (ovvero il setpoint di mandata calcolato dalla termoregolazione viene limitato da un altro valore calcolato in funzione dell?umidit? misurata nelle stanze).
La deumidificazione pu? essere ottenuta anche con fan coil e impianto a pavimento funzionanti in parallelo purch? sia mantenuto il vincolo che la temperatura dell?acqua inviata all?impianto a pavimento sia limitata, ad esempio, con l?uso di una valvola miscelatrice in modo da non generare condensazione su di esso, in funzione dell?umidit? misurata da un sensore nell?ambiente.
Le ulteriori caratteristiche ed i perfezionamenti sono oggetto delle sottorivendicazioni.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l?ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate, in cui:
La Fig.1 mostra lo schema a blocchi di un impianto radiante secondo l?arte nota. La Fig. 2 mostra lo schema a blocchi di un impianto radiante secondo una forma attuativa dell?invenzione
Le Fig. 3 mostra una esemplificazione dello schema della figura precedente con evidenziati i mezzi di interdizione del flusso e/o di attivazione dei fan coil controllati da una centralina elettronica.
La seguente descrizione di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in diversi disegni identificano gli stessi elementi o elementi simili. La seguente descrizione dettagliata non limita l'invenzione. L'ambito dell'invenzione ? definito dalle rivendicazioni allegate.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE
Con riferimento alla Fig.1, un impianto radiante 1 tipicamente comprende: una fonte termica 101 quale una caldaia, ad esempio a condensazione, una pompa di calore, un chiller, uno scaldaacqua o simili dispositivi in grado di trasferire energia termica ad un fluido termovettore, tipicamente acqua;
tubazioni 201, singole o sotto forma di pannelli, installate sotto il pavimento, in particolare su pannelli isolanti collocati sulla parte strutturale dell?edificio e massetto in calcestruzzo atte a ricevere il fluido termovettore e scambiare energia termica con l?ambiente sovrastante per irraggiamento termico;
collettori di distribuzione 301 che ricevono il fluido termovettore dalla fonte termica 101 per la distribuzione del fluido termovettore verso le tubazioni radianti 201 tramite condotti di mandata 401;
collettori di ritorno 501 che provvedono a reinviare alla fonte termica 101 il fluido termovettore in uscita dalle tubazioni radianti 201 tramite condotti di ritorno 601.
Ulteriori componenti possono essere presenti come miscelatori in grado di miscelare il fluido di mandata con quello di ritorno per ottenere una migliore regolazione della temperatura ambiente (non mostrati in figura).
In alcune configurazioni note, i collettori, tipicamente quelli di ritorno, possono contenere delle testine termoelettriche che agiscono da attuatori per valvole di interdizione del flusso da/verso le tubazioni radianti. Ci? pu? essere usato per attivare/disattivare una parte o l?intero impianto radiante sulla base di un comando elettrico proveniente da una centralina di controllo. Ci? risulta particolarmente vantaggioso nell?ambito della presente invenzione per regolare il flusso di fluido termovettore verso l?impianto radiante indipendentemente dal flusso di fluido in uscita dalla fonte termica che pu? cos? essere indirizzato, in tutto o in parte, verso uno o pi? ventilconvettori, comunemente denominati fan coils, senza dover agire sulla fonte termica stessa.
La Fig. 2 mostra una forma attuativa della presente invenzione in cui l?impianto radiante descritto con riferimento alla Fig. 1 ? integrato con uno o pi? fan coils 202 che ricevono il fluido termovettore dalla stessa fonte termica 101 che alimenta le tubazioni radianti.201. La figura mostra a titolo esemplificativo non limitativo una configurazione in cui sono utilizzati collettori di mandata 302 e di ritorno 502 diversi da quelli del circuito radiante. Pi? alternative sono possibili. Ad esempio possono essere impiegate una o pi? uscite dei condotti di distribuzione e/o di ritorno del sistema radiante per pilotare il o i fan coil con o senza valvole di interdizione del flusso oppure possono essere previsti circuiti di distribuzione dedicati che prelevano il fluido da una uscita dei collettori di distribuzione a sua volta connessi con un collettore di distribuzione del fluido termovettore a uno o pi? fan coil in cascata o direttamente da un tubo di mandata della fonte energetica. Lo stesso per quanto riguarda il flusso di ritorno. Possono essere usati i medesimi collettori di ritorno dell?impianto radiante o circuiti collettori dedicati eventualmente in connessione diretta con la fonte energetica.
In una configurazione alternativa possono essere usati dei collettori di mandata/ritorno sui quali vengono montate valvole di zona, oppure dei separatori idraulici a valle dei quali sono montati dei circolatori di rilancio, uno per zona, ed eventualmente valvole miscelatrici e poi, nel caso in cui una zona si suddivisa in stanze, un collettore con valvole di zona per ciascuna stanza.
Qualunque sia la configurazione adottata, il risultato ? la possibilit? di indirizzare il fluido termovettore verso tutte o parte delle tubazioni radianti e/o verso tutti o parte dei fan coils previsti in aggiunta o in alternativa all?impianto radiante e corrispondentemente riportare il fluido termovettore in uscita dalle tubazioni radianti e/o dai fan coils verso la fonte energetica per chiudere il circuito.
L?integrazione dell?impianto radiante con quello a fan coil ? resa possibile dall?impiego di una centralina comune, detta nella presente descrizione anche regolatore della HHP, che colloquia con entrambi gli impianti per pilotarne in modo coordinato l?attivazione/disattivazione. Ad esempio la centralina pu? essere configurata per eseguire una delle seguenti operazioni: attivare sia i fan coil che l?impianto radiante in modalit? heating (con l?opzione di spegnere i fan coil o l?impianto radiante quando la temperatura ambiente ha superato un dato valore soglia rispetto ad un valore di setpoint), attivare i fan coil in modo heating mantenendo disattivato l?impianto radiante, attivare l?impianto radiante in modo heating mantenendo disattivati i fan coil, attivare inizialmente i fan coil in modalit? heating e, successivamente al raggiungimento di una temperatura di soglia, attivare l?impianto radiante in modalit? heating in aggiunta o in alternativa ai fan coil quando la temperatura ambiente ha superato un dato valore soglia rispetto ad un valore di setpoint; attivare sia i fan coil che l?impianto radiante in modo cooling (con l?opzione di spegnere i fan coil o l?impianto radiante quando la temperatura ambiente ? scesa al di sotto di un dato valore soglia rispetto ad un valore di setpoint), attivare inizialmente i fan coil in modalit? cooling e successivamente attivare anche l?impianto radiante in modalit? cooling quando la temperatura ambiente ? scesa al di sotto di un valore soglia rispetto ad un valore di setpoint, attivare solo l?impianto radiante in modalit? cooling con l?obiettivo di controllare la temperatura ambiente, attivare solo i fan coil in modalit? cooling col solo obiettivo di controllare l?umidit? ambiente nell?intorno del setpoint assegnato.
Ogni volta che viene attivato l?impianto radiante in modo cooling, ? necessario limitare la temperatura di mandata in funzione del valore di umidit? letto nelle varie stanze per evitare la formazione di condensa sulla superficie dell?impianto radiante. Ci? pu? essere fatto utilizzando i fan coil in modo cooling come sopra esposto.
La Fig. 3 mostra in forma esemplificata la connessione fra centrale termica 101 e tubazioni radianti / fan coils per il tramite dell?interposizione degli elementi indicati con il riferimento 103, 103?. Si tratta di valvole controllabili elettronicamente che possono essere indifferentemente posizionate sul circuito di mandata e/o di ritorno di ciascuna tubazione radiante e fan coil o su parte di esse per consentire il controllo della distribuzione del fluido termovettore in modo capillare da parte della centralina che sottende al funzionamento dell?impianto indicata in figura con il riferimento 104.
In aggiunta o in alternativa alle valvole di interdizione del flusso, sul circuito dei fan coils possono essere previsti dei mezzi di attivazione in grado di interdire il funzionamento dei fan coils indipendentemente dal flusso del fluido termovettore. Es. i fan coils possono integrare al loro interno una valvola di intercettazione (2 vie o 3 vie) in modo da interrompere (2 vie) o deviare (3 vie) il flusso del fluido termovettore. Tali valvole di intercettazione possono essere controllate dalla elettronica di controllo dei fan coil stessi, in funzione delle informazioni/comandi ricevuti via bus dalla centralina di controllo 104.
In particolare, poich? i fan coils tipicamente comprendono uno scambiatore aria/fluido termovettore e un ventilatore atto a convogliare aria dall?ambiente verso lo scambiatore e, quindi, nuovamente verso l?ambiente dopo lo scambio termico con il fluido termovettore, i mezzi di attivazione del o dei fan coils possono essere degli interruttori elettronici o elettromeccanici che interrompono il circuito elettrico di alimentazione di detti ventilatori e pi? in generale ne impostano il numero di giri.
La comunicazione fra centralina e valvole nonch? mezzi di pilotaggio dei ventilatori dei fan coil ? vantaggiosamente a bus, ad esempio sfruttando tecniche di indirizzamento note agli esperti del ramo.
Possono essere presente dei sensori di temperatura e/o di umidit? 105 in ogni ambiente interfacciati con la centralina 104 in modo che la stessa centralina possa effettuare un controllo continuo dei parametri di funzionamento dell?impianto.
In particolare, l?impiego di fan coils impostabili centralmente consente di risolvere il problema della formazione di umidit? senza dover ricorrere all?impiego di costosi deumidificatori.
Quando viene rilevata dai sensori un?umidit? maggiore del setpoint assegnato alla singola stanza/zona, la HHP genera acqua con temperatura adeguata alla deumidificazione attraverso fan coil ed attiva il fan coil di riferimento, ad esempio modulando i giri del suo ventilatore. Le logiche di modulazione del ventilatore possono essere di qualsivoglia tipo. In una forma attuativa, i giri del ventilatore sono impostati in funzione del delta fra umidit? misurata e setpoint, in modo da minimizzare il rumore (quando non necessario andare ad alto numero di giri) ma utilizzando la massima portata d?aria quando si presenta un elevato bisogno di deumidificazione.
Tramite l?impiego di una valvola miscelatrice ? possibile evitare che la temperatura dell?acqua inviata al pavimento sia troppo bassa cos? da generare condensa senza la necessit? di interrompere l?invio di acqua fredda all?impianto a pavimento come avviene nelle installazioni secondo l?arte nota.
In una configurazione vantaggiosa sono previsti un separatore idraulico, valvole miscelatrici, pompe di rilancio (una valvola miscelatrice ed una pompa di rilancio per ogni zona con la stessa temperatura) per le zone servite dalle tubazioni radianti 201 cos? da garantire che in modalit? cooling la temperatura del fluido termovettore inviato alle tubazioni radianti 201 sia pi? alta della temperatura del fluido termovettore inviato ai fan coil 202, ad esempio 7?C per i fan coils e 18?C per l?impianto radiante a pavimento).
In questo modo viene quindi data continuit? alla funzione di raffrescamento, anzi, visto che i fan coil oltre a deumidificare raffreddano anche, viene velocizzata l?azione di raffrescamento dell?ambiente, oltre a fornire un brevissimo tempo di reazione all?avviamento dell?impianto (cosa non possibile con l?elevata inerzia dell?impianto a pavimento, meno sentito il problema con sistemi radianti a soffitto/parete/pavimento a secco).
Il fan coil ? un oggetto molto meno costoso di un deumidificatore, inoltre, non avendo un compressore ? molto meno rumoroso e necessita di scarsissima manutenzione rispetto al deumidificatore.
Riassumendo, i vantaggi indotti dall?uso di fan coil rispetto a deumidificatori con compressore sono:
- Minor costo dei fan coil rispetto al deumidificatore
- Minor costo di manutenzione
- Minore rumorosit?
- Maggiore velocit? di deumidificazione (maggiore potenza erogabile in modo latente)
Maggiore velocit? nel raggiungimento della temperatura ambiente setpoint in modo heating grazie al minor tempo di risposta dei fan coil rispetto all?impianto radiante-Maggiore velocit? nel raggiungimento della temperatura ambiente setpoint in modo cooling grazie alla capacit? di generare potenza frigorifera sensibile mentre avviene anche la deumidificazione
- Mentre avviene la deumidificazione viene garantita la continuit? del raffrescamento a pavimento
- Unica interfaccia utente per impostazione di temperatura ed umidit? con conseguente migliore usabilit? e estetica
- L?impiego di fan coil e sensori ambiente connessi con bus al regolatore determina minor costo e maggiore semplicit? dei cablaggi con possibilit? di gestire il controllo e la diagnostica da remoto per tutto il sistema (connettivit?).
La struttura integrata impianto radiante / fan coil risulta anche particolarmente vantaggiosa quando impiegata in combinazione con un impianto fotovoltaico.
In questa tipologia di impianti, uno o pi? pannelli fotovoltaici convertono la luce solare in corrente elettrica continua. Tramite convertitori, la corrente continua viene trasformata in alternata per essere impiegata come fonte di energia da affiancare all?energia proveniente dalle linee elettriche di distribuzione in bassa tensione.
Il funzionamento ottimale di un impianto fotovoltaico prevede l?utilizzo di tutta o gran parte dell?energia generata che altrimenti verrebbe dispersa verso la linea elettrica principale.
Negli impianti tradizionali, quando ? disponibile potenza in surplus generata da un impianto fotovoltaico, la temperatura ambiente e/o quella di mandata sono tipicamente variate per consentire un maggiore stoccaggio di energia termica nell?impianto aumentando la frequenza del compressore della pompa di calore ed eventualmente, se l?utente le ha abilitate tramite opportuno parametro, accendendo le resistenze elettriche di back-up/boost per consumare tale surplus.
Quando la pompa di calore e le resistenze non riescono per? ad assorbire tutta la potenza in surplus, in quanto la potenza termica dissipabile dall?impianto radiante ? inferiore alla potenza termica generata dalla pompa di calore, la frequenza del compressore non pu? raggiungere il suo massimo e le resistenze non possono essere accese con un incremento di energia esportata verso la rete.
Grazie alla possibilit? di poter agire indipendentemente sull?impianto radiante e sui fan coil, l?impianto secondo l?invenzione ? particolarmente adatto per gestire simili situazioni di surplus di energia e, pi? in generale, l?autoconsumo ottimale da fotovoltaico. Nello specifico:
In modo Heating
Se la potenza dissipabile attraverso l?impianto radiante e/o nel buffer (se presente), pur aumentando il setpoint della temperatura ambiente e/o della temperatura di mandata del fluido termovettore e/o della temperatura di setpoint del buffer, non fosse sufficiente ad assorbire tutta la potenza esportata verso la rete, e cio? se la frequenza del compressore della fonte termica a pompa di calore non ? al valore massimo o, se con compressore al valore massimo non sono state accese le resistenze elettriche di back-up/boost, possono essere attivati anche i fan coil insieme all?impianto radiante, in modo da poter dissipare verso l?ambiente maggiore potenza e quindi regolare il compressore a potenza massima; se poi, mentre sono accesi i fan coil in questa modalit?, le condizioni di temperatura del fluido termovettore permettessero di aumentare i giri del compressore o, con compressore a giri massimi, fosse possibile accendere le resistenze elettriche senza superare le condizioni di spegnimento sul setpoint di mandata, tali azioni posso essere vantaggiosamente intraprese (in modo da massimizzare la quantit? di energia termica nell?impianto radiante).
Ci? ? possibile fino a quando la temperatura ambiente e/o la temperatura di mandata del fluido termovettore non supera il valore di setpoint impostato per la fase di autoconsumo (con opportuna isteresi di spegnimento).
Il setpoint di temperatura ambiente pu? essere impostato singolarmente per ciascuna stanza con/senza programmazione giornaliera/settimanale su pi? livelli di temperatura.
Nel caso di potenza fotovoltaica maggiore rispetto al consumo della casa, al fine di avviare il generatore in modo heating cos? che esso consumi tale eccesso di produzione di potenza elettrica da fonte rinnovabile, il setpoint ambiente per le varie stanze pu? essere considerato con diversi approcci:
- Sommare al setpoint attuale un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore;
- Equiparare il setpoint attuale ad un valore di temperatura max, impostabile dall?utente e/o dall?installatore, raggiungibile durante la fase di autoconsumo (con le relative isteresi di accensione e spegnimento);
- Equiparare il setpoint attuale al valore di temperatura del periodo comfort, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta (con le relative isteresi di accensione e spegnimento);
- Equiparare il setpoint attuale al valore di temperatura del periodo comfort sommando ad esso un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta (con le relative isteresi di accensione e spegnimento).
In alternativa o in aggiunta alle azioni qui sopra descritte per il setpoint ambiente, pu? essere aumentato il setpoint della temperatura di mandata dell?impianto, sommando al setpoint attuale un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore
In modo Cooling
In questa modalit?, viene data precedenza all?utilizzo dei fan coil per assorbire potenza termica generata dalla pompa di calore mentre usa potenza fotovoltaica esportata, detta potenza di surplus (ci? in modo da garantire un veloce raffreddamento e deumidificazione dell?ambiente).
Se il compressore non riesce ad andare a potenza massima (perch?, pur non assorbendo tutta la potenza di surplus, ? stato raggiunto il setpoint di mandata dell?acqua) allora viene aperto anche il flusso di acqua verso l?impianto radiante, miscelando la temperatura di mandata col ritorno e/o regolando la portata dell?impianto radiante in modo da assorbire solo la potenza fotovoltaica ancora esportata; se anche facendo questo il compressore non riesce ad andare a potenza massima, la frequenza del compressore viene limitata ad un valore inferiore alla frequenza massima in modo che venga assorbita tutta la potenza di surplus, fermo restando che il sistema di regolazione del generatore ne varia il valore al fine di raggiungere il setpoint della temperatura di mandata del fluido termovettore.
In un?altra configurazione, viene data la precedenza all?utilizzo dell?impianto radiante rispetto ai fan coil per assorbire potenza termica generata dalla pompa di calore mentre usa potenza fotovoltaica esportata in modo da sfruttare per prima la massa di accumulo termico dell?impianto radiante stesso.
La temperatura dell?acqua inviata all?impianto radiante pu? essere limitata verso il basso dal grado di umidit? misurato da opportuni sensori nelle singole stanze in modo da non generare il fenomeno della condensa sulla superficie radiante (ovvero il setpoint di mandata calcolato dalla termoregolazione viene limitato da un altro valore calcolato in funzione dell?umidit? misurata nelle stanze).
Ci? ? possibile fino a quando la temperatura ambiente non diventa inferiore al valore di setpoint impostato per la fase di autoconsumo (con opportuna isteresi di accensione e di spegnimento).
La possibilit? immagazzinare energia termica in modo Cooling nell?impianto a pavimento, in parallelo con l?uso dei fan coil per immagazzinare energia termica nell?aria ed indirettamente nelle masse termiche lambite dall?aria (es pareti, mobili, parte superficiale del pavimento), permette i seguenti vantaggi:
- aumentare considerevolmente la quantit? di energia accumulabile nell?impianto e quindi aumentare la percentuale di autoconsumo da PV;
- usare l?inerzia termica dell?impianto radiante (specialmente di quello a pavimento ad alta inerzia) per rilasciare l?energia accumulata nelle ore successive alla disponibilit? di eccesso di potenza fotovoltaica e quindi nelle ore notturne, permettendo quindi all?utente di mantenere la casa fresca anche durante la notte senza dover accendere i fan coil (a meno della necessit? di deumidificazione) e quindi limitando la rumorosit? e massimizzando il comfort.
Nel caso di potenza fotovoltaica maggiore rispetto al consumo della casa, al fine di avviare il generatore in modo cooling cos? che esso consumi tale eccesso di produzione di potenza elettrica da fonte rinnovabile, il setpoint ambiente per le varie stanze pu? essere considerato con diversi approcci:
- Sottrarre al setpoint attuale un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore;
- Equiparare il setpoint attuale ad un valore di temperatura min raggiungibile durante la fase di autoconsumo (con le relative isteresi di accensione e spegnimento);
- Equiparare il setpoint attuale al valore di temperatura del periodo comfort, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta (con le relative isteresi di accensione e spegnimento);
- Equiparare il setpoint attuale al valore di temperatura del periodo comfort sottraendo ad esso un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta (con le relative isteresi di accensione e spegnimento.
In alternativa o in aggiunta alle azioni qui sopra descritte per il setpoint ambiente, pu? essere ridotto il setpoint della temperatura di mandata dell?impianto, sottraendo al setpoint attuale un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore.
In un impianto con un sistema di ventilazione con/senza recupero di calore, provvisto di uno scambiatore di calore in grado di riscaldare/raffreddare l?aria distribuita nelle varie stanze, il controllo pu? essere applicato secondo quanto sopra descritto, in quanto la distribuzione di aria calda/fredda attraverso il sistema di ventilazione ? un?equivalente dell?uso dei fan coil, soprattutto se ? possibile regolare, con opportune serrande aria, la quantit? d?aria che viene immessa nelle singole stanze e ancora pi? efficacemente se utilizza quando descritto nella domanda di brevetto italiana depositata con il n.102019000005292.
In una qualsiasi tipologia di impianto in grado di svolgere il servizio heating e/o cooling, l?utente e/o il tecnico possono impostare una modalit? di funzionamento tale che il sistema di controllo usi solamente potenza PV che altrimenti verrebbe esportata.
Nella modalit? ?autoconsumo standard? la temperatura ambiente viene modificata come sopra descritto (setpoint ambiente viene aumentato/diminuito a seconda che il generatore si trovi in modo heating/cooling), e, di conseguenza, il sepoint impostato dall?utente finale (in assenza di eccesso di produzione PV) viene sempre garantito.
Invece, nella modalit? ?solo autoconsumo?, la temperatura ambiente non viene regolata dal setpoint impostato dall?utente finale, ma dalla disponibilit? di energia fotovoltaica autoprodotta e che verrebbe altrimenti esportata verso la rete. Ovvero il generatore viene avviato non in base al setpoint ambiente richiesto dall?utente ma solo quando c?? disponibilit? di potenza fotovoltaica di surplus.
Se la produzione di potenza fotovoltaica non fosse sufficiente a scaldare/raffrescare l?ambiente fino al setpoint richiesto dall?utente finale, esso potr? bypassare la modalit? di regolazione sopra descritta e reimpostare il controllo dell?HHP in funzione del setpoint ambiente o in modalit? ?autoconsumo standard? (ci? pu? essere fatto in varie modalit?, es solo per riportare raggiungere la temperatura ambiente una sola volta, dopodich? il sistema ritorna in modalit? ?solo autoconsumo?, oppure per un tempo, es max 3h, oppure fino ad un valore massimo di costo dell?energia elettrica consumata in quel giorno per le funzioni di Heating/Cooling/DHW).

Claims (25)

RIVENDICAZIONI
1. Impianto per il riscaldamento e/o il raffrescamento di ambienti comprendente almeno una fonte termica (101) in grado di riscaldare e/o raffrescare un fluido termovettore, tipicamente l?acqua, pannelli radianti (201) in collegamento fluidodinamico con la fonte termica (101) per ricevere il fluido termovettore tramite almeno un primo condotto di mandata (401), detti pannelli radianti (201) essendo configurati per riscaldare e/o raffrescare l?ambiente in cui sono atti ad essere collocati per irraggiamento termico, caratterizzato dal fatto di ulteriormente comprendere almeno un fan coil (202) in collegamento fluidodinamico con la fonte termica (101) per ricevere il fluido termovettore tramite almeno un secondo condotto di mandata (402), mezzi di attivazione (103) dell?almeno un fan coil (202), sensori di umidit? e/o temperatura (105) e una unit? di controllo (104) dell?impianto in comunicazione con la fonte termica (101), i mezzi di attivazione (103) ed i sensori e configurata per pilotare i mezzi di attivazione (103) del o dei fan coils (202), direttamente o per il tramite degli stessi fan coils (202), cos? da ottenere un effetto di riscaldamento e/o raffrescamento in alternativa o in aggiunta all?effetto di riscaldamento e/o raffrescamento indotto dai pannelli radianti (201).
2. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui i fan coils (202) comprendono uno scambiatore aria/fluido termovettore e un ventilatore atto a convogliare aria dall?ambiente verso lo scambiatore e, quindi, nuovamente verso l?ambiente dopo lo scambio termico con il fluido termovettore, i mezzi di attivazione (103) del o dei fan coils (202) comprendendo mezzi di attivazione di detti ventilatori.
3. Impianto secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i mezzi di attivazione (103) del o dei fan coils (202) comprendono mezzi di interdizione del flusso di mandata verso il o i fan coils (202) in comunicazione con l?unit? di controllo (104), la quale unit? di controllo ? configurata per consentire/interdire il flusso del fluido termovettore di mandata verso il o i fan coils (202) in alternativa o in aggiunta al flusso di mandata verso le tubazioni radianti (201).
4. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi di attivazione (103) dei fan coils (202) comprendono mezzi di interdizione o deviazione del flusso, quali, ad esempio, valvole a due o tre vie, integrati nei fan coils e controllati da una elettronica presente nei fan coils (202) sulla base di comandi di attuazione inviati dalla unit? di controllo (104) ai fan coils (202),
5. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui sono previsti mezzi di attivazione (103) dei pannelli radianti (201) in comunicazione con l?unit? di controllo (104).
6. Impianto secondo la rivendicazione 5, in cui i mezzi di attivazione dei pannelli radianti comprendono mezzi di interdizione (103) del flusso del fluido termovettore verso, o da, almeno parte dei pannelli radianti (201), detti mezzi di interdizione essendo in comunicazione con l?unit? di controllo (104), la quale unit? di controllo ? configurata per consentire/interdire il flusso di mandata verso, o di ritorno da, almeno parte dei pannelli radianti (201).
7. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui sono previsti un separatore idraulico, valvole miscelatrici, pompe di rilancio per le zone servite dai pannelli radianti (201) cos? da garantire che in modalit? cooling la temperatura del fluido termovettore inviato ai pannelli radianti (201) sia pi? alta della temperatura del fluido termovettore inviato ai fan coil (202).
8. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui l?unit? di controllo (104) ? configurata per eseguire una delle operazioni selezionate dal gruppo che consiste in: attivare sia i fan coil che l?impianto radiante in modalit? heating opzionalmente spegnendo i fan coil o l?impianto radiante quando la temperatura ambiente ha superato un dato valore soglia rispetto ad un valore di setpoint, attivare i fan coil in modo heating mantenendo disattivato l?impianto radiante, attivare l?impianto radiante in modo heating mantenendo disattivati i fan coil, attivare inizialmente i fan coil in modalit? heating e, successivamente al raggiungimento di una temperatura di soglia, attivare l?impianto radiante in modalit? heating in aggiunta o in alternativa ai fan coil quando la temperatura ambiente ha superato un dato valore soglia rispetto ad un valore di setpoint; attivare sia i fan coil che l?impianto radiante in modo cooling opzionalmente spegnendo i fan coil o l?impianto radiante quando la temperatura ambiente ? scesa al di sotto di un dato valore soglia rispetto ad un valore di setpoint, attivare inizialmente i fan coil in modalit? cooling e successivamente attivare anche l?impianto radiante in modalit? cooling quando la temperatura ambiente ? scesa al di sotto di un valore soglia rispetto ad un valore di setpoint, attivare solo l?impianto radiante in modalit? cooling per controllare la temperatura ambiente, attivare solo i fan coil in modalit? cooling per controllare l?umidit? ambiente nell?intorno del setpoint assegnato.
9. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui l?unit? di controllo ? configurata per impostare una temperatura del fluido termovettore adeguata alla deumidificazione e attivare i corrispondenti fan coil (202) quando viene rilevata dai sensori (105) un?umidit? maggiore del setpoint assegnato.
10. Impianto secondo la rivendicazione 9, in cui l?unit? di controllo ? configurata per modulare i giri del ventilatore dei fan coil in funzione della differenza fra umidit? misurata e setpoint impostando valori elevati di portata d?aria solo quando si presenta un elevato bisogno di deumidificazione cos? da minimizzare il rumore dei ventilatori.
11. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di essere un impianto a pompa di calore alimentato da energia elettrica proveniente almeno in parte da un impianto fotovoltaico, in cui la centralina (104) ? configurata per attivare i fan coil (202) quando l?impianto radiante (201) non ? in grado di assorbire la potenza esportata verso la rete dall?impianto fotovoltaico o viceversa attivare l?impianto radiante quando i fan coil non sono in grado di assorbire interamente la potenza esportata dall?impianto fotovoltaico.
12. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui la centralina (104) ? configurata per attivare i fan coil (202) quando la frequenza del compressore non pu? raggiungere il suo massimo e, in modo heating, se il compressore ? a frequenza massima e le resistenze non possono essere accese perch? la potenza termica dissipabile dall?impianto radiante ? inferiore alla potenza termica generata dalla pompa di calore.
13. Impianto secondo la rivendicazione 11, in cui la centralina (104) ? configurata per attivare l?impianto radiante (201) quando la frequenza del compressore non pu? raggiungere il suo massimo e, in modo heating, se il compressore ? a frequenza massima e le resistenze non possono essere accese perch? la potenza termica dissipabile dai fan coil ? inferiore alla potenza termica generata dalla pompa di calore.
14. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 13, in cui, se la potenza dissipabile attraverso l?impianto radiante e/o nel buffer, se presente, pur aumentando, in modo heating, o diminuendo, in modo cooling, il setpoint della temperatura ambiente e/o della temperatura di mandata del fluido termovettore e/o la temperatura di setpoint del buffer non fosse sufficiente ad assorbire tutta la potenza esportata verso la rete e cio? se la frequenza del compressore della fonte termica a pompa di calore non ? al valore massimo o, se con compressore al valore massimo ed in modalit? heating non sono state accese le resistenze elettriche di backup/boost, la centralina (104) ? configurata per attivare anche i fan coil insieme all?impianto radiante in modo da poter dissipare verso l?ambiente maggiore potenza e quindi regolare il compressore a potenza massima e, se in modo heating, e se l?utente le ha abilitate tramite opportuno parametro, accendere le resistenze elettriche, sempre nel rispetto della temperatura di setpoint di mandata.
15. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 14, in cui, nel caso di eccesso di produzione di potenza elettrica da fonte rinnovabile, se la fonte termica si trova in modo heating, la centralina ? configurata per impostare il setpoint ambiente e/o di mandata e/o del buffer, se presente, con le relative isteresi di accensione e spegnimento, secondo una delle seguenti opzioni:
- Sommare al setpoint un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore;
- Equiparare il setpoint ad un valore di temperatura max, impostabile dall?utente e/o dall?installatore, raggiungibile durante la fase di autoconsumo;
- Equiparare il setpoint al valore di temperatura del periodo comfort, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta;
- Equiparare il setpoint al valore di temperatura del periodo comfort sommando ad esso un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta.
16. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 15, in cui, in modalit? cooling, la centralina (104) ? configurata per dare la precedenza all?utilizzo dei fan coil (202) rispetto all?impianto radiante (201) per assorbire potenza termica generata dalla pompa di calore mentre usa potenza fotovoltaica esportata cos? da garantire un veloce raffreddamento e deumidificazione dell?ambiente.
17. Impianto secondo la rivendicazione 15, in cui, se il compressore non riesce ad andare a potenza massima perch? ? stato raggiunto il setpoint di mandata dell?acqua, mentre il fluido termovettore viene inviato ad uno o pi? fan coil, la centralina ? configurata per aprire anche il flusso di acqua verso l?impianto radiante, miscelando la temperatura di mandata col ritorno e/o regolando la portata dell?impianto radiante in modo da assorbire solo la potenza fotovoltaica ancora esportata.
18. Impianto secondo la rivendicazione 17, in cui, se il compressore non riesce ad andare a potenza massima, la centralina ? configurata per limitare la frequenza del compressore ad un valore inferiore alla frequenza massima in modo che venga assorbita tutta la potenza di surplus, fermo restando che il sistema di regolazione del generatore ne varia il valore al fine di raggiungere il setpoint della temperatura di mandata del fluido termovettore.
19. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 18, in cui, in modalit? cooling, la centralina (104) ? configurata per utilizzare primariamente l?impianto radiante rispetto ai fan coil per assorbire potenza termica generata dalla pompa di calore mentre usa potenza fotovoltaica esportata in modo da sfruttare la massa di accumulo termico dell?impianto radiante stesso.
20. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 19, in cui, se il compressore non riesce ad andare a potenza massima perch? ? stato raggiunto il setpoint di mandata dell?acqua mentre ? attivato l?impianto radiante, la centralina ? configurata per aprire anche il flusso di acqua verso i fan coil, miscelando l?acqua di mandata col ritorno in funzione dell?umidit? misurata dai sensori ambiente, in modo che, nel caso di funzionamento in modalit? cooling, non si generi formazione di condensa sulle superfici radianti.
21. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 20, in cui, nel caso di eccesso di produzione di potenza elettrica da fonte rinnovabile, ed in modalit? cooling, la centralina ? configurata per impostare il setpoint ambiente o di mandata, con le relative isteresi di accensione e spegnimento, secondo una delle seguenti opzioni:
- Sottrarre al setpoint attuale un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore;
- Equiparare il setpoint attuale ad un valore di temperatura minima raggiungibile durante la fase di autoconsumo;
- Equiparare il setpoint attuale al valore di temperatura del periodo comfort, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta; - Equiparare il setpoint attuale al valore di temperatura del periodo comfort sottraendo ad esso un delta temperatura di setpoint impostabile dall?utente e/o dall?installatore, se la programmazione oraria si trova in un periodo di temperatura ridotta.
22. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui la centralina (104) ? configurata per leggere il grado di umidit? tramite sensori (202) per corrispondentemente limitare la temperatura dell?acqua da inviare all?impianto radiante (201) in modo da non generare il fenomeno della condensa sulla superficie radiante.
23. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 22, in cui in modalit? autoconsumo standard la centralina ? configurata per aumentare/diminuire il setpoint ambiente in modo che il setpoint ambiente impostato dall?utente sia garantito in assenza di eccesso di produzione da impianto fotovoltaico.
24. Impianto secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni 11 a 23, in cui, in modalit? solo autoconsumo, la centralina ? configurata per attivare la fonte termica ad un valore di frequenza del compressore, ed eventualmente, se in modo heating e, se attivate da uno specifico parametro impostabile dall?utente, attivare le resistenze elettriche in modo da evitare che l?energia fotovoltaica prodotta venga esportata verso la rete.
25. Impianto secondo la rivendicazione 24, in cui, se la produzione di potenza fotovoltaica non fosse sufficiente a scaldare/raffrescare l?ambiente fino al setpoint impostato dall?utente finale, la centralina ? configurata per bypassare la modalit? solo autoconsumo e reimpostare il controllo in funzione del setpoint ambiente o in modalit? autoconsumo standard.
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