ITBO20120040A1 - METHOD FOR ADJUSTING THE RETURN TEMPERATURE OF THE CIRCULATING FLUID IN A HEATING SYSTEM AND THE AMBIENT TEMPERATURE OF AT LEAST ONE LOCAL HEATED BY SUCH HEATING SYSTEM - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
"METODO PER REGOLARE LA TEMPERATURA DI RITORNO DEL FLUIDO CIRCOLANTE IN UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO E LA TEMPERATURA AMBIENTE DI ALMENO UN LOCALE RISCALDATO DA TALE IMPIANTO DI RISCALDAMENTO" "METHOD FOR ADJUSTING THE RETURN TEMPERATURE OF THE CIRCULATING FLUID IN A HEATING SYSTEM AND THE AMBIENT TEMPERATURE OF AT LEAST ONE ROOM HEATED BY THIS HEATING SYSTEM"
La presente invenzione è relativa ad un metodo per regolare la temperatura di ritorno del fluido circolante in un impianto di riscaldamento e la temperatura ambiente di almeno un locale riscaldato da tale impianto di riscaldamento, ed è inoltre relativa ad un corrispondente impianto di riscaldamento. The present invention relates to a method for regulating the return temperature of the circulating fluid in a heating system and the ambient temperature of at least one room heated by this heating system, and also relates to a corresponding heating system.
In particolare, la presente invenzione trova vantaggiosa, ma non esclusiva, applicazione nei sistemi di riscaldamento che comprendono , come mezzi per scaldare il fluido da alimentare ai radiatori, una caldaia a condensazione oppure una pompa di calore, cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità. In particular, the present invention finds advantageous, but not exclusive, application in heating systems which include, as means for heating the fluid to be fed to the radiators, a condensing boiler or a heat pump, to which the following description will explicitly refer without losing generality.
In un tipico impianto di riscaldamento comprendente una caldaia a condensazione, il fluido che viene scaldato e alimentato ai radiatori è costituito essenzialmente da acqua. I radiatori sono fatti di ghisa, alluminio oppure di leghe di acciaio. Di solito c'è almeno un radiatore in ogni locale da riscaldare. Tale impianto di riscaldamento comprende un sistema di pompaggio, il quale comprende una o più pompe distribuite normalmente lungo una porzione di mandata del circuito idronico per alimentare il fluido ai radiatori, ed una pluralità di valvole termostatiche, ciascuna delle quali è disposta all'ingresso o all'uscita di un rispettivo radiatore. Le valvole termostatiche sono azionate manualmente dall'utente per impostare la temperatura ambiente desiderata nel relativo locale. Le valvole termostatiche sono valvole comandate meccanicamente in funzione delle impostazioni dell'utente per variare la portata d'acqua nel radiatore e quindi regolare la potenza del radiatore. Quando la temperatura ambiente tende a salire rispetto a quella impostata dall'utente, la valvola si chiude per far passare meno acqua nel radiatore, riducendo così la potenza fornita e quindi diminuendo la temperatura dell'acqua in uscita dal radiatore. In a typical heating system comprising a condensing boiler, the fluid that is heated and fed to the radiators essentially consists of water. The radiators are made of cast iron, aluminum or steel alloys. There is usually at least one radiator in each room to be heated. This heating system comprises a pumping system, which comprises one or more pumps normally distributed along a delivery portion of the hydronic circuit to feed the fluid to the radiators, and a plurality of thermostatic valves, each of which is arranged at the inlet or at the outlet of a respective radiator. The thermostatic valves are manually operated by the user to set the desired room temperature in the relevant room. Thermostatic valves are mechanically controlled valves according to the user's settings to vary the water flow rate in the radiator and therefore regulate the radiator power. When the ambient temperature tends to rise compared to that set by the user, the valve closes to let less water pass through the radiator, thus reducing the power supplied and therefore decreasing the temperature of the water leaving the radiator.
L'efficienza o prestazione di una caldaia si misura come rapporto tra l'energia termica fornita al circuito idronico e la quantità di calorie equivalente alla quantità di combustibile bruciato. L'efficienza di una caldaia così misurata è conosciuta anche come "rendimento". L'efficienza o prestazione di una pompa di calore si misura come il rapporto tra l'energia termica fornita al circuito idronico ed il lavoro fatto per ottenere tale energia termica. L'efficienza di una pompa di calore così calcolata è conosciuta anche come "coefficiente di prestazione" (COP). L'efficienza di una caldaia a condensazione è tanto maggiore quanto minore è la temperatura di ritorno dell'acqua, cioè la temperatura dell'acqua in ingresso alla caldaia. L'efficienza del sistema di pompaggio dipende in generale dal rendimento delle pompe, dalla densità del fluido che circola nel circuito idronico e dalle caratteristiche del circuito idronico. L'efficienza dell'impianto di riscaldamento dipende dall'efficienza di entrambi caldaia e sistema di pompaggio ed, in generale, è pari a una grossa percentuale dell'efficienza della caldaia. The efficiency or performance of a boiler is measured as the ratio between the thermal energy supplied to the hydronic circuit and the quantity of calories equivalent to the quantity of fuel burned. The efficiency of a boiler measured in this way is also known as "efficiency". The efficiency or performance of a heat pump is measured as the ratio between the thermal energy supplied to the hydronic circuit and the work done to obtain this thermal energy. The efficiency of a heat pump calculated in this way is also known as the "coefficient of performance" (COP). The efficiency of a condensing boiler is greater the lower the water return temperature, i.e. the temperature of the water entering the boiler. The efficiency of the pumping system generally depends on the efficiency of the pumps, the density of the fluid circulating in the hydronic circuit and the characteristics of the hydronic circuit. The efficiency of the heating system depends on the efficiency of both the boiler and the pumping system and, in general, is equal to a large percentage of the efficiency of the boiler.
Uno degli inconvenienti dell'impianto di riscaldamento sopra descritto è che la temperatura di ritorno è incerta, perché la temperatura dell'acqua all'uscita dei radiatori è diversa da un radiatore all'altro, a causa delle eventuali diverse tipologie dei radiatori, delle condizioni climatiche in ciascun locale e delle impostazioni dell'utente fatte su ciascuna valvola termostatica. Non è quindi possibile massimizzare l'efficienza della caldaia. One of the drawbacks of the heating system described above is that the return temperature is uncertain, because the water temperature at the outlet of the radiators differs from one radiator to another, due to the possible different types of radiators, the conditions climatic conditions in each room and the user settings made on each thermostatic valve. It is therefore not possible to maximize the efficiency of the boiler.
Un altro svantaggio dell'impianto di riscaldamento sono i tempo di risposta piuttosto lungo, soprattutto nella fase di avviamento dell'impianto. Infatti, all'avviamento tutte le valvole termostatiche si aprono contemporaneamente e la portata dell'impianto raggiunge il valore massimo, ma la portata per singolo radiatore è limitata. Inoltre, i tempi di risposta crescono all'aumentare della quantità d'acqua contenuta dal radiatore e del salto termico tra ingresso e uscita del radiatore. Another disadvantage of the heating system are the rather long response times, especially in the start-up phase of the system. In fact, at start-up all the thermostatic valves open simultaneously and the system flow rate reaches the maximum value, but the flow rate for each radiator is limited. Furthermore, the response times increase as the quantity of water contained by the radiator and the temperature difference between the inlet and outlet of the radiator increase.
In aggiunta, le valvole termostatiche permettono di regolare la temperatura ambiente locale per locale, senza però che vi sia un qualunque collegamento tra i singoli locali, in quanto la regolazione è di tipo meccanico e ogni valvola termostatica svolge la propria regolazione in modo indipendente dalle altre. Di conseguenza, è impossibile privilegiare un locale rispetto agli altri soltanto in certi momenti della giornata, per esempio all'avviamento dell'impianto al mattino. In addition, the thermostatic valves allow to regulate the room temperature room by room, without however there being any connection between the individual rooms, as the regulation is mechanical and each thermostatic valve performs its own regulation independently from the others. . Consequently, it is impossible to privilege one room over the others only at certain times of the day, for example when the system is started up in the morning.
Una variante nota dell'impianto di riscaldamento sopra descritto comprende, al posto della caldaia, una pompa di calore. La pompa di calore ha una efficienza molto elevata se si riesce a farla lavorare in regime di cosiddetto "sottoraffreddamento" del fluido refrigerante che circola nel circuito interno della pompa di calore. In altre parole, l'efficienza della pompa di calore è molto alta se la temperatura di ritorno dell'acqua, cioè la temperatura dell'acqua che proviene dai radiatori e che ritorna allo scambiatore di calore refrigerante/acqua della pompa di calore, è inferiore alla temperatura di condensazione del fluido refrigerante. A known variant of the heating system described above comprises, instead of the boiler, a heat pump. The heat pump has a very high efficiency if it is possible to make it work in the so-called "sub-cooling" regime of the refrigerant fluid that circulates in the internal circuit of the heat pump. In other words, the efficiency of the heat pump is very high if the water return temperature, i.e. the temperature of the water coming from the radiators and returning to the refrigerant / water heat exchanger of the heat pump, is lower. at the condensation temperature of the refrigerant fluid.
Tuttavia, gli inconvenienti sopra citati per l'impianto con caldaia a condensazione non vengono, in pratica, risolti dall'utilizzo della pompa di calore, a causa della difficoltà di mantenere la temperatura di ritorno sufficientemente bassa. Inoltre, l'efficienza di alcune tipologie di pompe di calore crolla drasticamente durante la fase di avviamento dell'impianto di riscaldamento. However, the aforementioned drawbacks for the system with condensing boiler are not, in practice, solved by the use of the heat pump, due to the difficulty of maintaining the return temperature sufficiently low. Furthermore, the efficiency of some types of heat pumps drastically drops during the start-up phase of the heating system.
Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo per regolare la temperatura di ritorno del fluido in un impianto di riscaldamento e, allo stesso tempo, tenere sotto controllo la temperatura ambiente nei locali riscaldati da tale impianto di riscaldamento, e di realizzare un impianto di riscaldamento implementante tale metodo, i quali metodo e impianto siano esenti dagli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, siano di facile ed economica realizzazione. The purpose of the present invention is to provide a method for regulating the return temperature of the fluid in a heating system and, at the same time, to keep the ambient temperature under control in the rooms heated by this heating system, and to realize a heating system implementing this method, which method and plant are free from the drawbacks described above and, at the same time, are easy and economical to implement.
In accordo con la presente invenzione vengono forniti un metodo per regolare la temperatura di ritorno del fluido circolante in un impianto di riscaldamento e controllare la temperatura ambiente di almeno un locale riscaldato da tale impianto di riscaldamento, ed un impianto di riscaldamento, secondo quanto definito nelle rivendicazioni allegate. In accordance with the present invention, a method is provided for regulating the return temperature of the circulating fluid in a heating system and controlling the ambient temperature of at least one room heated by this heating system, and a heating system, as defined in the claims attached.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
- la figura 1 illustra l'impianto di riscaldamento realizzato secondo i dettami della presente invenzione; e - le figura 2 e 3 illustrano curve di prestazione dei radiatori e del generatore termico dell'impianto di riscaldamento della figura 1 utilizzate per determinare valori di riferimento per le temperature di mandata e di ritorno del fluido, secondo il metodo di regolazione fornito con la presente invenzione. - figure 1 illustrates the heating system realized according to the dictates of the present invention; and - Figures 2 and 3 illustrate the performance curves of the radiators and of the heat generator of the heating system of Figure 1 used to determine reference values for the flow and return temperatures of the fluid, according to the regulation method supplied with the present invention.
Nella figura 1, con 1 è genericamente indicato, nel suo complesso, l'impianto di riscaldamento realizzato secondo la presente invenzione. L'impianto di riscaldamento 1 comprende uno o più radiatori 2, ciascuno dei quali è disposto in un rispettivo locale (non illustrato) da riscaldare, un generatore termico 3 costituito, per esempio, da una caldaia a condensazione oppure da una pompa di calore, per scaldare un fluido termovettore, per esempio un fluido costituito essenzialmente da acqua, da alimentare ai radiatori 2, un circuito di trasporto di fluido suddiviso in una porzione di mandata 4 per convogliare il fluido caldo dall'uscita 3a del generatore termico 3 agli ingressi 2a dei radiatori 2, e una porzione di ritorno 5 per convogliare il fluido raffreddato dalle uscite 2b dei radiatori 2 all'ingresso 3b del generatore termico 3. Siccome il fluido termovettore considerato è a base d'acqua, il circuito di trasporto di fluido verrà qui di seguito chiamato, per semplicità, circuito idronico. In Figure 1, 1 generally indicates, as a whole, the heating system made according to the present invention. The heating system 1 comprises one or more radiators 2, each of which is arranged in a respective room (not shown) to be heated, a heat generator 3 consisting, for example, of a condensing boiler or a heat pump, to heat a heat transfer fluid, for example a fluid essentially consisting of water, to be fed to the radiators 2, a fluid transport circuit divided into a delivery portion 4 to convey the hot fluid from the outlet 3a of the heat generator 3 to the inlets 2a of the radiators 2, and a return portion 5 for conveying the cooled fluid from the outlets 2b of the radiators 2 to the inlet 3b of the heat generator 3. Since the heat carrier fluid considered is water-based, the fluid transport circuit will be here hereinafter called, for simplicity, hydronic circuit.
La porzione di mandata 4 del circuito idronico comprende un ramo principale 6 collegato all'uscita 3a del generatore termico 3 e rami secondari 7 per collegare, ciascuno, il ramo principale 6 all'ingresso 2a di un rispettivo radiatore 2. La porzione di ritorno 5 del circuito idronico comprende un ramo principale 8 collegato all'ingresso 3b del generatore termico 3 e rami secondari 9 per collegare, ciascuno, l'uscita 2b di un rispettivo radiatore 2 al ramo principale 8. L'impianto di riscaldamento 1 comprende una pompa 10 disposta in un punto del ramo principale 6 per fare circolare il fluido lungo l'intero circuito idronico, dall'uscita 3a all'ingresso 3b del generatore termico 3, passando per tutti i radiatori 2. The delivery portion 4 of the hydronic circuit comprises a main branch 6 connected to the output 3a of the heat generator 3 and secondary branches 7 to connect, each, the main branch 6 to the inlet 2a of a respective radiator 2. The return portion 5 of the hydronic circuit comprises a main branch 8 connected to the input 3b of the heat generator 3 and secondary branches 9 to connect, each, the output 2b of a respective radiator 2 to the main branch 8. The heating system 1 comprises a pump 10 arranged in a point of the main branch 6 to circulate the fluid along the entire hydronic circuit, from the outlet 3a to the inlet 3b of the heat generator 3, passing through all the radiators 2.
In questo documento, per temperatura di mandata si intende la temperatura del fluido all'uscita 3a del generatore termico 3, cioè sostanzialmente la temperatura del fluido nel ramo principale 6 della porzione di mandata 4 del circuito idronico, e per temperatura di ritorno si intende la temperatura del fluido all'ingresso 3b del generatore termico 3, cioè sostanzialmente la temperatura del fluido nel ramo principale 8 della porzione di ritorno 5 del circuito idronico. In this document, by delivery temperature we mean the temperature of the fluid at the outlet 3a of the heat generator 3, i.e. substantially the temperature of the fluid in the main branch 6 of the delivery portion 4 of the hydronic circuit, and by return temperature we mean the temperature of the fluid at the inlet 3b of the heat generator 3, ie substantially the temperature of the fluid in the main branch 8 of the return portion 5 of the hydronic circuit.
Con riferimento alla figura 1, secondo l'invenzione, l'impianto di riscaldamento 1 comprende una pluralità di valvole elettroniche 11, ciascuna delle quali è associata ad un rispettivo radiatore 2 e comprende una rispettiva valvola idraulica 12 per regolare la portata del fluido attraverso il radiatore 2 e una rispettiva unità di controllo 13 per comandare la valvola idraulica 12 in funzione di segnali di ingresso. Le valvole elettroniche 11 sono di tipo per sé note e quindi non vengono descritte con ulteriore dettaglio. Nella forma di attuazione della figura 1, le valvole elettroniche 11 sono disposte nella porzione di ritorno 5 del circuito idronico. In particolare, la valvola idraulica 12 di ciascuna valvola elettronica 11 è disposta in un rispettivo ramo secondario 9 della porzione di ritorno 5, cioè nel ramo secondario 9 collegato all'uscita 2b del rispettivo radiatore 2. Più precisamente, ciascuna valvola elettronica 11 ha la propria valvola idraulica 12 collegata all'uscita 2b di un rispettivo radiatore 2. With reference to Figure 1, according to the invention, the heating system 1 comprises a plurality of electronic valves 11, each of which is associated with a respective radiator 2 and comprises a respective hydraulic valve 12 for regulating the flow rate of the fluid through the radiator 2 and a respective control unit 13 for controlling the hydraulic valve 12 as a function of input signals. The electronic valves 11 are of a type known per se and therefore are not described in further detail. In the embodiment of Figure 1, the electronic valves 11 are arranged in the return portion 5 of the hydronic circuit. In particular, the hydraulic valve 12 of each electronic valve 11 is arranged in a respective secondary branch 9 of the return portion 5, that is, in the secondary branch 9 connected to the output 2b of the respective radiator 2. More precisely, each electronic valve 11 has the own hydraulic valve 12 connected to the outlet 2b of a respective radiator 2.
Inoltre, l'impianto di riscaldamento 1 comprende una pluralità di sensori di temperatura di fluido 14, ciascuno dei quali è associato ad un rispettivo radiatore 2 ed è disposto nel ramo secondario 9 che è collegato all'uscita 2b di tale radiatore 2 per misurare la temperatura del fluido in uscita dal radiatore 2, ed una pluralità di sensori di temperatura ambiente 15, ciascuno dei quali è associato ad un rispettivo locale per misurare la temperatura dell'aria in tale locale. Il sensore di temperatura di fluido 14 associato ad un qualsiasi radiatore 2 è collegato all'uscita della valvola idraulica 12 associata al medesimo radiatore 2. Per semplicità, qui di seguito la temperatura misurata del fluido in uscita dal generico radiatore 2 verrà chiamata temperatura di fluido misurata TURi . La temperatura d'aria misurata del generico locale verrà indicata con TAi. La figura 1 illustra tre radiatori 2 per altrettanti locali, tre rispettive valvole elettroniche 11, tre rispettivi sensori di temperatura di fluido 14 per ottenere tre temperatura di fluido misurate TURI, TUR2, TUR3, e tre rispettivi sensori di temperatura ambiente per ottenere tre temperature d'aria misurate TAI, TA2, TA3. L'impianto di riscaldamento 1 comprende un ulteriore sensore di temperatura di fluido 16 disposto sul ramo principale 6 della porzione di mandata 4 del circuito idronico , preferibilmente tra l'uscita 3a del generatore termico 3 e la pompa 10, per misurare la temperatura di mandata . Furthermore, the heating system 1 comprises a plurality of fluid temperature sensors 14, each of which is associated with a respective radiator 2 and is arranged in the secondary branch 9 which is connected to the outlet 2b of said radiator 2 to measure the temperature of the fluid leaving the radiator 2, and a plurality of ambient temperature sensors 15, each of which is associated with a respective room for measuring the temperature of the air in that room. The fluid temperature sensor 14 associated with any radiator 2 is connected to the output of the hydraulic valve 12 associated with the same radiator 2. For simplicity, hereinafter the measured temperature of the fluid leaving the generic radiator 2 will be called the fluid temperature. measured TURi. The measured air temperature of the generic room will be indicated with TAi. Figure 1 illustrates three radiators 2 for as many rooms, three respective electronic valves 11, three respective fluid temperature sensors 14 to obtain three measured fluid temperatures TURI, TUR2, TUR3, and three respective ambient temperature sensors to obtain three d air measured TAI, TA2, TA3. The heating system 1 comprises a further fluid temperature sensor 16 arranged on the main branch 6 of the delivery portion 4 of the hydronic circuit, preferably between the output 3a of the heat generator 3 and the pump 10, to measure the delivery temperature .
Secondo l'invenzione, l'impianto di riscaldamento 1 comprende una centralina 17, ossia una unità di controllo centrale, configurata per comandare ciascuna valvola elettronica 11 in modo tale che quest'ultima moduli l'apertura della propria valvola idraulica 12 in funzione della temperatura di fluido misurata TURi del rispettivo radiatore 2 e di un riferimento ("set point") di temperatura di ritorno TRSET comune a tutti i radiatori 2, e quindi a tutte le valvole elettroniche 11. In dettaglio, l'apertura di ciascuna valvola idraulica 12 viene modulata in modo tale per cui la temperatura del fluido in uscita dal rispettivo radiatore 2 converga al riferimento di temperatura di ritorno TRSET. Per esempio, la modulazione dell'apertura di ciascuna valvola idraulica 12 viene fatta sulla base di una comparazione con isteresi tra la relativa temperatura di fluido misurata TURi e il riferimento di temperatura di ritorno TRSET. According to the invention, the heating system 1 comprises a control unit 17, i.e. a central control unit, configured to control each electronic valve 11 in such a way that the latter modulates the opening of its own hydraulic valve 12 as a function of the temperature. of fluid measured TURi of the respective radiator 2 and of a reference ("set point") of the return temperature TRSET common to all the radiators 2, and therefore to all the electronic valves 11. In detail, the opening of each hydraulic valve 12 it is modulated in such a way that the temperature of the fluid leaving the respective radiator 2 converges to the return temperature reference TRSET. For example, the modulation of the opening of each hydraulic valve 12 is made on the basis of a comparison with hysteresis between the relative measured fluid temperature TURi and the return temperature reference TRSET.
Il controllo modulante delle valvole elettroniche 11 in funzione delle temperature di fluido misurate TURi sopra descritto fa in modo che le temperature del fluido in uscita da tutti i radiatori 2 convergano allo stesso valore, ed in particolare al riferimento di temperatura di ritorno TRSET. Di conseguenza, le temperature del fluido in uscita dei radiatori 2 vengono mantenute ad valore minore possibile, che coinciderà sostanzialmente col riferimento di temperatura di ritorno TRSET. The modulating control of the electronic valves 11 as a function of the measured fluid temperatures TURi described above causes the temperatures of the fluid leaving all the radiators 2 to converge to the same value, and in particular to the return temperature reference TRSET. Consequently, the temperatures of the fluid leaving the radiators 2 are kept at the lowest possible value, which will substantially coincide with the return temperature reference TRSET.
La centralina 17 è configurata, inoltre, per comandare ciascuna valvola elettronica 11 in modo tale che quest'ultima chiuda completamente la propria valvola idraulica 12 quando la temperatura d'aria misurata TAi del rispettivo locale è uguale a, o maggiore di, un rifermento di temperatura ambiente TASETi associato al rispettivo locale. La centralina 17 è configurata per comandare ciascuna valvola elettronica 11 in modo da riaprire la propria valvola idraulica 12 quando la temperatura d'aria misurata TAi del rispettivo locale torna ad essere minore del rispettivo rifermento di temperatura ambiente TASETi. L'entità di apertura della valvola idraulica 12 è definita dalla modulazione in funzione della temperatura di fluido misurata TURi descritta in precedenza. The control unit 17 is also configured to control each electronic valve 11 so that the latter completely closes its own hydraulic valve 12 when the measured air temperature TAi of the respective room is equal to, or greater than, a reference of TASETi room temperature associated with the respective room. The control unit 17 is configured to control each electronic valve 11 so as to reopen its own hydraulic valve 12 when the measured air temperature TAi of the respective room returns to be lower than the respective reference of ambient temperature TASETi. The opening entity of the hydraulic valve 12 is defined by the modulation as a function of the measured fluid temperature TURi described above.
Il controllo on/off delle valvole elettroniche 11 in funzione delle temperature d'aria misurate TAi sopra descritto viene eseguito contemporaneamente al controllo delle valvole elettroniche 11 in funzione delle temperature di fluido misurate TURi. Ciò aiuta a mantenere le temperature del fluido in uscita dei radiatori 2 al valore minimo e consente di compensare l'eccessivo aumento della temperatura ambiente in alcuni locali. Infatti, quando la temperatura d'aria misurata TAi di un certo locale supera il rispettivo riferimento di temperatura ambiente TASETi in assenza del controllo on/off delle valvole elettroniche 11, la temperatura del fluido all'uscita del radiatore 2 di quel locale, e quindi la temperatura del fluido nella porzione di ritorno 5 del circuito idronico, aumenterebbe bruscamente. Chiudendo la valvola idraulica 12, si annulla la portata di fluido nel rispettivo radiatore 2, riducendo così la potenza termica fornita dal radiatore 2 ed evitando che l'aumento brusco di temperatura del fluido si propaghi nella porzione di ritorno 5 del circuito idronico ed "inquini" il controllo modulante delle valvole elettroniche 11. The on / off control of the electronic valves 11 as a function of the measured air temperatures TAi described above is performed simultaneously with the control of the electronic valves 11 as a function of the measured fluid temperatures TURi. This helps to keep the temperatures of the fluid leaving the radiators 2 at a minimum value and allows to compensate for the excessive increase of the ambient temperature in some rooms. In fact, when the measured air temperature TAi of a certain room exceeds the respective ambient temperature reference TASETi in the absence of the on / off control of the electronic valves 11, the temperature of the fluid at the outlet of the radiator 2 of that room, and therefore the temperature of the fluid in the return portion 5 of the hydronic circuit would increase abruptly. By closing the hydraulic valve 12, the flow of fluid in the respective radiator 2 is canceled, thus reducing the thermal power supplied by the radiator 2 and preventing the sudden increase in temperature of the fluid from propagating in the return portion 5 of the hydronic circuit and polluting "modulating control of electronic valves 11.
La pompa 10 è a portata variabile ed è costituita, per esempio, da una pompa inverter a velocità varabile di tipo noto. La centralina 17 è configurata per comandare la pompa 10 in modo da variarne la portata in funzione dello stato di apertura/chiusura e della entità di apertura delle valvole idrauliche 12 di tutte le valvole elettroniche 11. Lo stato di apertura/chiusura e l'entità di apertura di una valvola idraulica 12 vengono determinati in funzione dell'ultimo comando che la centralina 17 ha fornito alla rispettiva valvola elettronica 11. The pump 10 has a variable flow rate and is constituted, for example, by a variable speed inverter pump of a known type. The control unit 17 is configured to control the pump 10 so as to vary its flow rate as a function of the opening / closing state and the extent of opening of the hydraulic valves 12 of all the electronic valves 11. The opening / closing state and the extent opening of a hydraulic valve 12 are determined according to the last command that the control unit 17 has given to the respective electronic valve 11.
La centralina 17 è configurata per comandare il generatore termico 3 in funzione della temperatura di ritorno misurata TDm e di un riferimento di temperatura di ritorno TDSET, in modo tale per cui la temperatura di mandata converga al riferimento di temperatura di mandata TDSET. The control unit 17 is configured to control the heat generator 3 as a function of the measured return temperature TDm and a return temperature reference TDSET, so that the delivery temperature converges to the delivery temperature reference TDSET.
Le centralina 17 è anche configurata per diminuire il tempo di risposta dell'impianto di riscaldamento nel caso in cui in uno dei locali vi sia una immediata e notevole richiesta di energia termica. In particolare, quando la temperatura d'aria misurata TAi di un certo locale è inferiore, di un margine di temperatura prestabilito, al riferimento di temperatura ambiente TASETi associata a quel locale, la centralina 17 comanda le valvole elettroniche il associate ai radiatori 2 di tutti gli altri locali per chiudere completamente le rispettive valvole idrauliche 12. In questo modo, l'intera portata della pompa 10 viene temporaneamente dedicata al radiatore 2 di un locale, il quale aumenta la propria potenza termica fornita per fare fronte alla richiesta straordinaria di energia termica di quel locale. The control unit 17 is also configured to decrease the response time of the heating system in the event that in one of the rooms there is an immediate and considerable demand for thermal energy. In particular, when the measured air temperature TAi of a certain room is lower, by a predetermined temperature margin, than the ambient temperature reference TASETi associated with that room, the control unit 17 controls the electronic valves il associated with the radiators 2 of all the other rooms to completely close the respective hydraulic valves 12. In this way, the entire flow rate of the pump 10 is temporarily dedicated to the radiator 2 of a room, which increases its thermal power supplied to meet the extraordinary demand for thermal energy of that local.
Da quanto sopra descritto, risulta chiaro che l'impianto di riscaldamento 1 implementa di fatto un metodo per regolare la temperatura di ritorno dell'impianto di riscaldamento e, contemporaneamente, regolare la temperatura ambiente in uno o più locali riscaldati da tale impianto di riscaldamento, il quale metodo si basa sostanzialmente sul fatto di associare, a ciascun radiatore 2, una rispettiva valvola elettronica il, e di controllare le valvole elettroniche il in funzione delle misure delle temperature del fluido in uscita dai vari radiatori 2 e delle misure delle temperature dall'aria nei vari locali, secondo le modalità già descritte. From what has been described above, it is clear that the heating system 1 actually implements a method for regulating the return temperature of the heating system and, at the same time, regulating the room temperature in one or more rooms heated by this heating system, which method is substantially based on the fact of associating, to each radiator 2, a respective electronic valve 11, and of controlling the electronic valves 11 as a function of the measurements of the temperatures of the fluid leaving the various radiators 2 and of the measurements of the temperatures from the air in the various rooms, according to the procedures already described.
Inoltre, in accordo con il metodo dell'invenzione, il riferimento di temperatura di ritorno TRSET ed il riferimento di temperatura di mandata TDSET vengono determinati in funzione di una valore prestabilito di potenza termica fornita dal radiatore 2, per esempio la potenza termica nominale del radiatore 2, tramite interpolazione di curve di prestazione del radiatore 2 e del generatore termico 3, in modo tale da massimizzare la prestazione del generatore elettrico. Furthermore, according to the method of the invention, the return temperature reference TRSET and the delivery temperature reference TDSET are determined as a function of a predetermined value of thermal power supplied by the radiator 2, for example the nominal thermal power of the radiator. 2, by interpolating the performance curves of the radiator 2 and of the heat generator 3, in such a way as to maximize the performance of the electric generator.
La figura 2 illustra curve di prestazione del radiatore 2 costituite, per esempio, da curve di potenza termica fornita dal radiatore, indicata con PR, al variare della temperatura di mandata TD e della temperatura di ritorno TR. La figura 3 illustra curve di prestazione del generatore termico 3 costituite, per esempio, da curve di COP al variare della temperatura di mandata TD e della temperatura di ritorno TR. In entrambe le figure 2 e 3 la temperatura di ritorno TR è rappresentata sull'asse delle ascisse e le curve sono parametrizzate per alcuni valori di temperatura di mandata TD. All'aumentare della temperatura di mandata TD, le curve di potenza PR salgono (figura 2) e le curve di COP scendono (figura 3). Figure 2 illustrates the performance curves of the radiator 2 constituted, for example, by curves of the thermal power supplied by the radiator, indicated by PR, as the delivery temperature TD and the return temperature TR vary. Figure 3 illustrates the performance curves of the heat generator 3 consisting, for example, of COP curves as the delivery temperature TD and the return temperature TR vary. In both figures 2 and 3 the return temperature TR is represented on the abscissa axis and the curves are parameterized for some values of the flow temperature TD. As the flow temperature TD increases, the power curves PR rise (figure 2) and the COP curves fall (figure 3).
Con riferimento all'esempio delle figure 2 e 3, il valore prestabilito PRSET di potenza termica richiesta dal radiatore 2 (figura 2) può essere soddisfatto da più coppie di temperatura di mandata e di ritorno, indicate con A, B e C nelle figure 2 e 3. La coppia di temperature ottimale è quella che massimizza l'efficienza del generatore termico 3. Nell'esempio illustrato dalle figure 2 e 3, la coppia di temperatura ottimale è la coppia B. Dunque, le temperature della coppia di temperature B sono il riferimento di temperatura di ritorno TRSET e il riferimento di temperatura di mandata TDSET che la centralina 17 usa per comandare le valvole elettroniche 11 e il generatore termico 3. With reference to the example of figures 2 and 3, the predetermined value PRSET of thermal power required by the radiator 2 (figure 2) can be satisfied by several pairs of delivery and return temperatures, indicated with A, B and C in figures 2 and 3. The optimal temperature pair is the one that maximizes the efficiency of the heat generator 3. In the example shown in Figures 2 and 3, the optimal temperature pair is the pair B. Therefore, the temperatures of the temperature pair B are the return temperature reference TRSET and the delivery temperature reference TDSET that the control unit 17 uses to control the electronic valves 11 and the heat generator 3.
Secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata della invenzione, che si utilizza nel caso in cui ci sia un solo locale da riscaldare, l'impianto di riscaldamento 1 si differenza da quello illustrato nella figura 1 dal fatto di comprendere un solo radiatore 2, una sola valvola elettronica 11, un solo sensore di temperatura di fluido 14 e un solo sensore di temperatura ambiente 15. According to a further embodiment of the invention, which is not illustrated, which is used if there is only one room to be heated, the heating system 1 differs from the one illustrated in Figure 1 in that it comprises only one radiator 2, a single electronic valve 11, one fluid temperature sensor 14 and one room temperature sensor 15.
Secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata dell'invenzione, a ciascun locale è associato uno o più radiatori 2. In ciascuno dei locali con più radiatori 2, tutte le relative valvole elettroniche 11 vengono comandate on/off in funzione della temperatura d'aria misurata TURi e del riferimento di temperatura ambiente TASETi relativi al locale in questione. According to a further embodiment of the invention, not illustrated, one or more radiators 2 are associated with each room. In each of the rooms with several radiators 2, all the relative electronic valves 11 are controlled on / off according to the air temperature. measured TURi and the TASETi ambient temperature reference for the room in question.
Secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata dell'invenzione, le valvole elettroniche 11 sono disposte nella porzione di mandata 4 del circuito idronico. In particolare, la valvola idraulica 12 di ciascuna valvola elettronica 11 è disposta in un rispettivo ramo secondario 7 della porzione di mandata 4, cioè nel ramo secondario 7 collegato all'ingresso 2a del rispettivo radiatore 2. Più precisamente, ciascuna valvola elettronica 11 ha la propria valvola idraulica 12 collegata all'ingresso 2b di un rispettivo radiatore 2. Inoltre, ciascun sensore di temperatura di fluido 14 è collegato all'uscita 2b del rispettivo radiatore 2. According to a further embodiment of the invention, not illustrated, the electronic valves 11 are arranged in the delivery portion 4 of the hydronic circuit. In particular, the hydraulic valve 12 of each electronic valve 11 is arranged in a respective secondary branch 7 of the delivery portion 4, that is, in the secondary branch 7 connected to the inlet 2a of the respective radiator 2. More precisely, each electronic valve 11 has the own hydraulic valve 12 connected to the inlet 2b of a respective radiator 2. Furthermore, each fluid temperature sensor 14 is connected to the outlet 2b of the respective radiator 2.
Benché l'invenzione sopra descritta faccia particolare riferimento ad un esempio di attuazione ben preciso, essa non è da ritenersi limitata a tale esempio di attuazione, rientrando nel suo ambito tutte quelle varianti, modifiche o semplificazioni che risulterebbero evidenti al tecnico esperto del settore, quali ad esempio la disposizione dei sensori di temperatura di fluido 14 tra l'uscita 2b dei rispettivi radiatori 2 e le rispettive valvole elettroniche 11. Although the invention described above makes particular reference to a very precise example of embodiment, it is not to be considered limited to this example of embodiment, since all those variants, modifications or simplifications that would be evident to those skilled in the art, such as for example the arrangement of the fluid temperature sensors 14 between the output 2b of the respective radiators 2 and the respective electronic valves 11.
Il principale vantaggio del metodo e dell'impianto 1 sopra descritti è mantenere il fluido in uscita da tutti i radiatori 2 alla medesima temperatura e quindi alla più temperatura più bassa possibile, grazie al doppio controllo delle valvole elettroniche 11, di tipo modulante in funzione delle temperature di fluido misurate TURi e di tipo on/off in funzione delle temperatura d'aria misurate TAi, permettendo così di aumentare l'efficienza del generatore termico 3. Inoltre, la possibilità di scegliere i riferimenti di temperatura di mandata e di ritorno in funzione delle potenza termica fornita dal radiatore 2 e tramite una interpolazione di curve di prestazione del radiatore e generatore termico 3 tale da massimizzare la prestazione le generatore termico, permette di ottimizzare l'efficienza del generatore termico 3 e dell'impianto di riscaldamento 1. The main advantage of the method and of the system 1 described above is to keep the fluid leaving all the radiators 2 at the same temperature and therefore at the lowest possible temperature, thanks to the double control of the electronic valves 11, of the modulating type according to the Fluid temperatures measured TURi and of the on / off type according to the measured air temperature TAi, thus allowing to increase the efficiency of the heat generator 3. Furthermore, the possibility of choosing the flow and return temperature references in operation of the thermal power supplied by the radiator 2 and through an interpolation of the performance curves of the radiator and heat generator 3 such as to maximize the performance l the heat generator, allows to optimize the efficiency of the heat generator 3 and the heating system 1.
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