ITUD20120201A1

ITUD20120201A1 - Apparecchiatura per il controllo di un impianto di condizionamento termico

Info

Publication number: ITUD20120201A1
Application number: IT000201A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Bernardini; Daniele Casagrande; Mirko Loghi; Pier Luca Montessoro
Original assignee: Univ Degli Studi Udine
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-05-30
Also published as: WO2014083414A1

Description

"APPARECCHIATURA PER IL CONTROLLO DI UN IMPIANTO DI CONDIZIONAMENTO TERMICO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un'apparecchiatura per il controllo e la gestione ottimizzata di impianti di condizionamento termico.

In particolare, il presente trovato Ã ̈ utilizzabile in ambito domestico per il controllo e la gestione sia di impianti di condizionamento termico definiti da un'unica zona da termoregolare, sia di impianti suddivisi in una pluralitÃ di zone indipendenti.

Per impianti di condizionamento termico si intendono sia impianti di riscaldamento che utilizzano un generatore di calore e dispositivi riscaldanti quali piastre radianti, caloriferi a parete, o vettilconvettori, oppure circuiti a pavimento, sia impianti per il raffrescamento di ambienti, sia impianti che effettuano una combinazione di riscaldamento e raffrescamento, ovvero un condizionamento termico dell'ambiente.

Il presente trovato Ã ̈ applicabile particolarmente, ma non esclusivamente, ad impianti di condizionamento termico per ambienti domestici.

STATO DELLA TECNICA

Ãˆ noto che una tipologia di impianto di condizionamento termico ad uso domestico generalmente diffusa puÃ² comprendere almeno un'unitÃ termica principale, ad esempio un generatore di calore come una caldaia, oppure un'unitÃ esterna di un impianto di climatizzazione. Tale unitÃ termica principale Ã ̈ normalmente collegata ad una serie di tubazioni di mandata e ritorno di un fluido termovettore, le quali convogliano quest'ultimo verso una pluralitÃ di dispositivi di condizionamento termico posizionati all'interno dell'abitazione.

Nel caso di un impianto di riscaldamento, i dispositivi di condizionamento termico possono essere, ad esempio, caloriferi, piastre radianti, circuiti integrati nei pavimenti, od altri dispositivi, posizionati generalmente in ciascuna delle stanze dell'abitazione da riscaldare. Nel caso di un impianto di raffrescamento, i dispositivi di condizionamento termico possono essere le unitÃ interne, o "split", posizionate in una o piÃ¹ zone dell'abitazione da raffrescare.

Sono anche noti impianti di condizionamento termico suddivisi in due o piÃ¹ sezioni indipendenti, ad esempio per determinare condizioni termiche diverse nella zonagiorno dell'abitazione rispetto alla zona-notte, oppure per ottenere una termoregolazione diversificata dei diversi piani di un edificio.

Normalmente, tali impianti di condizionamento termico noti sono gestiti da uno o piÃ¹ crono-termostati programmabili collegati alla sopra citata unitÃ termica principale.

In alcuni impianti di condizionamento termico, i cronotermostati possono essere associati a regolatoriintercettatori di portata. I crono-termostati ed i regolatori-intercettatori, nel loro complesso, definiscono un'apparecchiatura di controllo in grado di controllare e gestire l'impianto di condizionamento termico.

In particolare, ciascun crono-termostato consente la termoregolazione della zona dell'abitazione a cui Ã ̈ asservito. I crono-termostati, infatti, integrano un sensore di temperatura, un'interfaccia utente ed un modulo interno programmabile collegato elettronicamente al corrispondente regolatore-intercettatore e all'unitÃ termica principale per comandare l'accensione o lo spegnimento di quest'ultima. Il comando dell'unitÃ termica principale avviene sulla base della temperatura rilevata dal sensore summenzionato e sulla base dei dati di programmazione introdotti dall'utente attraverso l'interfaccia utente. I dati di programmazione possono riguardare, ad esempio, l'impostazione della temperatura desiderata, gli orari e le modalitÃ di attivazione dell'impianto, i cicli termici desiderati e le soglie differenziali rispetto alla temperatura impostata.

PoichÃ© ciascun crono-termostato Ã ̈ indipendente dagli altri dell'impianto, il controllo ed il comando dell'impianto di condizionamento termico avvengono, per ogni zona, impostando e programmando il singolo cronotermostato della zona stessa.

Un possibile inconveniente delle apparecchiature di controllo note Ã ̈ quello di essere difficilmente programmabili, e di richiedere una lunga, ed eventualmente ripetitiva, serie di operazioni per la programmazione di ciascuno dei crono-termostati.

Un altro possibile inconveniente delle apparecchiature note Ã ̈ che possono determinare una gestione poco efficiente dell'impianto di condizionamento termico, poichÃ© normalmente sono concepite soltanto per la rilevazione della temperatura degli ambienti e pertanto non sono in grado di controllare altri parametri termodinamici, con la conseguenza che possono generare sprechi di energia.

Un ulteriore inconveniente delle apparecchiature note puÃ² essere quello di utilizzare crono-termostati alimentati tramite accumulatori, o batterie, i quali necessitano di essere sostituiti periodicamente, creando disagio all'utente e determinando, se scarichi, un'eventuale mancanza di alimentazione dei cronotermostati .

Uno scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare un'apparecchiatura per il controllo di un impianto di condizionamento termico che sia facilmente regolabile e programmabile, anche nel caso di impianto suddiviso in piÃ¹ sezioni, o zone.

Un ulteriore scopo del presente trovato Ã ̈ quello di mettere a punto un procedimento di controllo di un impianto di condizionamento termico che sia in grado di ottimizzare i consumi energetici e ottenere un confort termico ottimale senza sprechi di energia.

Un ulteriore scopo del presente trovato Ã ̈ quello di realizzare un'apparecchiatura che sia facilmente associabile anche ad impianti di condizionamento termico preesistenti, in sostituzione di un'apparecchiatura di tipo noto.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato Ã ̈ espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un'apparecchiatura secondo il presente trovato Ã ̈ utilizzabile per il controllo e la regolazione di un impianto di condizionamento termico di un'abitazione provvisto di almeno un'unitÃ termica principale. L'apparecchiatura comprende almeno un crono-termostato e, secondo un aspetto del presente trovato, anche una centralina programmabile, esterna, ed eventualmente distanziata, rispetto all'unitÃ termica principale, e collegata, in posizione intermedia, sia al suddetto crono-termostato sia all'unitÃ termica principale stessa.

Il collegamento tra centralina e crono-termostato Ã ̈ sia di tipo elettrico, ed avviene tra un primo modulo di alimentazione elettrica della centralina ed un secondo modulo di alimentazione elettrica, presente nel cronotermostato, sia di tipo elettronico, e permette lo scambio reciproco di dati tra una prima interfaccia di comunicazione dati del crono-termostato ed una seconda interfaccia di comunicazione dati della centralina.

In questo modo, vantaggiosamente, la centralina puÃ² sia alimentare elettricamente il crono-termostato, o i cronotermostati ad essa collegati, sia ricevere da essi i dati di temperatura misurata nella propria zona di installazione. Affidando l'alimentazione elettrica dei crono-termostati alla centralina, si ottiene il vantaggio di evitare l'uso degli accumulatori, o batterie, con il conseguente risparmio sia in termini di costi di gestione dell'impianto, sia in termini di tempo, in quanto si evita di ricorrere periodicamente alla sostituzione degli accumulatori, sia in termini di generazione di rifiuti speciali, quali, appunto, gli accumulatori.

La centralina, inoltre, essendo un'entitÃ fisicamente esterna all'unitÃ termica principale, puÃ² essere vantaggiosamente posizionata in un punto qualsiasi dell'abitazione, a seconda delle esigenze specifiche. Ad esempio, puÃ² essere posizionata nello stesso locale dell'unitÃ termica principale, oppure puÃ² essere posizionata in una qualsiasi stanza dell'abitazione, nel caso in cui l'unitÃ termica principale sia installata all'esterno dell'abitazione stessa. CiÃ² comporta il vantaggio per l'utente di poter effettuare la programmazione della centralina anche in caso di cattive condizioni atmosferiche

In alcune forme di realizzazione, sia il suddetto collegamento elettrico tra crono-termostato o cronotermostati, e centralina, sia il sopraccitato reciproco collegamento elettronico, avviene mediante un unico cavo di collegamento configurato per supportare sia un'alimentazione elettrica, sia una trasmissione dati, ad esempio avente almeno un primo filo conduttore elettrico che collega elettricamente tra loro i suddetti primo e secondo modulo di alimentazione elettrica, ed almeno un secondo filo conduttore elettrico che collega tra loro le suddette prima e seconda interfaccia di comunicazione dati.

Altre forme di realizzazione del trovato prevedono che il collegamento tra il primo ed il secondo modulo di alimentazione elettrica avvenga tramite il suddetto cavo di collegamento, e che il collegamento tra la prima e la seconda interfaccia di comunicazione dati avvenga mediante una connessione dati senza fili, o wireless.

Ãˆ quindi possibile installare l'apparecchiatura di cui si discute, che effettua la tele-alimentazione dei cronotermostati, anche in un impianto preesistente, utilizzando i cavi di collegamento giÃ presenti nell'impianto e solamente installando la suddetta centralina e sostituendo i crono-termostati preesistenti.

Gli interventi sull'impianto preesistente e sull'abitazione risultano quindi vantaggiosamente minimi e non invasivi.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, la centralina comprende un'unitÃ elettronica di controllo ed un'unitÃ di memorizzazione, in cui l'unitÃ elettronica di controllo Ã ̈ comunicante in lettura e scrittura con l'unitÃ di memorizzazione.

Ãˆ pure un aspetto del trovato il prevedere che la centralina comprenda un'interfaccia sensori collegata elettronicamente ad uno o piÃ¹ sensori di temperatura associati all'abitazione o a parti dell'impianto di condizionamento termico e configurati per rilevare la temperatura dei rispettivi punti di installazione e per inviare alla suddetta interfaccia sensori segnali digitali corrispondenti alle temperature rilevate. Inoltre, l'unitÃ di memorizzazione sopra menzionata Ã ̈ collegata all'interfaccia sensori ed Ã ̈ configurata per memorizzare tali segnali digitali.

In alcune forme di realizzazione il collegamento tra i suddetti sensori di temperatura e l'interfaccia sensori della centralina Ã ̈ di tipo cablato.

Altre forme di realizzazione prevedono che il collegamento tra i sensori di temperatura e l'interfaccia sensori della centralina sia di tipo senza fili, o wireless .

L'apparecchiatura oggetto del presente trovato puÃ² essere asservita anche ad un impianto di condizionamento termico suddiviso in una pluralitÃ di zone termicamente indipendenti e comprendente un numero di crono-termostati almeno pari al numero di zone termicamente indipendenti. Tutti i crono-termostati sono collegati alla centralina e sono distribuiti nelle suddette zone termicamente indipendenti e, poichÃ© ciascuno di essi comprende almeno un misuratore di temperatura configurato per misurare la temperatura ambiente della corrispondente zona termicamente indipendente ed un microcontrollore collegato al misuratore di temperatura per convertire la misurazione termica di quest'ultimo in un segnale digitale, tutti i crono-termostati sono in grado di inviare tale segnale digitale alla centralina.

Fa parte del presente trovato anche un metodo per il controllo e la gestione di un impianto di condizionamento termico di un'abitazione, in cui l'impianto di condizionamento termico comprende almeno un'unitÃ termica principale ed un crono-termostato, che prevede di collegare, in posizione intermedia, una centralina programmabile sia alla unitÃ termica principale, sia al crono-termostato, per effettuare la selettiva attivazione o disattivazione della unitÃ termica principale e per provvedere all'alimentazione elettrica del cronotermostato ed allo scambio reciproco di dati di temperatura tra crono-termostato e centralina.

In alcune forme di realizzazione del trovato, il metodo summenzionato comprende:

- memorizzazione, in un'unitÃ di memorizzazione della centralina, di dati termodinamici d'impianto, di dati energetici relativi alla suddetta abitazione, di algoritmi termodinamici e di dati di programmazione per la termoregolazione ;

- trasmissione di dati di temperatura dal crono-termostato alla centralina;

- elaborazione, da parte dell'unitÃ di controllo della centralina, dei suddetti dati di temperatura sulla base dei sopraccitati algoritmi termodinamici e dei dati di programmazione memorizzati in precedenza;

implementazione di una mappa di accensioni della suddetta unitÃ termica principale, per comandarla selettivamente in attivazione o disattivazione e determinare la voluta termoregolazione dell'abitazione. Secondo un ulteriore aspetto del metodo di controllo e regolazione oggetto del presente trovato, nel caso di suddivisione dell'impianto di condizionamento termico in una pluralitÃ di zone termicamente indipendenti, i dati di programmazione della termoregolazione di ciascuna di tali zone termicamente indipendenti vengono memorizzati nell'unica centralina durante la suddetta memorizzazione. Inoltre, la stessa centralina effettua l'elaborazione dei dati di temperatura provenienti dai crono-termostati delle suddette zone termicamente indipendenti sulla base di tali dati di programmazione e dei suddetti algoritmi termodinamici .

In questo modo si ottiene il vantaggio che sia la programmazione, sia la gestione di tutto l'impianto, anche se complesso e suddiviso in zone termicamente indipendenti aventi ciascuna proprie esigenze, viene effettuata utilizzando un'unica centralina. CiÃ² consente di semplificare e velocizzare notevolmente le operazioni preliminari di impostazione, poichÃ© vengono effettuate una volta sola, ed in una sola postazione, per tutto l'impianto e non, come avviene nella tecnica nota, un numero di volte pari al numero di crono-termostati di cui Ã ̈ provvisto l'impianto.

Inoltre, l'utilizzo di un unico componente programmabile e avente capacitÃ di elaborazione dei dati di impianto, permette di effettuare un controllo globale ed una gestione complessiva dell'impianto piÃ¹ efficiente e veloce.

ILLUSTRAZ IONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di alcune forme di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui :

- la fig. 1 Ã ̈ una vista in pianta che illustra schematicamente la sezione di un'abitazione in cui Ã ̈ installata un'apparecchiatura realizzata secondo il presente trovato;

- la fig. 2 Ã ̈ uno schema funzionale dell'apparecchiatura di fig. 1;

- la fig. 3 Ã ̈ una variante di fig. 2.

DESCRIZIONE DI ALCUNE FORME DI REALIZZAZIONE

Con riferimento alla fig. 1, un'apparecchiatura 10 secondo il presente trovato Ã ̈ associata ad un impianto di condizionamento termico, nella fattispecie un impianto di riscaldamento 12 di un'abitazione 11, per controllarlo e gestirne la regolazione termica.

Nel prosieguo della descrizione si farÃ riferimento, a mero titolo d'esempio, all'impianto di riscaldamento 12, ciononostante il presente trovato puÃ² essere applicato anche a una qualsiasi altra tipologia di impianto di condizionamento termico, ad esempio impianti di raffrescamento o impianti combinati di riscaldamento e raffrescamento .

L'impianto di riscaldamento 12 puÃ² essere suddiviso, ovvero mappato, in una pluralitÃ di zone termicamente indipendenti 14, ad esempio quattro come rappresentato in fig. 1.

L'apparecchiatura 10 comprende uno o piÃ¹ cronotermostati 13, nella fattispecie d'esempio quattro, posizionati ciascuno in una delle zone termicamente indipendenti 14 in cui Ã ̈ suddiviso l'impianto di riscaldamento 12.

Le zone termicamente indipendenti 14 possono essere definite da singole stanze, o gruppi di stanze, dell'abitazione 11, come avviene nel tipico caso di gestione termica separata della zona-giorno rispetto alla zona-notte, oppure possono essere definite da piani diversi dell'abitazione 11, oppure anche da abitazioni o nuclei abitativi diversi, ma dipendenti dallo stesso impianto di riscaldamento 12.

I crono-termostati 13 sono collegati elettronicamente ad una centralina 15 alla quale inviano i dati riguardanti la temperatura della rispettiva zona termicamente indipendente 14 a cui sono asserviti.

In particolare, il collegamento di ciascun cronotermostato 13 alla centralina 15 Ã ̈ effettuato mediante un unico cavo di collegamento 22 che riceve in ingresso dalla stessa centralina 15 sia dati, sia alimentazione elettrica, in modo che attraverso l'unico cavo di collegamento 22 avvenga sia la trasmissione dati, sia l'alimentazione elettrica dei crono-termostati 13.

In questo modo si ottiene la tele-alimentazione elettrica dei crono-termostati 13, i quali, a differenza dei crono-termostati normalmente adottati negli impianti di condizionamento termico noti, non necessitano cosÃ¬ di accumulatori di energia propri per l'alimentazione. Di conseguenza sono pressochÃ© annullate sia l'attenzione, sia la manutenzione richieste all'utente.

La centralina 15 Ã ̈ collegata, in posizione intermedia, sia ai suddetti crono-termostati 13, sia ad un'unitÃ termica principale, nel caso in esempio una caldaia 16 od altro generatore di calore utilizzabile, per l'impianto di riscaldamento 12.

La centralina 15 Ã ̈ vantaggiosamente esterna ed eventualmente distanziata rispetto alla caldaia 16, ossia Ã ̈ un'entitÃ fisicamente separata e autonoma rispetto a quest 'ultima . La centralina 15, alla quale sono collegati tutti i crono-termostati 13, puÃ² essere posizionata nello stesso locale in cui Ã ̈ presente anche la caldaia 16, ad esempio una centrale termica (fig. 1), oppure puÃ² essere posizionata in un locale diverso rispetto alla caldaia 16, ad esempio una qualsiasi stanza dell'abitazione 11. Quest'ultimo caso Ã ̈ particolarmente indicato per gli impianti di condizionamento termico 12 nei quali la caldaia 16 Ã ̈ installata esternamente rispetto all'abitazione 11. Il fatto che la centralina 15 sia interna consente all'utente di poter controllare, gestire, e programmare la centralina 15 stessa dall'interno il che puÃ² essere di particolare rilevanza in caso di cattive condizioni atmosferiche.

La centralina 15 Ã ̈ infatti programmabile ed ha la funzione di elaborare, in base a tale programmazione e mediante algoritmi pre-memorizzati al proprio interno, i dati ricevuti dai crono-termostati 13, per comandare selettivamente l'accensione e lo spegnimento della caldaia 16. In questo modo, la centralina 15 consente di regolare l'apporto di calore a ciascuna zona termicamente indipendente 14 per ottenere la termoregolazione desiderata dall'utente e da esso impostata mediante la summenzionata programmazione.

L'apporto di calore alle zone termicamente indipendenti 14 avviene mediante dispositivi riscaldanti 17, che fungono da dispositivi di condizionamento termico e sono presenti in ciascuna zona termicamente indipendente 14. I dispositivi riscaldanti 17 possono essere collegati ognuno alla caldaia 16 da un condotto di mandata 18 e da un condotto di ritorno 19.

Nel caso esemplificativo di fig. 1, il collegamento tra i dispositivi riscaldanti 17 e la caldaia 16 Ã ̈ indiretto e avviene mediante un distributore comprendente un collettore 20 e, per ciascun dispositivo riscaldante 17, ad esempio una valvola di regolazione 21, od altro simile dispositivo, che funge da regolatore-intercettatore di portata. Ad esempio, un condotto di mandata 18 ed un condotto di ritorno 19 collegano fluidicamente la caldaia 16 al collettore 20. In forme di realizzazione, la caldaia 16 puÃ² includere una pompa 38 di circolazione del fluido termovettore.

Il collettore 20 Ã ̈ configurato per distribuire il fluido termovettore dalla caldaia 16 ai dispositivi riscaldanti 17, e viceversa. Ad esempio, un condotto di mandata 18 ed un condotto di ritorno 19 collegano fluidicamente ciascun dispositivo riscaldante 17 al collettore 20.

In possibili implementazioni, ciascuna valvola di regolazione 21 puÃ² fungere da regolatore di portata per ogni coppia di condotti di mandata 18 e di ritorno 19. Le valvole di regolazione 21 possono essere vantaggiosamente di tipo azionabile elettricamente. Inoltre, le valvole di regolazione 21 possono essere collegate alla centralina 15, la quale Ã ̈ in grado di comandarle selettivamente in apertura, chiusura, oppure in regolazione, sulla base delle esigenze specifiche della zona termicamente indipendente 14 alla quale sono riferite.

Per ciascuna zona termicamente indipendente 14, il crono-termostato 13 rileva, mediante un proprio misuratore di temperatura 23 integrato (fig. 2), la temperatura ambiente della relativa zona termicamente indipendente 14.

Inoltre, il crono-termostato 13 elabora la misurazione termica sopra indicata attraverso un microcontrollore 24 integrato, che puÃ² essere ad esempio collegato al suddetto misuratore di temperatura 23, per convertirla in un segnale digitale. Una o piÃ¹ prime interfacce di comunicazione dati 25a possono essere integrate nella centralina 15. Analogamente, ciascun crono-termostato 13 puÃ² presentare, integrata, una seconda interfaccia di comunicazione dati 25b. Quest 'ultima puÃ² ricevere dal microcontrollore 24 il segnale digitale ed inviarlo, attraverso il cavo di collegamento 22, alla corrispondente prima interfaccia di comunicazione dati 25a della centralina 15.

Ad esempio, possono essere previste tante prime interfacce di comunicazione dati 25a quanti sono i cronotermostati 13.

Nel caso d'esempio qui descritto, la centralina 15 puÃ² comprendere quattro prime interfacce di comunicazione dati 25a, ossia una per ciascuno dei quattro cronotermostati 13.

Nel caso di uno, due, tre, cinque o piÃ¹ cronotermostati 13, sono previste rispettivamente una, due, tre, cinque o piÃ¹ corrispondenti prime interfacce di comunicazione dati 25a.

Come illustrato in fig. 2, a ciascun cavo di collegamento 22 Ã ̈ anche collegato, oltre alla prima interfaccia di comunicazione dati 25a e alla seconda interfaccia di comunicazione dati 25b, un primo modulo di alimentazione elettrica 26 integrato nella centralina 15. Il primo modulo di alimentazione elettrica 26 Ã ̈ configurato per inviare impulsi elettrici per l'alimentazione elettrica del crono-termostato 13. A ciascun cavo di collegamento 22 puÃ² anche essere collegato un secondo modulo di alimentazione elettrica 27, integrato nel crono-termostato 13. Il secondo modulo di alimentazione elettrica 27 puÃ² essere configurato per ricevere gli impulsi elettrici e fornire la corrente elettrica di alimentazione al crono-termostato 13. La centralina 15, mediante la prima interfaccia di comunicazione dati 25a ed il primo modulo di alimentazione 26, puÃ² quindi operare una differenziazione degli impulsi che attraversano il cavo di collegamento 22.

In questo modo, ogni cavo di collegamento 22, grazie alla differenziazione degli impulsi che lo attraversano, veicola i dati provenienti dal crono-termostato 13 e nel contempo permette anche l'alimentazione elettrica di quest 'ultimo.

Ãˆ quindi possibile utilizzare l'apparecchiatura 10 di cui si discute anche in impianti di condizionamento termico preesistenti, modificandoli per introdurre la centralina 15 e sostituire i termostati giÃ presenti con i crono-termostati 13, ma senza intervenire sui cavi giÃ presenti, che possono essere riutilizzati.

In una soluzione di variante del presente trovato, riportata in fig. 3, e che puÃ² essere combinata con altre forme di realizzazione qui descritte, il cavo di collegamento 22 puÃ² fungere solamente da cavo di alimentazione elettrica, mentre lo scambio di dati puÃ² essere affidato a prime 125a e seconde 125b interfacce di comunicazione dati, del tipo senza fili, ossia wireless. In questa soluzione di variante, le prime 125a e seconde 125b interfacce di comunicazione dati sostituiscono, rispettivamente nella centralina 15, e in ogni cronotermostato 13, le prime 25a e seconde 25b interfacce di comunicazione dati sopra descritte e funzionanti via cavo di collegamento 22.

Ogni crono-termostato 13, inoltre, puÃ² integrare un'interfaccia utente 28, che puÃ² avere solamente la funzione di visualizzazione dell'ora e della temperatura ambiente, come ad esempio uno schermo, o "display", oppure puÃ² permettere, oltre alla visualizzazione, anche l'inserimento di alcuni dati, per l'impostazione, ad esempio, della data e dell'ora correnti. Tale interfaccia utente 28 puÃ² essere quindi dotata sia di uno schermo di visualizzazione, sia di un dispositivo di inserimento dati, come ad esempio una tastiera, oppure uno schermo di tipo "touch-screen" , non illustrati nelle figure allegate.

I dati che la centralina 15 riceve dai crono-termostati 13 possono essere elaborati da un'unitÃ elettronica di controllo 29, quale ad esempio un microprocessore, utilizzando algoritmi termodinamici pre-memorizzati ad esempio in un'unitÃ di memorizzazione 30 della centralina 15 stessa.

Nell'unitÃ di memorizzazione 30, inoltre, possono essere memorizzati i dati energetici relativi all'abitazione 11, come ad esempio i coefficienti di scambio termico delle pareti, e/o degli eventuali serramenti, per calcolare la trasmittanza di ciascuna delle zone termicamente indipendenti 14. Possono essere anche memorizzati i dati relativi alle dispersioni dell'impianto di riscaldamento 12, ed i coefficienti di scambio termico dei dispositivi riscaldanti 17.

Questi dati energetici possono essere inseriti nell'unitÃ di memorizzazione 30 dall'utente oppure dall'installatore mediante un'interfaccia utente 31, che puÃ² essere vantaggiosamente integrata nella centralina 15.

L'interfaccia utente 31 puÃ² essere configurata per consentire sia la visualizzazione dei dati di funzionamento in tempo reale, sia la visualizzazione dei dati di processo, sia l'inserimento, la consultazione e la modifica dei suddetti dati energetici.

Attraverso tale interfaccia utente 31, Ã ̈ inoltre possibile, per l'utente, programmare la termoregolazione delle zone termicamente indipendenti 14. Tale programmazione prevede che l'utente memorizzi nella centralina 15 la temperatura desiderata per ogni zona termicamente indipendente 14, nonchÃ© gli orari effettivi in cui deve essere presente tale temperatura nella relativa zona termicamente indipendente 14.

La programmazione puÃ² essere effettuata sulla base dei seguenti criteri di programmazione: destinazione d'uso delle zone termicamente indipendenti 14, eventuali presenze o assenze pianificate di persone all'interno dell'abitazione 11, altri criteri soggettivi a discrezione dell'utente.

Altri criteri di programmazione della centralina 15 possono essere, ad esempio, le soglie differenziali, massima e minima, rispetto alla temperatura desiderata.

In seguito alla summenzionata programmazione, la centralina 15 provvede autonomamente a gestire la caldaia 16, sulla base dei sopraccitati algoritmi termodinamici, per ottenere la temperatura desiderata nelle zone termicamente indipendenti 14, agli orari voluti dal cliente.

In particolare, la centralina 15 Ã ̈ in grado di calcolare gli eventuali transitori termici, ad esempio in base all'inerzia termica dei locali delle zone termicamente indipendenti 14 e alla loro temperatura di partenza di un ciclo termico di condizionamento, e regolare la modalitÃ di accensione e spegnimento della caldaia 16 sulla base di ciÃ², in modo da ottenere quanto impostato dall'utente. In questo modo, a differenza di quanto possibile negli impianti di condizionamento termico noti, la temperatura di ciascuna zona termicamente indipendente 14 viene portata a regime quando desiderato dall'utente, e non in tempi successivi o precedenti a quanto da esso impostato.

In alcune forme di realizzazione del presente trovato la centralina 15 Ã ̈ configurata per rilevare autonomamente e senza programmazione da parte dell'utente o dell'installatore, i parametri dei suddetti algoritmi termodinamici .

Infatti, in tali forme di realizzazione, la centralina 15 puÃ² essere configurata per auto-apprendere, mediante analisi di una successione di cicli termici, il comportamento termodinamico dei locali dell'abitazione 11. La centralina 15 puÃ² essere in grado di estrapolare, mediante la suddetta analisi di successivi cicli termici, almeno dati termodinamici dell'impianto di riscaldamento 12 e dati energetici dell'abitazione 11. Inoltre, mediante tale estrapolazione, la centralina Ã ̈ in grado di effettuare la calibrazione degli algoritmi termodinamici. Risulta quindi chiaro che Ã ̈ sufficiente effettuare la programmazione della sola centralina 15, per ottenere il controllo e la gestione dell'intero impianto di riscaldamento 12. Non Ã ̈ infatti necessario impostare ad uno ad uno i crono-termostati 13, come viene normalmente fatto negli impianti di condizionamento termico noti, ma tutte le zone termicamente indipendenti 14 vengono controllate dall'unica centralina 15.

Il procedimento di controllo e regolazione dell'impianto di riscaldamento 12 prevede che, man mano che la centralina 15 riceve i dati di temperatura dai crono-termostati 13, essi vengano memorizzati nell'unitÃ di memorizzazione 30.

Inoltre, Ã ̈ previsto che l'unitÃ elettronica di controllo 29 interroghi l'unitÃ di memorizzazione 30 per prelevare da quest'ultima sia i sopraccitati dati di temperatura, sia le impostazioni di programmazione ivi memorizzate dall'utente.

A seconda delle impostazioni memorizzate, l'unitÃ elettronica di controllo 29 elabora tali dati sulla base dei giÃ citati algoritmi termodinamici presenti nell'unitÃ di memorizzazione 30, per garantire il confort e la termoregolazione che l'utente desidera ottenere.

In forme di realizzazione, per lo svolgimento della propria funzione di controllo e regolazione dell'impianto di riscaldamento 12, la centralina 15 puÃ² essere collegata elettronicamente anche ad un primo sensore di temperatura 32, posizionato all'esterno dell'abitazione 11 e avente la funzione di misurare in continuo, oppure ad intervalli prestabiliti, la temperatura dell'ambiente esterno ed inviare tale dato alla centralina 15. L'unitÃ elettronica di controllo 29 provvede alla memorizzazione del dato di temperatura esterna nell'unitÃ di memorizzazione 30, per un successivo utilizzo come input per i summenzionati algoritmi termodinamici.

Ulteriori dati di input possono essere le temperature del fluido termovettore nei condotti di mandata 18 e/o di ritorno 19 della caldaia 16, che vengono trasmessi alla centralina 15 da rispettivi secondo 33 e/o terzo 34 sensore di temperatura.

I dati di input sopra citati vengono ricevuti dalla centralina 15 attraverso un'interfaccia sensori 35, alla quale possono essere collegati in ingresso uno o piÃ¹ dei sensori di temperatura 32, 33, 34.

L'interfaccia sensori 35 comunica in uscita con l'unitÃ elettronica di controllo 29, che effettua la memorizzazione dei dati di input nell'unitÃ di memorizzazione 30.

Nella forma di realizzazione riportata nelle figg. 1 e 2, tale interfaccia sensori 35 Ã ̈ di tipo cablato, mentre nella variante illustrata in fig. 3 l'interfaccia sensori 35 Ã ̈ sostituita da un'interfaccia sensori 135 di tipo senza fili, o wireless.

Allo stesso modo, sensori di temperatura 132, 133, 134 dotati di ricetrasmittente senza fili possono sostituire i sensori di temperatura 32, 33, 34 sopra menzionati e comunicare con la sopra menzionata interfaccia sensori 135.

In seguito alla memorizzazione dei suddetti dati di input, il procedimento di controllo di cui si discute prevede che essi vengano elaborati dall'unitÃ elettronica di controllo 29 unitamente ai dati provenienti dai cronotermostati 13.

Conseguentemente, la centralina 15, una volta effettuata l'elaborazione dei dati di input, Ã ̈ configurata per determinare sia una mappa delle accensioni della caldaia 16, alla quale Ã ̈ collegata mediante un attuatore 36 sia una mappa delle attivazioni/disattivazioni o regolazioni delle valvole di regolazione 21, alle quali Ã ̈ collegata mediante un modulo di regolazione 37.

In questo modo, ad ogni dispositivo riscaldante 17 viene convogliata una voluta quantitÃ di fluido termovettore caldo per garantire il raggiungimento ed il mantenimento delle temperature desiderate per ciascuna zona termicamente indipendente 14. Inoltre, puÃ² essere effettuata anche una regolazione complessa, utilizzando come dati di retroazione le temperature misurate dai misuratori di temperatura 23, che consente di ottimizzare l'apporto di energia riscaldante al fluido termovettore e l'energia da esso scambiato con i dispositivi riscaldanti 17, per evitare sprechi energetici dovuti all'eccessivo riscaldamento o all'eccessivo raffreddamento delle zone termicamente indipendenti 14.

Nella variante illustrata in fig. 3, in sostituzione del modulo di regolazione 37, nel quale i collegamenti tra le valvole di regolazione 21 e la centralina 15 sono effettuati mediante cavi elettrici, un modulo di regolazione 137, con comunicazione di tipo senza fili, ossia wireless, consente la gestione senza fili delle valvole di regolazione 21.

Ãˆ chiaro che all'apparecchiatura 10 per il controllo e la regolazione di un impianto di riscaldamento 12 fin qui descritta possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per il controllo e la regolazione di un impianto di condizionamento termico (12) di un'abitazione (11) provvisto di almeno un'unitÃ termica principale (16), detta apparecchiatura comprendendo almeno un cronotermostato (13) ed essendo caratterizzata dal fatto che comprende, inoltre, una centralina (15) programmabile, esterna ed eventualmente distanziata rispetto a detta unitÃ termica principale (16), e collegata, in posizione intermedia, sia a detto crono-termostato (13), mediante collegamento elettrico tra un primo modulo di alimentazione elettrica (26) di detta centralina (15) ed un secondo modulo di alimentazione elettrica (27) di detto crono-termostato (13), sia a detta unitÃ termica principale (16), in cui detta centralina (15) e detto crono-termostato (13) comprendono rispettivamente una prima interfaccia di comunicazione dati (25a; 125a) ed una seconda interfaccia di comunicazione dati (25b; 125b) collegate tra loro per lo scambio reciproco di dati.
2. Apparecchiatura come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende, per ciascun cronotermostato (13), un cavo di collegamento (22) avente almeno un primo filo conduttore elettrico che collega elettricamente detto primo modulo di alimentazione elettrica (26) a detto secondo modulo di alimentazione elettrica (27) ed almeno un secondo filo conduttore elettrico che collega detta prima interfaccia di comunicazione dati (25a) a detta seconda interfaccia di comunicazione dati (25b).
3. Apparecchiatura come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende, per ciascun cronotermostato (13), un cavo di collegamento (22) avente almeno un filo conduttore elettrico che collega elettricamente detto primo modulo di alimentazione elettrica (26) a detto secondo modulo di alimentazione elettrica (27), e che detta prima interfaccia di comunicazione dati (125a) e detta seconda interfaccia di comunicazione dati (125b) sono collegate tra loro mediante una connessione dati senza fili.
4. Apparecchiatura come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che detta centralina (15) comprende un attuatore (36) per l'attivazione selettiva dell'unitÃ termica principale (16), il quale attuatore (36) Ã ̈ asservito a detta centralina (15).
5. Apparecchiatura come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto impianto di condizionamento termico (12) Ã ̈ suddiviso in una pluralitÃ di zone termicamente indipendenti (14), caratterizzata dal fatto che comprende un numero di crono-termos tati (13) almeno pari al numero di zone termicamente indipendenti (14), tutti collegati a detta centralina (15) e distribuiti in dette zone termicamente indipendenti (14), e che ciascuno di detti crono-termostati (13) comprende almeno un misuratore di temperatura (23) configurato per misurare la temperatura ambiente della corrispondente zona termicamente indipendente (14), ed un microcontrollore (24) collegato a detto misuratore di temperatura (23) per convertire la misurazione termica di quest'ultimo in un segnale digitale.
6. Apparecchiatura come nella rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto microcontrollore (24) Ã ̈ collegato a detta prima interfaccia di comunicazione dati (25a; 125a) per trasmettere a quest'ultima detto segnale digitale.
7. Apparecchiatura come nella rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta centralina (15) comprende un'unitÃ elettronica di controllo (29) ed un'unitÃ di memorizzazione (30), in cui detta unitÃ elettronica di controllo (29) Ã ̈ comunicante in lettura e scrittura con l'unitÃ di memorizzazione (30).
8. Apparecchiatura come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzata dal fatto che detta centralina (15) comprende un'interfaccia sensori (35, 135) collegata elettronicamente ad uno o piÃ¹ sensori di temperatura (32, 33, 34; 132, 133, 134) associati a detta abitazione (11) o a parti di detto impianto di condizionamento termico (12) e configurati per rilevare la temperatura dei rispettivi punti di installazione e per inviare a detta interfaccia sensori (35, 135) segnali digitali corrispondenti alle temperature rilevate e che detta unitÃ di memorizzazione (30) Ã ̈ collegata a detta interfaccia sensori (35, 135) e configurata per memorizzare detti segnali digitali.
9. Apparecchiatura come nella rivendicazione 8, in cui detta unitÃ termica principale (16) Ã ̈ provvista di almeno un condotto di mandata (18) e/o di un condotto di ritorno (19) di fluido termovettore, caratterizzata dal fatto che detti uno o piÃ¹ sensori di temperatura sono scelti in un gruppo comprendente: almeno un primo sensore di temperatura (32, 132), posizionato esternamente a detta abitazione (11), e configurato per misurare la temperatura dell'ambiente esterno all'abitazione (11), - almeno un secondo sensore di temperatura (33, 133), associato a detto condotto di mandata (18) di detta unitÃ termica principale (16) e configurato per misurare la temperatura di detto fluido termovettore in uscita dall'unitÃ termica principale (16), - almeno un terzo sensore di temperatura (34, 134), associato a detto condotto di ritorno (19) di detta unitÃ termica principale (16) e configurato per misurare la temperatura di detto fluido termovettore in ingresso all' unitÃ termica principale (16).
10. Apparecchiatura come nella rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che il collegamento tra detti sensori di temperatura (32, 33, 34) e detta interfaccia sensori (35) Ã ̈ di tipo cablato.
11. Apparecchiatura come nella rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che il collegamento tra detti sensori di temperatura (132, 133, 134) e detta interfaccia sensori (135) Ã ̈ di tipo senza fili, o wireless.
12. Apparecchiatura come in una o l'altra delle rivendicazioni da 7 a 11, caratterizzata dal fatto che detta centralina (15) comprende un'interfaccia utente (31), configurata per permettere l'immissione, da parte di un utente, di dati termodinamici di detto impianto di condizionamento termico (12), di dati energetici di detta abitazione (11), di algoritmi termodinamici e di dati di programmazione per la termoregolazione di ciascuna di dette zone termicamente indipendenti (14) e che detta interfaccia utente (31) Ã ̈ collegata a detta unitÃ di memorizzazione (30) per trasferire e memorizzare detti dati e detti algoritmi.
13. Metodo per il controllo e la gestione di un impianto di condizionamento termico (12) di un'abitazione (11), in cui detto impianto di condizionamento termico (12) comprende almeno un'unitÃ termica principale (16) ed un crono-termostato (13), caratterizzato dal fatto che prevede di collegare, in posizione intermedia, una centralina (15) programmabile sia a detta unitÃ termica principale (16), sia a detto crono-termostato (13), per effettuare la selettiva attivazione o disattivazione di detta unitÃ termica principale (16) e per provvedere all'alimentazione elettrica del crono-termostato (13) ed allo scambio reciproco di dati di temperatura tra detto crono-termostato (13) e detta centralina (15).
14. Metodo come nella rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che comprende: - memorizzazione, in un'unitÃ di memorizzazione (30) di detta centralina (15), di dati termodinamici di detto impianto di condizionamento termico (12), di dati energetici di detta abitazione (11), di algoritmi termodinamici e di dati di programmazione per la termoregolazione; - trasmissione di dati di temperatura da detto cronotermostato (13) a detta centralina (15); - elaborazione, da parte di un'unitÃ di controllo (29) di detta centralina (15), di detti dati di temperatura sulla base di detti algoritmi termodinamici e di detti dati di programmazione ; - implementazione di una mappa di accensioni di detta unitÃ termica principale (16) per comandarla selettivamente in attivazione o disattivazione e determinare la voluta termoregolazione di detta abitazione (11)
15. Metodo come nella rivendicazione 13 o 14, caratterizzato dal fatto che, prima dell'elaborazione, detta centralina (15) riceve, come dati di input da elaborare, anche i dati di temperatura provenienti da almeno un sensore di temperatura scelto in un gruppo comprendente almeno un primo sensore di temperatura (32, 132), posizionato esternamente a detta abitazione (11), e configurato per misurare la temperatura dell'ambiente esterno all'abitazione (11), un secondo sensore di temperatura (33, 133), configurato per misurare la temperatura di fluido termovettore in uscita dall'unitÃ termica principale (16), un terzo sensore di temperatura (34, 134), configurato per misurare la temperatura di detto fluido termovettore in ingresso all'unitÃ termica principale (16).
16. Metodo come nella rivendicazione 14 o 15, in cui detto impianto di condizionamento termico (12) Ã ̈ suddiviso in una pluralitÃ di zone termicamente indipendenti (14) e comprende un numero di crono-termostati (13) almeno pari al numero di dette zone termicamente indipendenti (14), caratterizzato dal fatto che la memorizzazione prevede che i dati di programmazione della termoregolazione di ciascuna di dette zone termicamente indipendenti (14) vengano memorizzati nell'unica centralina (15), e che quest 'ultima effettui l'elaborazione dei dati di temperatura provenienti da detti crono-termostati (13) sulla base di detti dati di programmazione e di detti algoritmi termodinamici.
17. Metodo come nella rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che comprende: - memorizzazione, in un'unitÃ di memorizzazione (30) di detta centralina (15), di algoritmi termodinamici e di dati di programmazione per la termoregolazione; - trasmissione di dati di temperatura da detto cronotermostato (13) a detta centralina (15); - autoapprendimento mediante estrapolazione da parte di detta centralina (15) almeno di dati termodinamici di detto impianto di condizionamento termico (12) e di dati energetici di detta abitazione (11) sulla base dell'analisi di successivi cicli termici; - calibrazione di detti algoritmi termodinamici, mediante detti dati termodinamici e detti dati energetici; - elaborazione, da parte di un'unitÃ di controllo (29) di detta centralina (15), di detti dati di temperatura sulla base degli algoritmi termodinamici calibrati e di detti dati di programmazione; - implementazione di una mappa di accensioni di detta unitÃ termica principale (16) per comandarla selettivamente in attivazione o disattivazione e determinare la voluta termoregolazione di detta abitazione (11).