Come funzionano le valvole termostatiche?

Valvole termostatiche: a cosa servono e come funzionano

La valvola termostatica è una valvola la cui apertura è proporzionale alla differenza fra la temperatura impostata dall'utente sul sensore di temperatura chiamato testa termostatica e la temperatura ambiente misurata.

Lo scopo della valvola termostatica è mantenere la temperatura ambiente pari a quella impostata sulla testa termostatica, perciò quando la temperatura ambiente è uguale alla temperatura impostata, la valvola regola in chiusura.

Ulteria offre soluzioni per soddisfare ogni tipo di richiesta di termoregolazione del calore condominiale.

A cosa serve la valvola termostatica?

 La valvola termostatica consente di:

  •  Controllare l’emanazione di calore dell’impianto per ogni singolo locale
  •  Bilanciare automaticamente l’impianto
  •  Valorizzare gli interventi di coibentazione termica dell’impianto.
  •  Controllare in maniera indiretta, la temperatura di ritorno di un impianto a radiatori.
  •  Non preoccuparsi dell’eventuale sovradimensionamento dei corpi scaldanti, anzi trasformarlo in un vantaggio automatico.

Le caratteristiche principali del corpo valvola sono:

  • Il valore kv (cioè quanta acqua passa dal corpo valvola).
  • La pressione differenziale massima (essenziale affinchè la valvola non diventi rumorosa).

Le testine termostatiche si distinguono in base alla Tecnologia del sensore:
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Cera: tempi di reazione lunghi = Riscaldamento solo per conduzione
Liquido: tempi di reazione ridotti = Riscaldamento per conduzione e convezione
Gas: tempi di reazione brevi = Il gas è sensibile alle alte pressioni differenziali sulla valvola.

 

Circuiti di regolazione a portata variabile e la valvola

La regolazione a portata variabile prevede che la potenza emessa sia controllata agendo sulla portata circolante nell’impianto. In pratica questo tipo di regolazione si attua installando su ciascun corpo scaldante una valvola termostatica. Riferito ad un radiatore avente potenza nominale di 1000 W, non appena il sistema di regolazione deve ridurre la potenza erogata, le portate si riducono drasticamente. In questo caso non ci sono problemi di bilanciamento dell’impianto in quanto i regolatori posti su ciascun corpo scaldante provvedono a regolare il flusso d’acqua indipendentemente da quanto accade agli altri corpi scaldanti.

Si tratta di un ottimo sistema di termoregolazione in quanto:

  • Le portate sono estremamente ridotte (consumi elettrici minimi e basso costo della pompa)
  • Il bilanciamento dell’impianto è automaticamente garantito (se non si innescano fenomeni di instabilità)
  • la temperatura di ritorno è ridotta, favorendo lo sfruttamento di caldaie a condensazione.

Esistono diversi modi di regolare la potenza termica erogata dai corpi scaldanti. Ci concentreremo nell’analisi dei circuiti che impiegano valvole termostatiche, la soluzione più moderna ed efficace per il controllo di impianti di riscaldamento a radiatori.

La funzione primaria della valvola termostatica

La valvola termostatica è un regolatore di temperatura del corpo scaldante sul quale è applicata, agendo sulla portata d'acqua che lo attraversa.

L’otturatore della valvola è comandato dalla dilatazione del liquido contenuto nella testina/sensore. L’aumento di temperatura ambiente provoca quindi l’avanzamento dell’otturatore finché questo non andrà in battuta e chiuderà completamente la valvola in corrispondenza alla temperatura impostata sulla ghiera di regolazione. In questo modo, il corpo scaldante non verrà più alimentato e quando la temperatura ambiente corrisponderà a quella impostata si raffredderà completamente.

Quando la temperatura del locale scenderà nuovamente al di sotto di quella impostata, la valvola inizierà ad aprirsi e circolerà nuovamente acqua calda nel corpo scaldante, immettendo calore nel locale per contrastarne la diminuzione di temperatura.

Si può considerare che la valvola termostatica sia un regolatore di tipo P, cioè proporzionale.

Ciò significa che la potenza erogata dal corpo scaldante sarà all’incirca proporzionale alla differenza di temperatura fra il valore desiderato, impostato sulla manopola, ed il valore reale sentito dalla testina.

Gli impianti di riscaldamento devono essere dotati di un sistema di termoregolazione del calore che ne moduli la potenza termica erogata in ambiente. In funzione delle necessità contingenti: idealmente il calore dovrebbe essere erogato solo dove serve, quando serve e quanto serve.


Supponendo di partire dalla condizione di locale freddo, inizialmente la valvola sarà completamente aperta e la portata nel radiatore sarà quella massima, detta anche "di progetto". Poiché l'acqua attraversa rapidamente il radiatore, in queste condizioni esce ancora calda e tutto il radiatore è caldo: la potenza erogata è quella massima di progetto e la temperatura della stanza aumenta.

A mano a mano che si riduce la differenza fra temperatura impostata sulla ghiera e temperatura ambiente (che aumenta) viene ridotta:

  • L'apertura della valvola; aumenta la perdita di carico a cavallo dell’otturatore
  • La portata di acqua circolante nel corpo scaldante
  • La temperatura di ritorno del corpo scaldante
  • La temperatura media del corpo scaldante (poiché la temperatura di mandata è costante)
  • La potenza emessa dal corpo scaldante.

Per piccole differenze di temperatura, l’apertura della valvola è modesta e la piccola portata di acqua circolante fa in tempo a raffreddarsi quasi completamente nell’attraversare il corpo scaldante. La bassa temperatura di ritorno che si ottiene (che tende ad avvicinarsi alla temperatura del locale, cioè circa 20°C) determina una bassa temperatura media del corpo scaldante, quindi una bassa potenza emessa dal corpo scaldante, anche se la sua superficie e la temperatura di ingresso rimangono costanti.

Al limite, se la potenza richiesta dal locale è veramente modesta (per esempio nelle mezze stagioni), la pochissima acqua immessa nel radiatore si raffredderà completamente prima ancora di raggiungere la parte inferiore del radiatore, ove la temperatura dell'acqua si stabilizza vicino alla temperatura ambiente. In queste condizioni, la parte superiore del radiatore è calda (alla temperatura di mandata) mentre la parte inferiore è fredda (a temperatura ambiente). E’ come se il radiatore “rimpicciolisse” progressivamente.

La valvola termostatica è un regolatore della temperatura ambiente di tipo proporzionale. Essa agisce sulla portata d’acqua circolante sul radiatore, in modo tale da ridurne la temperatura media e la potenza erogata. La conseguenza del funzionamento corretto delle valvole termostatiche è una drastica riduzione delle portate d’acqua circolanti all’interno dell’impianto.


La preregolazione della valvola termostatica

La preregolazione delle valvole, consiste essenzialmente in una limitazione della corsa in apertura dell’otturatore della valvola. Si dovrà quindi impostare la preregolazione della valvola in modo che la massima apertura consenta, con la prevalenza a disposizione della valvola stessa, la circolazione della portata di progetto. I costruttori forniscono per questo delle caratteristiche portata/perdita di carico in funzione della posizione di preregolazione, identificata solitamente da un numero su una ghiera.

Preregolando correttamente l’impianto, alla partenza da freddo la portata si ripartisce subito correttamente; viene prelevata la massima potenza possibile dal generatore e la temperatura dell’impianto sale progressivamente ovunque.

La preregolazione non deve essere necessariamente precisa, in quanto si tratta di un provvedimento finalizzato solamente a superare i transitori di avviamento dell’impianto. Una volta a regime, il controllo è preso automaticamente dalle testine termostatiche 

Significato di preregolazione

In base alle condizioni di progetto si determina l’apertura della valvola necessaria affinchè circoli la portata di progetto.

La rimanente corsa dell’otturatore non ha alcuna utilità, in quanto un aumento di portata oltre quella di progetto, produce modesti aumenti della potenza del radiatore a fronte però dell’utilizzo di una portata tale da sbilanciare gravemente l’impianto.

Quali sono i vantaggi dell’utilizzare valvole di ottima qualità ?

Non ha senso parlare di qualità per un impianto di climatizzazione (estiva e/o invernale) se esso non consente di regolare la temperatura ambiente stanza per stanza e di poterla mantenere nel tempo. Variazioni di temperatura ambiente sono dannose per la salute e comportano fenomeni fastidiosi alle pareti esterne in fase di raffreddamento, quando sono accompagnati (quasi sempre) da fenomeni di condensa (per abbassamento della temperatura), formazione di muffe e cattivi odori.

Il sistema migliore per ottenere una corretta regolazione, allo stato attuale della tecnica, è l'impiego di valvole termostatiche di buona qualità per il controllo della temperatura di ciascun locale riscaldato. Analogamente, non ha senso parlare di risparmio energetico e di impianti a condensazione senza l'impiego di valvole termostatiche (o di altri dispositivi funzionalmente equivalenti) almeno per le seguenti ragioni:

  • le valvole termostatiche consentono di ottenere e stabilizzare in ciascun locale, indipendentemente dagli altri, la temperatura ottimale per il comfort, anche quando per il locale venga nel tempo modificata la destinazione d'uso

  • l'uso corretto delle valvole termostatiche consente controllare la temperatura di ritorno e sfruttare la condensazione anche nei vecchi impianti a radiatori che acquisiscono caratteristiche di comfort paragonabili a quelle degli impianti a pannelli pur rimanendo funzionalmente più flessibili e più economici nella gestione, richiedendo una portata d'acqua molto bassa con risparmio di energia elettrica

  • le valvole termostatiche consentono di recuperare ogni tipo di apporto gratuito, sia di origine interna che esterna, con un ulteriore risparmio di combustibile.

  • le valvole termostatiche garantiscono il bilanciamento continuo ed automatico dell'impianto di riscaldamento in maniera semplice e definitiva.

Uno spazio abitativo più confortevole

Il kit termostatico (composto dal corpo valvola e dalla testina termostatica) consente di regolare la temperatura di ogni ambiente, scegliendo livelli di calore diversi nei diversi locali a seconda delle tue necessità. In ogni casa ci sono stanze più calde e stanze più fredde, a causa della loro posizione rispetto al sole o per la presenza di altre fonti di calore oltre al termosifone (stufa, fornelli accesi, ecc.).

Con le valvole termostatiche sarà possibile controllare e regolare la temperatura stanza per stanza (come nel disegno sotto) tenendo conto di tutti questi fattori. Soprattutto nel caso di un condominio con impianto di riscaldamento centralizzato dove ogni appartamento ha diverse esigenze, le valvole risultano essere di grande utilità.

Le valvole termostatiche permettono di decidere le giuste temperature

Nello schema che potrete visualizzare qui sotto, mostriamo un veloce esempio di come si possono regolare le temperature: la cucina, solitamente l’ambiente con più apporti gratuiti, così come il soggiorno saranno regolati per non superare i 19-20 °C. La camera ospiti avrà una regolazione al minimo (es. 16 -18 °C). Il bagno e le camere invece potranno avere una temperatura più piacevole (es. 20-22 °C). 

Riassumendo.

Le valvole termostatiche installate sui vostri radiatori sono dotate di una scala graduata  che va da zero a cinque. Ad ogni numero corrisponde una temperatura massima raggiungibile in ambiente. Il simbolo asterisco o "fiocco di neve" corrisponde alla posizione "antigelo".

Il valore di corrispondenza fra il numero sulla manopola graduata e la temperatura ambiente è variabile e dipende dalle singole situazioni applicative oltre che dalla taratura di fabbrica della valvola. Non è possibile pertanto attribuire ad un numero una determinata temperatura ambiente. È consigliabile fare delle prove fino a trovare stanza per stanza il valore desiderato.

Esempio: Se si vuole disporre del massimo calore disponibile, bisogna impostare la testina termostatica sul numero 5 (tutta aperta). La maggior parte delle persone trova confortevole impostare la testina sul numero 3/4.

La testina termostatica agisce sulla valvola aprendola o chiudendola al fine di raggiungere la temperatura ambiente desiderata. Quando viene raggiunta la temperatura richiesta la testina termostatica regolerà la valvola e quindi il flusso di acqua calda in ingresso al calorifero. Il calorifero riprenderà ad erogare calore non appena la temperatura scenderà sotto il valore impostato.

Si avvertirà la superficie del calorifero calda sopra e fredda sotto. Significa che il radiatore sta funzionando correttamente.

La testa termostatica è sensibile alla temperatura nel punto in cui è installata. Eventuali fonti di calore (come forni o stufe), tendaggi, mobili,copricaloriferi, mensole e tutto ciò che impedi- sce la normale circolazione dell’aria vicino il calorifero, potrebbe inficiare il corretto funzionamento, la regola di base è mantenere la testina termostatica più libera possibile.

5 REGOLE D’ORO PER UN CORRETTO UTILIZZO DELLE TESTINE TERMOSTATICHE


1. Eliminare copritermosifoni e coperture varie dai caloriferi.

2. Chiudere la valvola (impostando il valore 1 o “fiocco di neve”) quando si cambia l’aria nelle stanze, tenendo finestre e caloriferi aperti contemporaneamente si spreca una grande quantità di calore.

3. Chiudere le tapparelle la sera, in modo da non disperdere inutilmente il calore.

4. Lasciare la testina sul 5 nel periodo estivo, in modo da evitare la formazione di calcare e il conseguente blocco della stessa.

5. Lasciare la valvola sul 1/2 nelle stanze che non si utilizzano o se si lascia vuoto l’alloggio per alcuni giorni.

Istruzioni e prospetti

 

 

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