QUALE TERMOSTATO DI STANZA SCEGLIERE PER RISPARMIARE ENERGIA (RISCALDAMENTO ELETTRICO)?

Cos’è un termostato intelligente? Perché si chiama termostato intelligente?

Il rendimento di un sistema di riscaldamento è espresso dalla capacità di una coppia emettitore di calore (radiatore, riscaldamento a pavimento, ecc.) + termostato di limitare il più possibile le onde di calore nella stanza adattandosi alle condizioni climatiche variabili durante il giorno (più freddo di notte, guadagno solare a metà giornata, ecc.) e alle variazioni della domanda (occupazione o meno della stanza da parte degli abitanti).

Se questo compito è ben fatto (termostato intelligente) e in modo autonomo (senza intervento umano), la temperatura della stanza sarà stabile e oscillerà molto poco intorno al setpoint (+/-0.10°C à +/-0.10°C per i migliori). Questa prestazione è associata alla nozione di variazione temporale del riscaldamento.

Limitare le variazioni di temperatura della stanza a una « micro-oscillazione » intorno alla temperatura di comfort è essenziale in termini di riduzione del consumo energetico. Infatti, per ogni grado al di sopra del set point, c’è un aumento del 7% del consumo. Se il termostato rileva la necessità di riscaldare a 18°C e punta a 19°C, è il 7% di energia consumata per niente. Se il termostato spegne il riscaldamento a 20°C quando l’obiettivo è 19°C, è un altro 7% di consumo extra.

Il termostato è detto intelligente se controlla il riscaldamento in base ai dati termici raccolti (al alta frequenza) nella stanza.

Funzioni « intelligenti o avanzate » complementari ai moderni termostati:

• Misurazione e visualizzazione del consumo.
• L’impostazione precisa di valori di temperatura « target » personalizzabili (comfort, pre-comfort, eco, antigelo, ecc.).
• Impostazione delle temperature secondo i programmi settimanali e giornalieri.
• Misurazione del livello di umidità nell’aria che indica la necessità di aprire le finestre per rinnovare l’aria. La possibilità di collegare attuatori (umidificatore, ventilatore) che possono essere controllati secondo i valori del termostato.
• Misurare e visualizzare la qualità dell’aria e rilevare i VOC nell’aria.
• La presenza di ingressi multifunzionali per contatti finestra, sensori remoti, ecc.
• L’esistenza di un sensore di prossimità (se l’utente arriva entro 10 cm lo schermo passa dalla modalità standby a quella attiva).
• Sicurezza del bloccaggio per « bambini ».
• Accesso ai dati tramite un’applicazione per smartphone.
• Il controllo remoto (internet) del riscaldamento (termostato collegato) non può essere considerato, secondo noi, come un parametro di « intelligenza » del termostato. Non interviene nella riduzione del consumo. Tuttavia, può migliorare il comfort avviando il riscaldamento a distanza se la casa non è stata riscaldata per molto tempo. Gli occupanti non devono aspettare che la casa sia carica di energia al loro arrivo per ritrovare una sensazione di comfort che a volte può richiedere diverse decine di ore. Questa funzione è particolarmente adatta alle seconde case o alle abitazioni occupate in modo intermittente.

1) La direttiva europea Erp (Energy Related Products) EcoDesign

2) Certificati di risparmio energetico (C2e)

Da parte loro, i certificati di risparmio energetico (C2e) relativi al riscaldamento (scheda BAR-TH-158), che permettono di richiedere sovvenzioni statali, riprendono questi stessi criteri e aggiungono un criterio di rendimento:

Il controllo deve avere un’ampiezza di controllo (sensibilità) inferiore a 0,3 K e una deriva del carico inferiore a 1 K. Questo significa che se l’ampiezza della regolazione (l’oscillazione della misura intorno al set point) è di 0,3K o 0,3°C, per un valore di temperatura obiettivo di 20°C, la regolazione (il termostato) rileverà la necessità di riscaldare a partire da 19,7°C e si fermerà a 20°C+0,3°=20,3°C.

3) Il certificato Eu.BAC

La regolazione dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e climatizzazione è regolata dalla norma europea EN 15500 dal 2017.

Nota: utilizzare termostati (sensori di temperatura) remoti. In questo caso, il termostato è indipendente (a batteria o cablato) dal radiatore. Deve essere posizionato nel cuore della zona di riscaldamento (secondo le regole di posizionamento dei termostati). La misurazione della temperatura ambiente sarà quindi rappresentativa della temperatura percepita dagli occupanti e non più troppo vicina alla fonte di calore.

Ci sono 3 tecniche principali di controllo per il riscaldamento elettrico:

1) Regolazione ON/OFF (TON o « tutto o niente ») con termostato elettronico

Nel caso del riscaldamento elettrico, questo è il metodo di controllo più semplice. Si rivolge ai radiatori a bassa inerzia come i radiatori, i convettori, i termoventilatori.

Nel caso di programmi memorizzati, se il termostato è stato impostato per puntare a 21°C alle 8 del mattino, il termostato si attiverà solo a quell’ora senza alcuna anticipazione. Se il sistema di riscaldamento è stato correttamente dimensionato in termini di potenza, ed è molto reattivo (ad esempio radiatori a infrarossi) e la temperatura della stanza scende solo leggermente durante la notte (buon isolamento o programmato per non scendere più di 2°C, per esempio), allora questo tipo di regolazione è sufficiente. Al contrario, quando la temperatura target viene raggiunta, il riscaldamento si spegne e, in assenza di inerzia, si autoregola attorno al set point.

2) Controllo elettronico proporzionale PID (Proporzionale Integrale Derivativo)

Si tratta di termostati elettronici che permettono una regolazione precisa. Il termostato anticipa il raggiungimento della temperatura target in base all’evoluzione della temperatura ambiente durante le ultime ore. Il sistema di controllo PI (integrale) calcola il tempo di accensione e spegnimento del riscaldamento a intervalli regolari, in proporzione alla differenza tra la temperatura misurata e la temperatura obiettivo (setpoint). Questa tecnica mira al risparmio energetico. Mira a limitare il più possibile le variazioni di temperatura intorno al set point. Il termostato può decidere di non avviare il riscaldamento anche se la temperatura della stanza è inferiore al set point (per anticipazione). Il termostato calcolerà l’avvio del radiatore alla fine della notte per raggiungere gradualmente la temperatura ambiente desiderata quando vi sveglierete.

Questo tipo di controllo si rivolge ai radiatori con un’inerzia media o alta, come i radiatori a inerzia, il riscaldamento a pavimento elettrico o idraulico. Tuttavia, per essere efficace, questo metodo di regolazione deve prima essere impostato per l’emettitore di calore interessato.

3) Regolazione algoritmica: misurazioni in tempo reale, autoapprendimento del termostato e perfetta conoscenza della vostra stanza

3.1 Una perfetta conoscenza del suo ambiente

Ogni abitazione e, soprattutto, ogni stanza ha le sue caratteristiche: regione, altitudine, livello di isolamento, livello di inerzia dell’edificio, emissività delle superfici, orientamento della stanza rispetto al sole, numero di pareti fredde (pareti in contatto con l’esterno), dimensioni, altezza sotto il soffitto, ecc.

Il termostato misura la temperatura della stanza in tempo reale (ogni secondo) e la confronta con la temperatura di comfort impostata (temperatura target). Lo storico delle misurazioni permette di determinare il profilo di reattività del vostro sistema di riscaldamento nel suo ambiente reale (la stanza da riscaldare… e non un’altra) in condizioni specifiche. Per esempio, sarà in grado di pre riscaldare la stanza nella misura in cui sa quanto velocemente il vostro sistema di riscaldamento è in grado di correggere il « deficit di calore » per passare dalla modalità economica (quando siete assenti) alla modalità comfort (quando arrivate o siete rilevati).

Sulla base di questi dati, determina come reagire nel modo più appropriato (cioè massimizzando il comfort e minimizzando il consumo).

Per esempio: se, dopo 45 minuti di luce solare significativa sulla vostra facciata in marzo, la temperatura della stanza supera la temperatura impostata, il termostato intelligente può decidere di spegnere il riscaldamento al momento opportuno per ridurre il consumo.

3.2 Memorizzazione delle abitudini di vita

È il primo a tornare a casa dal lavoro verso 19:00? Vive da solo? L’applicazione associata al termostato la geolocalizza (se lo desidera) e può avviare il riscaldamento all’ultimo momento per ridurre al minimo il consumo e garantire il suo comfort per il suo arrivo!

Siete una famiglia? Stesso principio per ogni occupante con uno smartphone.

Nessuno smartphone o nessun desiderio di geolocalizzare? Il termostato intelligente può essere basato sulla storia di vita degli occupanti per creare uno « schema di vita e di riscaldamento ».

Secondo la società tedesca Thermozyklus, il controllo algoritmico termociclico misura, analizza e “stimola” le micro variazioni della temperatura intorno al setpoint tenendole sotto controllo. Il sistema raccoglie i dati reali dell’ambiente termico (ampiezza e frequenza delle deviazioni dal set point della temperatura al centesimo di grado) in relazione alle azioni del sistema di riscaldamento impiegato (punto di partenza dell’apertura del radiatore, durata dell’apertura/chiusura del radiatore, ecc.). Sulla base della storia di queste informazioni essenziali, si stabilisce una correlazione tra le azioni richieste e la risposta del sistema di riscaldamento al suo ambiente. L’apprendimento algoritmico (autoapprendimento) permetterà poi di correggere con grande efficacia le microvariazioni specifiche di ogni parte in modo anticipato e predittivo. Inoltre, anche se gli occupanti non sentono le piccole variazioni di temperatura, essere il più vicino possibile al set point è essenziale per minimizzare il consumo.

La forza di questo sistema è che è completamente autonomo e non richiede alcuna programmazione iniziale o preliminare da parte di un team tecnico o degli occupanti. Tiene conto in tempo reale degli « eventi fisici » nella stanza da riscaldare (guadagno solare, rilevamento di presenza/assenza, ecc.). Thermozyklus stima un guadagno aggiuntivo del 5% rispetto a un sistema di controllo PID.

Quali sono le prossime funzioni a valore aggiunto per i termostati intelligenti in futuro?

Le funzioni che probabilmente si diffonderanno sono:

• Valutazione in tempo reale del buon funzionamento del vostro impianto di riscaldamento (caldaia, riscaldamento a pavimento, radiatore, ecc.) per individuare i guasti il più presto possibile.
• Tenendo conto dei parametri meteorologici esterni. Essendo noto l’orientamento della stanza rispetto al sole, sarà possibile determinare se è preferibile avviare la caldaia o il radiatore quando le previsioni del tempo indicano una bella giornata di sole verso le 10 del mattino? Si noti che questa funzione diventa meno importante se il sistema di controllo è in grado di rilevare in tempo reale le variazioni termiche della stanza e di adattarsi ad esse quasi in tempo reale (solo micro-variazioni).
• La capacità di comunicare e integrarsi con lo strumento generale di supervisione dell’edificio.

Si può anche immaginare che il termostato (non montato sul radiatore ma posizionato su una parete) sia in grado di rilevare la componente radiante emessa dal radiatore come aiuto per determinare la posizione ottimale del radiatore :)).

Da 100€ a diverse centinaia di euro, i prezzi dipendono spesso dalle certificazioni ottenute dai produttori:

• Termostato intelligente (Smart thermostat) senza fili RDS110.R Siemens
• Termostato intelligente con controllo THZ Thermozyklus (senza pre-programmazione), adatto a tutti i sistemi di riscaldamento. Precisione di controllo +/-15°C. Certificazione EUBAC AA.
• Termostato Rothelec Perfotronic 3. Certificazione EUBAC AA.
• Termostato Google NEST