Sistemes de regulació i control en calefacció domèstica

En el BOE (número 2013/89) de 13 d'abril, apareix publicat el Reial decret 238/2013 pel qual es modifiquen determinats articles i instruccions tècniques del Reglament d'Instal·lacions Tèrmiques als Edificis, aprovat per Reial decret 1027/2007, de 20 de juliol.

El Reglament d'Instal·lacions Tèrmiques als Edificis, conegut en la pràctica pel seu acrònim RITE, té per objecte establir les exigències d'eficiència energètica i seguretat que han de complir les instal·lacions tèrmiques als edificis destinades a atendre la demanda de benestar i higiene de les persones, durant el seu disseny i dimensionament, execució, manteniment i ús, així com determinar els procediments que permetin acreditar el seu compliment.

En la seva modificació de 13 d'abril, i quant a generació de calor per a calefacció, es torna a posar de manifest la importància d'utilitzar calderes que incorporin cremadors d'alta eficiència, capaces de recuperar la calor latent de fusió de l'aigua continguda en els productes de la combustió i, per tant, molt més eficients que altres tecnologies també utilitzades en el sector.

Per raons de rendiment energètic i mediambiental s'estableix en l'última modificació del RITE l'obligatorietat en diversos àmbits d'utilitzar calderes de condensació a més d'utilitzar una sonda exterior i/o una sonda d'ambient com a elements de control. S'incideix per tant en la importància de disposar d'un generador de calor eficient i la necessitat de disposar d'un sistema de regulació i control que permetin optimitzar el funcionament del sistema de calefacció proporcionant un confort adequat amb el menor consum d'energia.

L'objectiu bàsic d'un sistema de regulació i control per a calefacció és aconseguir que la temperatura ambienti aconsegueixi un valor igual al d'una temperatura de consigna interrompent el funcionament del generador de calor quan les condicions de confort hagin estat satisfetes.

Aquesta temperatura de consigna o temperatura desitjada també es denomina temperatura de calefacció. És una variable crítica lloc que determina en gran mesurada el consum energètic d'una instal·lació de calefacció. Per cada grau que augmentem el valor de la temperatura de calefacció, s'incrementa el consum d'energia aproximadament en un 7% (Guia Pràctica de l'Energia. IDEA).

Segons l'INE la temperatura mitjana de calefacció en una zona geogràfica constituïda per les comunitats de Galícia, Astúries, Castella i Lleó, País Basc i Navarra se situa actualment en els 20,8 °C. Una altra variable crítica del nostre sistema és la temperatura d'impulsió. La temperatura d'impulsió, durant una demanda de calefacció, és la temperatura proporcionada mitjançant la caldera als emissors de la instal·lació (radiadors, termo convectores, sòl radiant, etc.) i determina el comportament del sistema tant en règim transitori com en règim permanent, una vegada s'ha aconseguit la temperatura ambienti desitjada.

Una temperatura d'impulsió anormalment alta condiciona negativament el rendiment d'una caldera i per tant l'eficiència de la instal·lació de calefacció.

En els sistemes més bàsics de control la temperatura d'impulsió s'estableix manualment com un valor fix. Per contra, en els sistemes de regulació i control més avançats, aquest valor es calcula automàticament mitjançant un programari específic proporcionant una sortida variable.

Existeixen diferents tipus de regulació en sistemes de calefacció i solen classificar-se en funció dels perifèrics o dispositius de termorregulación utilitzats.

Aquest tipus de control utilitza un dispositiu denominat termòstat ambienti proporcionant un senyal de tipus tot-res que determina l'arrencada o la parada de la caldera. Aquest tipus de control funciona satisfactòriament encara que el temps de retard del procés, en funció d'altres característiques i/o elements de la instal·lació, fa que les oscil·lacions de la temperatura ambienti enfront de la temperatura desitjada puguin aconseguir valors de ±1 ℃.

Les calderes Ariston tenen en compte aquests temps de retard i disposen d'una funció Acte que, mitjançant un escalonat variable de les temperatures d'impulsió, pot corregir de manera automàtica aquestes oscil·lacions fins a en un 40%.

Una variant d'aquest sistema on/off, que pot reduir la temperatura mitjana estacional de calefacció, consisteix en la utilització d'un crono-termòstat amb el qual és possible, a més de realitzar el control anteriorment descrit, establir franges horàries (per exemple, dia/nit) i adaptar la temperatura desitjada a les diferents necessitats o horaris d'utilització.

Aquest tipus de regulació, en funció de les condicions exteriors, té com a principal característica la variació automàtica de la temperatura d'impulsió en funció de la temperatura externa detectada mitjançant una sonda exterior.

Qualsevol variació en la temperatura externa provocarà en el temps una variació proporcional de la temperatura interior o ambient. Aquest fenomen, la intensitat del qual dependrà de factors aliens a la pròpia instal·lació (coeficients de transmissió dels elements que conformen el tancament de l'edificació, geometria i orientació de la mateixa, etc.) permet un comportament predictiu del sistema que reaccionarà davant pertorbacions, abans fins i tot que aquestes es produeixin, modificant la temperatura d'impulsió d'acord a una determinada corba. L'elecció de la corba respondrà principalment al tipus d'emissors i a la zona climàtica podent ajustar l'aïllament de l'edificació mitjançant el desplaçament paral·lel de la mateixa.

Les calderes Ariston poden gestionar la informació proporcionada per una sonda exterior escollint automàticament la corba més idònia així com les temperatures màximes i mínimes d'impulsió en funció del tipus d'emissors utilitzats. El valor mitjà estacional de la temperatura d'impulsió es redueix de manera sensible obtenint estalvis energètics importants a més d'un major confort en reduir considerablement les sobreoscilaciones del valor de la temperatura ambienti obtinguda. A més el programari de la caldera permet una interacció senzilla amb l'usuari que fa possible la modificació de manera intuïtiva d'alguns dels paràmetres que permeten personalitzar el comportament del sistema.

Un exemple d'algorisme per implementar la variació de la temperatura d'impulsió en funció de la temperatura externa pot ser el següent: T imp (°C) = 30+k • (20-T ext) + dP

on,

T imp = temperatura d'impulsió calculada

k = pendent de la corba

T ext = temperatura llegida per la sonda externa

dP = temperatura d'offset o desplaçament paral·lel

Podem observar que, per a unes condicions constants de pendent i offset com les següents, k=1,5 i dP=10 els valors calculats per a la temperatura d'impulsió per a una temperatura externa de 0 °C, 5 °C i 10 °C serien, respectivament:

T imp _{T ext=0 °C} = 70 °C

T imp _{T ext=5 °C} = 62,5 °C

T imp _{T ext=10 °C} = 55 °C

Alguns sistemes permeten gestionar una sonda ambient, això és, un dispositiu de regulació i control que proporciona a la caldera, a més de l'ordre d'arrencada o parada del servei de calefacció, la informació precisa de la temperatura ambienti de cada zona a cada moment.

Mitjançant un sensor resistivo d'alta precisió, la sonda ambient codifica un valor de temperatura que transmet a través d'un bus de dades i permet a la lògica de funcionament Ariston establir la temperatura d'impulsió més idònia en funció de les condicions ambientals actuals.

L'algorisme d'implementació per una termorregulación d'aquest tipus podria ser el següent: T imp (°C) = T imp _min + Is • (T set – T amb) + OF

on,

T imp (°C) = temperatura d'impulsió calculada

T imp _min = temperatura d'impulsió mínima

Is = influència sonda ambienti

T set = temperatura desitjada o temperatura consigna

T amb = temperatura ambienti mesurada per la sonda

OF = offset o factor de correcció

La resposta en transitori del sistema és a més molt ràpida atès que qualsevol modificació o alteració del valor (T set - T amb) tindrà una resposta proporcional incrementant temporalment la temperatura d'impulsió.

Per a uns valors constants de T imp _min=35, Is=10, T set=20, OF=3, els valors de la temperatura d'impulsió per a tres valors diferents de Tamb són els següents:

T imp _{T amb=15 °C} (°C) = 88 °C

T imp _{T amb=18 °C} (°C) = 58 °C

T imp _{T amb=19 °C} (°C) = 48 °C

Pot apreciar-se com la temperatura d'impulsió es redueix a mesura que la temperatura ambienti s'aproxima al valor de la temperatura de consigna seleccionada per l'usuari.

Aquesta disminució de la temperatura d'impulsió permet, a més d'obtenir el màxim confort en cada instal·lació, reduir de forma notable la temperatura en la tornada de caldera afavorint el fenomen de condensació en els models de caldera més eficients amb el consegüent augment de rendiment i aconseguint estalvis energètics de més del 25%.

Combinant els dos tipus de termorregulación anteriors, és a dir, combinant l'acció d'una sonda ambient interior i d'una sonda que permeti conèixer les condicions climàtiques externes, es pot obtenir una resposta del sistema que proporcioni els avantatges de les dues opcions individuals, anticipació i precisió.

L'estalvi obtingut amb aquest tipus de termorregulación en combinació amb una caldera de condensació pot ser superior al 35% pel que fa a una regulació tradicional.

L'eficàcia del sistema de regulació i control triat, no dependrà únicament del tipus de termorregulación seleccionada. Les calderes Ariston, a més de gestionar de manera automàtica la temperatura d'impulsió en funció de les lectures efectuades pels diferents perifèrics, tenen en compte altres factors resultants de les característiques de la pròpia instal·lació com poden ser els estats de funcionament anteriors del sistema i, implementant una gestió de la potència del cremador autoadaptativa, generant una reducció del consum d'energia i mantenint el grau de confort que proporciona cada tipus de termorregulación.