Termoregolazione domestica e professionale in chiave “smart”

Parliamo di termoregolazione. Oggi il normale cronotermostato, per quanto avanzato e connesso, non è sufficiente a gestire e ottimizzare la termoregolazione, in ambito sia domestico, sia professionale. Grazie alla diffusione di tecnologie IoT e della connettività WiFi è possibile installare dei sensori o termostati intelligenti in ogni ambiente per misurare, almeno, la temperatura e l’umidità. Questo accorgimento, da solo, consente di gestire i consumi energetici per il riscaldamento stanza per stanza, ambiente per ambiente. Per rendere il sistema ancora più intelligente andrebbe completato con sensori di presenza, in modo da abbassare la temperatura o spegnere del tutto l’impianto nella singola stanza quando non ci sono persone. Sistemi avanzati di questo tipo esistono già per le automazioni di uffici e smart building, sono ancora poco diffusi nelle abitazioni comuni, dove ci si sposta da una stanza all’altra frequentemente.

Termoregolazione, vantaggi e difficoltà

I sistemi di termoregolazione possono essere completati dalla misura dei parametri esterni di temperatura e umidità, per impostare correttamente la caldaia o la pompa di calore al fine di produrre la giusta quantità di riscaldamento/raffrescamento sia nelle giornate estremamente fredde che in quelle più calde. Ovviamente, tutto può essere controllato da una App caricata sullo smartphone.

Descritto in questo modo, il sistema di termoregolazione per appartamenti domestici sembra una utopia, perché richiede il radicale rifacimento dell’impianto di riscaldamento. In realtà, se si inverte il ciclo termico e si guarda al condizionamento degli edifici, pur rimanendo tra le mura domestiche, si scopre che i condizionatori a pompa di calore hanno già tutte queste caratteristiche, integrate, da una parte, nel modulo esterno e dall’altra negli split montati nelle stanze. Alcuni di essi possono rilevare la stanza all’infrarosso, effettuando una mappatura, per determinare le diverse zone di calore o la presenza di persone, e orientare il flusso di aria, fresca o calda, dove serve, “richiedendo” alla pompa di calore la necessaria quantità di energia anche in funzione della temperatura esterna, oltre che dei nostri desiderata. Questi sistemi offrono livelli di efficienza e di rendimento che gli impianti di riscaldamento tradizionali non riescono a raggiungere.

È facile capire il perché di questa differenza di efficienza tra il normale sistema di riscaldamento e il condizionamento: il primo è un impianto complesso, costruito con metodi e tecnologie di qualche decennio fa e che solo di recente sta evolvendo; è integrato nei muri e nei pavimenti delle case ed è quindi difficile da modificare, se non effettuando una completa ristrutturazione.

Il secondo è tipicamente un sistema installato successivamente alla costruzione dell’immobile, concentrato in due pezzi: il modulo esterno e lo split, facilmente installabili, su cui l’installatore non deve mettere mano, poiché è tutto già pronto e deciso dal produttore, inclusi gli aggiornamenti del software e la relativa App.

Sono questi i sistemi di termoregolazione dell’era delle smart city e degli smart building? Sicuramente no.

Oggi un sistema di termoregolazione deve essere interconnesso; alla rete internet, per permetterne la totale gestione sia da parte dell’utente che del manutentore e con gli altri appartamenti di uno stesso edificio o gli altri edifici di una zona. Considerato che il calore attraversa le pareti e i soffitti, disperdendosi, in un palazzo è perlomeno anacronistico che ogni appartamento non tenga conto delle condizioni dell’appartamento a fianco, o sopra o sotto. Ci deve essere una ottimizzazione complessiva delle regolazioni delle temperature e dei consumi.

Il ruolo delle tecnologie

Le tecnologie dell’I&CT e dell’IoT sono la soluzione per una ottimizzazione del confort e dei consumi. Infatti, si possono installare con poca invasività, sensori e attuatori sugli impianti esistenti e gestire la domanda di energia che l’appartamento invia alla caldaia o alla pompa di calore, utilizzando anche metodi di autoapprendimento.

Il passo successivo è quello di connettere i dati degli impianti domestici o professionali ai fornitori di energia, elettrica e gas, per anticipare la richiesta e permettere anche a loro di gestire la distribuzione in maniera più efficiente.

Per il rinnovo degli impianti di riscaldamento e condizionamento oggi ci sono incentivi statali che rendono la trasformazione ulteriormente conveniente (Ecobonus, Superbonus). Nel settore, però, si osserva un livello medio, per non dire mediocre, di preparazione degli impiantisti, non sempre propensi all’innovazione rispetto a queste nuove possibilità; spesso la mancata o poca conoscenza delle soluzioni tecnologicamente avanzate porta l’installatore a realizzare impianti che non sfruttano a pieno le capacità dei sistemi installati.

Il tema di fondo è sempre lo stesso: per fare innovazione, o semplicemente per adeguarsi allo stato dell’arte, ci vogliono competenze in diversi settori e sempre più in informatica, occorre sempre più un approccio al cliente consulenziale e sistemistico nelle fasi progettuali e realizzative.

Diverso è lo scenario in ambito professionale, tipicamente edifici a uso ufficio, dove già da tempo esistono sistemi di regolazione sia della temperatura che della qualità dell’aria, del ricircolo, dei consumi energetici e automazioni di vario tipo. Questi sistemi hanno piattaforme di monitoraggio complesse e gestione centralizzata, integrata con gli altri impianti di edificio (illuminazione, ascensori, varchi accessi, allarmi). Sono quindi connessi, ma non interconnessi con gli altri edifici che li circondano o con i loro fornitori di energia.

Conclusioni

In sostanza, nei sistemi di termoregolazione, la seconda legge della termodinamica (è impossibile una trasformazione di energia il cui unico risultato sia trasferire calore da un corpo freddo a uno caldo senza l’apporto di lavoro dall’esterno, ovvero che in un sistema isolato la variazione di entropia nel tempo è maggiore o uguale a zero, o anche che è impossibile realizzare una macchina termica il cui rendimento sia pari al 100%) ci dice cosa fare per rendere moderno il nostro sistema: dobbiamo minimizzare l’aumento di entropia, ovvero il lavoro apportato dall’esterno (e quindi l’energia) allargando il nostro “sistema”, ovvero il nostro edificio o appartamento, a quelli adiacenti, cioè considerandoli come un sistema unico. E oggi abbiamo i mezzi per farlo.