Pompa di calore e radiante: regolazione della mandata e integrazione Modbus

La regolazione climatica di una pompa di calore abbinata a un pavimento radiante è il caso in cui la qualità della regolazione si vede di più in bolletta. Una caldaia a gas rende più o meno allo stesso modo con l’acqua a 40 o a 50 °C, a parte la condensazione. Una pompa di calore no: ogni grado in più che deve produrre le costa energia elettrica.

Per questo, in un impianto con pompa di calore, la domanda “chi decide la temperatura di mandata?” non è un dettaglio tecnico. È la domanda che decide quanto consuma l’impianto.

Perché la mandata bassa conta

Una pompa di calore sposta calore dall’aria esterna all’acqua dell’impianto. Più è grande la differenza tra le due temperature, più lavoro deve fare il compressore. Il suo rendimento, il COP, scende quando la mandata sale.

Nella pratica si usa una regola indicativa: ogni grado in meno sulla mandata migliora il COP di qualche punto percentuale, spesso intorno al 2–3%. Passare da 40 a 33 °C di mandata, in una giornata d’inverno, può quindi valere un risparmio importante, senza toccare nient’altro.

Il pavimento radiante è il terminale ideale proprio perché, con la sua grande superficie, scalda bene con acqua tra 30 e 35 °C. Ma solo se la regolazione lo lascia lavorare così.

Chi comanda: la pompa di calore o il controllore

Ci sono tre modi di organizzare la regolazione.

La pompa di calore fa tutto. La macchina ha la sua curva climatica e la sua sonda esterna, e produce acqua alla temperatura che calcola. Il controllore dell’impianto gestisce solo le zone. È semplice, ma la pompa di calore non sa niente delle stanze: produce secondo la curva anche se tutte le zone sono già in temperatura.

Il controllore decide la mandata. Il controllore calcola la temperatura di mandata, con la curva climatica e con la correzione in base alle zone, e la scrive nella pompa di calore come setpoint. La macchina esegue. È la soluzione più efficiente, perché la mandata tiene conto di quello che succede dentro l’edificio.

Comando a contatto. Il controllore accende e spegne la pompa di calore con un contatto, e la macchina lavora con la sua curva. È la soluzione minima, adatta alle macchine che non hanno un’interfaccia di comunicazione.

La seconda è quella che consigliamo, quando la macchina lo permette. Richiede però una comunicazione affidabile tra controllore e pompa di calore, quasi sempre via Modbus.

Leggere e scrivere via Modbus

Molte pompe di calore hanno una porta Modbus, a volte di serie, a volte con una scheda opzionale. Attraverso questa porta il controllore può:

• leggere temperature di mandata e ritorno, temperatura esterna misurata dalla macchina, stato del compressore, potenza assorbita, allarmi;
• scrivere il setpoint di mandata, il modo di funzionamento, riscaldamento, raffrescamento o acqua calda sanitaria, l’accensione e lo spegnimento.

Il documento chiave è la mappa dei registri del costruttore, che indica per ogni dato l’indirizzo, il tipo e la scala. Come abbiamo visto nell’articolo sui protocolli, Modbus è semplice ma non perdona: un indirizzo sbagliato di uno dà valori senza senso.

Un esempio tipico di registri

Per dare un’idea, una mappa dei registri contiene voci di questo tipo. È un esempio generico, non di una macchina reale:

• registro 100, temperatura di mandata, in decimi di grado: 352 vuol dire 35,2 °C;
• registro 101, temperatura di ritorno, stessa scala;
• registro 120, stato del compressore: 0 fermo, 1 in funzione;
• registro 200, setpoint di mandata in riscaldamento, scrivibile, in decimi di grado;
• registro 210, modo di funzionamento, scrivibile.

Le scale sono la trappola più comune: decimi di grado, centesimi, a volte valori con segno per le temperature sotto zero. Vanno verificate leggendo un valore noto prima di scrivere qualsiasi cosa.

Un consiglio sulla scrittura

Alcune macchine salvano i setpoint in una memoria permanente, che sopporta un numero limitato di scritture. Un controllore che riscrive il setpoint ogni minuto, anche quando non cambia, può consumarla in pochi anni.

La regola è semplice, e vale la pena scriverla nella documentazione dell’impianto: si scrive solo quando il valore cambia davvero, e con una tolleranza, per esempio mezzo grado. Così il setpoint cambia qualche decina di volte al giorno, non migliaia. Vale per tutti i parametri scrivibili, non solo per la mandata.

Errori di regolazione frequenti

• Due curve climatiche in conflitto. La pompa di calore applica la sua curva al setpoint ricevuto dal controllore, o il contrario. Bisogna decidere chi calcola la curva, e disattivare l’altra.
• Portata insufficiente. Con tutte le zone chiuse, la pompa di calore può non avere la portata minima che le serve. Un accumulo inerziale, o una zona sempre aperta, risolve.
• Lo sbrinamento ignorato. D’inverno la macchina interrompe il riscaldamento per sbrinare la batteria esterna. Il controllore non deve interpretarlo come un guasto.
• Acqua calda sanitaria senza priorità chiara. Quando la pompa di calore produce acqua calda a temperatura più alta, il circuito radiante deve essere protetto, di solito con la valvola miscelatrice o con una valvola deviatrice.

Misurare il risultato

Con un contatore di energia elettrica dedicato alla pompa di calore e, se possibile, un contatore di energia termica, si calcola il COP reale giorno per giorno. Messo in un grafico accanto alla temperatura esterna e alla temperatura di mandata, mostra subito se la regolazione sta tenendo la mandata dove deve. Le misure da raccogliere sono quelle dell’articolo sulle sei misure di una centrale termica, e il metodo per la curva è quello dell’articolo sulla regolazione climatica.

Con Brick

Le configurazioni Brick gestiscono il generatore di caldo e quello di freddo, che sia una caldaia, un gruppo frigo o una pompa di calore. Con le macchine dotate di Modbus, Brick legge i dati della pompa di calore e scrive il setpoint di mandata calcolato dalla curva climatica corretta in base alle zone, insieme al pavimento radiante e ai fan coil. È lo stesso impianto descritto nella guida alla termoregolazione degli impianti radianti, con una macchina che consuma tanto meno quanto meglio è regolata.