Generalità

L'esigenza di una differente regolazione della temperatura, nei diversi locali di un medesimo alloggio, nasce da alcuni fattori oggettivamente importanti.

Uno dei metodi, forse il più semplice per controllare la temperatura di un ambiente, consiste nell'installare una valvola termostatica sul corpo scaldante dell'ambiente stesso. Fondamentalmente però possiamo dire che due sono i motivi che suggeriscono l'impiego delle valvole termostatiche: il risparmio di energia ed un migliore cornfort ambientale, più aderente alle singole esigenze fisiologiche. La valvola termostatica infatti, è un organo di regolazione in grado di adattare senza soluzione di continuità la potenza emessa da un corpo scaldante.

Tutto ciò avviene senza apporto di energia estema. (Fig. 1)

FIGURA 1

L'aumentare o il diminuire della temperatura ambiente provoca una dilatazione oppure una contrazione dell'elemento termostatico. Quest'ultimo è connesso all'otturatore della valvola che, di conseguenza, è in grado di regolare la portata dell'acqua al corpo scaldante, variandone quindi l'emissione termica in funzione dello scostamento tra valore prefissato e temperatura ambiente effettiva.

In tal modo risulta evidente come la valvola termostatica, per sua natura e concezione, sia in grado di soddisfare le aspettative che ne hanno determinato l'adozione.

Il risparmio di energia avviene per la possibilità di tener conto di tutte le fonti di calore interne quali persone, illuminazione, apparecchi elettrici oppure a gas, insolazione, ecc. il miglior comfort ambientale è dato dalla possibilità di scegliere la temperatura ambiente più confacente ai propri bisogni e/o alla destinazione del locale.

 

Caratteristiche tecniche generali

Una comune valvola termostatica essendo un organo di regolazione della temperatura, mediante il controllo della portata al corpo scaldante, è composta di due parti ben distinte: la testa di comando termostatica ed il corpo valvola vero e proprio.La testa termostatica è a sua volta composta dal meccanismo per la scelta e l'impostazione del valore di temperatura desiderata e l'elemento sensibile vero e proprio, a contatto con l'aria ambiente.

La descrizione generale di funzionamento di una valvola termostatica sin qui sviluppata è corretta nella logica ma semplicistica nell'esposizione.

Vi sono infatti numerosi parametri meccanici e fisici, che devono essere attentamente considerati per progettare e costruire una valvola capace di agire in modo progressivo sulla potenza emessa da un corpo scaldante.

Con il tennine "progressivo", si intende la capacità della valvola di modulare la potenza termica emessa dal radiatore da 0% a 100%, in modo proporzionale alla variazione di alcuni parametri significativi. Per una corretta progettazione, scelta ed installazione di una valvola termostatica si devono considerare i seguenti fattori: isteresi, alzata nominale, costante di tempo, coefficiente di portata kv, banda proporzionale, autorità e max pressione differenziale.

Alcuni di questi sono significativi solamente per il progettista della valvola ciò nonostante, la loro comprensione è utile ad avere un'esatta visione di tutte le variabili che concorrono alla formazione di un corretto dimensionamento ed una giusta scelta della valvola termostatica da installare. I parametri sopra indicati, esprimono dei concetti che possono a volte lasciare l'utente un poco disorientato, ma che sono per la maggior parte comuni ad altri tipi di regolazione e comunque facilmente comprénsibili se esposti con parole semplici, a prescindere dalle definizioni strettamente tecniche e/o teoriche.

Viene definita isteresi della valvola, la differenza di temperatura dell'elemento sensibile, riscontrata tra l'inizio e la fine di un ciclo completo di apertura (all'alzata nominale) e chiusura della valvola. In altre parole, per analogia, è l'equivalente del valore di differenziale massimo rispetto al valore prefissato, tipico di altri sistemi di regolazione.

Esistono due modi di misurare il valore di isteresi:

FIGURA 2

il primo considerando il solo elemento termostatico, il secondo considerando l'intera valvola quindi con tutti gli attriti interni dovuti alla tenuta ed alle parti mobili sia del corpo valvola che della testa termostatica.Il diagramma di Fig. 2, mostra l'isteresi delle nuove valvole NEWTHERM, calcolata con il secondo metodo.

si definisce, con questo termine, la corsa in millimetri che l'otturatore compie con una variazione di temperatura del bulbo termostatico pari a 2’C. 
FIGURA 3
con tale definizione si indica il tempo che l'otturatore impiega a percorrere il 63% dell'intera corsa necessaria a raggiungere l'alzata moninale. (fig. 3).

· Coefficiente di portata kv:

il kv è un valore che indica quanti m3/h di fluido (acqua), devono attraversare una valvola per provocare una caduta di pressione pari a 1 bar.

Il coefficiente di portata viene calcolato con la seguente espressione.

KV= Q/ Ö H

Per le valvole termostatiche così come ad esempio per le valvole a doppia regolazione ed altre, è possibile avere differenti valori di kv per una stessa valvola. Infatti per differenti valori di alzata dell'otturatore si avranno differenti valori di kv. Nel caso specifico delle valvole termostatiche si hanno due principafi valori di kv: il valore del kv nominale (kvn) ed il valore del kv totale (kvt).

-Nel primo caso (kvn) il coefficiente di portata è calcolato con l'otturatore della valvola aperto all'alzata nominale; nel secondo caso (kvt) con otturatore completamente aperto (alzata totale). Differenti valori di banda proporzionale determinano differenti valori di alzata dell'otturatore e, di conseguenza, diversi valori di kv.

si definisce come banda proporzionale la variazione di temperatura dell'elemento sensibile, necessaria per far compiere all'otturatore la corsa corrispondente all'alzata nominale.

· Autorità: capacità di una valvola termostatica di regolare effettivamente un certo circuito; è il rapporto tra la perdita di carico della valvola termostatica e la perdita di carico globale del tratto di circuito, sul quale la valvola è inserita, compresa la valvola stessa. Ne consegue che:

 

 

D Apv D Apv

A= -------- = ---------

D Apt D Apv+D Apr

dove:

dove:

D Apv = perdita di carico valvola termostatica

D Apr = perdita di carico derivazione, escluso Apv Apt = perdita di carico totale della derivazione (D Apv + D Apr)

Una buona autorità, assieme ad una corretta banda proporzionale, assicura un’ottima capacità di regolazione della valvola termostatica.I valori di autorità, calcolati con l'espressione sopra indicata, dovrebbero essere generalmente compresi tra

3 e 0,5.

le valvole termostatiche sono generalmente delle valvole a due vie; fanno eccezione le valvole monotubo termostatiche (vedere foglio tecnico valvole UNILINE).

Come per tutte le valvole a due vie esiste quindi il problema del massimo valore di differenza di pressione ammissibile, tra la bocca di entrata e la bocca di uscita della valvola. Il valore del D p max risulta essere di estrema importanza ai fini di un buon funzionarnento della valvola,esente da rumori e trafilamenti.Questi inconvenienti sono direttamente connessi con la forza che l'elemento sensibile è in grado di sviluppare(e quindi dal tipo di bulbo impiegato), con la forma geometrica dei passaggi interni del corpo valvola, con le catteristiche idrauliche dell'impianto, ecc. Tra tutti questi fattori il più importante, al fini di un buon valore di D p max, è forse il il tipo di bulbo impiegato.Esistono attualmente tre differenti indirizzi tecnici: elementi sensibili ad espansione di gas, a dilatazione di liquido ed a dilatazione di solido.In pratica queste tre categorie sono riconducibili a due ,di carattere generale:i bulbi termostatici costituiti da fluidi comprimibili (gas) ed i bulbi costituiti da elementi incomprimibili (liquidi e solidi) a risoluzione del problema,inerente la pressione differenziale massima, ed i trafilamenti, è essenzialmente dovuta ad un'attento studio due forze che agiscono in ntitesi tra loro: da una parte la forza esercitata dal bulbo termostatico sull'otturatore all'altra la pressione dinamica applicata dal fluido all'otturatore, nel senso contrario alla precedente.Per questo particolare aspetto del problema l’adozione di bulbi termostatici, costruiti con elementi incmprimibili e’ senza dubbio da preferire rispetto a quelli utilizzanti fluidi comprimibili. Infatti con questi ultimi, qualora la pressione esercitata dall'elemento termostatico fosse inferiore a quella esercitata dal fluido, si avrebbe una variazione dell'alzata dell'otturatore dovuta ad fattore esterno, cioè non direttamente connesso con la temperatura del bulbo termostatico.

Nel caso invece di bulbi a materiale incomprimibile, come gli elementi a dilatazione di solido, il problema del D p max risulta meno critico, pur mantenendo delle ottime caratteristiche per quanto riguarda gli altri parametri, in quanto questo tipo di elementi termostatici sviluppano una notevole forza e sono quindi di sopportare dei D p più elevati.In ogni caso, qualora la pressione dinamica del fluido fosse ancora maggiore di quella esercitata dal bulbo, l’otturatore della valvola rimarrebbe immobile e non subirebbe nessuna variazione di quota relativa all'alzata.D'altra parte una maggiore forza da parte dell'elemento termostatico, si traduce anche in minori probabilità di rumore e trafilamenti. In altre parole questa capacità di sopportare condizioni gravose, permette una maggiore tranquillita’ di installazione ed un'alta affidabilità nel tempo.Tutto cio’ ci permette di garantire il buon funzionamento delle valvole NEWTHERM per un periodo di 5 anni.

email:nicolataraschi@inwind.it

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