Contabilizzazione diretta e contatori di energia

COME FUNZIONA UN CONTACALORIE: DETTAGLI TECNICI DELLA MISURAZIONE DIRETTA DEL CALORE 

La contabilizzazione del calore è un argomento ormai molto noto, ma generalmente si parla tanto degli aspetti legali e burocratici connessi al cambio di rotta nella ripartizione delle spese rispetto ai “vecchi” millesimi di riscaldamento. Molto meno invece, si parla degli aspetti tecnici che stanno alla base di questo complesso meccanismo. In questo post iniziamo a spiegarvi, formule alla mano, come si misura l’energia termica: questa settimana ci concentriamo sul metodo diretto e sui contatori di energia, detti anche contacalorie; la prossima settimana parleremo di metodi indiretti e di ripartitori di calore.

Di contabilizzazione del calore si è parlato tanto in questi mesi, soprattutto in vista della scadenza legislativa che rende obbligatorio, entro il 31/12/2016,  installare sistemi per la contabilizzazione del calore e la ripartizione della spesa nei condomini con impianto di riscaldamento centralizzato. In questo nostro vecchio posttrovate il quadro legislativo e normativo completo.

In questo post ci addentreremo in un territorio meno esplorato: quello prettamente tecnico di come un contacalorie misura, per poi ripartirla tra condomini, l’energia consumata da ciascuna unità immobiliare. 

Una premessa, intanto: a seconda del tipo condominio e del tipo di impianto di riscaldamento centralizzato su cui si va a intervenire la contabilizzazione del calore può avvenire in due modi, diretta o indiretta.  

La Contabilizzazione Diretta prevede l’installazione di contatori di calore o contacalorie, strumenti di misura dell’energia termica che misurano per ogni unità immobiliare l’energia  volontariamente prelevata andando a valutare alcuni parametri del fluido termovettore (l’acqua calda che passa nei tubi del riscaldamento) in ingresso e in uscita dall’appartamento. E’ un metodo  applicabile con qualsiasi tipo di corpo scaldante , ma solo in condomini con impianti a distribuzione orizzontale, caratterizzati da un unico circuito di alimentazione per ogni unità immobiliare. 

Prevede l’installazione, all’ingresso della derivazione dell’impianto termico di distribuzione verso ciascuna unità immobiliare, di un contatore di calore, conforme alla UNI EN 1434, che misura l’energia termica prelevata volontariamente dall’impianto termico centralizzato attraverso i dispositivi di termoregolazione.

La Contabilizzazione Indiretta prevede invece l’installazione di un ripartitore di calore su ogni corpo scaldante (ad es. su ogni radiatore). Il ripartitore non misura direttamente l’energia come farebbe un contatore, ma rileva dei dati che poi, confrontati con i dati complessivi del condominio, consentiranno di ripartire tra i vari radiatori il totale dell’energia termica. La contabilizzazione indiretta è utilizzata principalmente negli impianti a distribuzione verticale a colonne montanti con radiatori o termoconvettori.

La misure dell’energia termica con il Metodo diretto | Contatori 

I contatori di energia termica  o contatori di calore (heat meter, HM), detti anche contacalorie, misurano il calore che, in un circuito di scambio termico, viene prelevato e ottenuto da un fluido termovettore. Il sistema di misura può essere compatto, cioè costituito da un’unica unità indivisibile, oppure composto da diverse sottounità: un sensore di flusso, una coppia di sensori di temperatura, un calcolatore.

I contatori di energia termica, in quanto strumenti di misura, sono prodotti seguendo regole tecniche certe e condivise;in particolare seguono la Direttiva 2004/22/CE sugli Strumenti di Misura – meglio nota come Direttiva MID “Measuring Instruments Directive” –recepita in Italia con il D.Lgs n. 22 del 2 febbraio 2007.  La Direttiva MID individua come sottounità un dispositivo hardware così denominato negli allegati specifici, che funziona in modo indipendente e che costituisce uno strumento di misura, unitamente ad altre sottounità, con cui il dispositivo hardware di misura è compatibile.

Il principio di misura dei contatori di calore si basa su un bilancio energetico basato su alcune ipotesi di partenza: 

• moto stazionario di flusso monodimensionale nelle sezioni di misura;
• un solo ingresso ed una sola uscita (in assenza di perdite e di prelievi di fluido);
• trascurabilità dei termini cinetici e potenziali. 

In queste condizioni la misura dell’energia termica, E, in un generico intervallo di tempo può essere effettuata integrando rispetto al tempo la differenza di entalpia tra la condotta di mandata e quella di ritorno attraverso la relazione:

Dove

E è l’energia termica scambiata (kWh)

ρ è la densità nel punto di misura della portata (kg m^-3)

q è la portata volumetrica del fluido termovettore (m³ s^-1)

C_P è il calore specifico medio del fluido (kJ kg^-1 K^-1)

ΔT è la differenza di temperatura tra ingresso e uscita (K) 

La stima della densità e del calore specifico possono essere effettuate coerentemente all’appendice A della EN 1434-1 [34], ovvero allo ” industrial standard for the thermodynamic properties of water and steam”.

La direttiva MID, definisce l’errore massimo tollerato, EMT (presenti in tabella), in funzione della classe per le sottounità del sistema di misura (sensore di flusso, coppia sensore di temperatura con modulo di calcolo) e delle condizioni di misura (valore della portata q, e della differenza di temperatura ΔT).

Errori massimi tollerati per le diverse classi metrologiche di HM

Gli errori massimi tollerati applicabili ad un contatore termico completo sono pari alla somma dei contributi di errore delle sottounità, per ciascuna classe di accuratezza. Sempre la MID specifica che, qualora a livello nazionale sia prescritta la misura dell’energia termica in usi residenziali, si può consentire che tale misura venga effettuata per mezzo di contatori di classe 3, mentre per uso commerciale e/o industriale leggero, si può prescrivere qualsiasi contatore di classe 2.

La direttiva MID, prescrive altresì le caratteristiche relative al campo di misura, sia in portata che temperatura, introducendo le seguenti prescrizioni minime a cui misuratori devono attenersi:

• Δ t_max / Δ t_min ≥ 10;
• Δ t_min = 3, 5, 10°K; 
• q_p/q_i ≥ 10.

La misura dell’energia termica con i Metodi indiretti | Ripartitori

La contabilizzazione indiretta si basa sulla stima dell’energia termica emessa dai singoli corpi scaldanti o in determinate zone termali dall’impianto. Nel caso di misura indiretta, a differenza di quella diretta, la misura non è finalizzata alla esatta determinazione dell’energia termica emessa, ma alla ripartizione dei costi all’interno di un condominio. Pertanto, le unità di ripartizione UR_cs, anche se proporzionale all’energia emesso dal corpo scaldante, sono adimensionali risultano funzione della differenza di temperatura, della potenza termica e del tempo.

Nel post della prossima settimana entreremo nel dettaglio della contabilizzazione indiretta e dei ripartitori di calore: continuate a seguirci!