Un contatore di calore intelligente misura quanta energia termica entra in un edificio, in un appartamento o in un’apparecchiatura e trasmette la lettura in automatico, invece di aspettare che qualcuno legga il suo display. È il contatore che si trova nel punto in cui una rete di teleriscaldamento entra in un edificio, all’uscita di una caldaia centralizzata o, in molti edifici europei, sulla diramazione del riscaldamento di ogni appartamento.

A differenza di un contatore dell’acqua o del gas, un contatore di calore non può misurare direttamente ciò che fattura. Il calore non è una sostanza che scorre nel tubo: è trasportato dall’acqua calda. Il contatore deve quindi misurare due cose contemporaneamente, quanta acqua passa e di quanto si abbassa la sua temperatura, e da entrambe calcolare l’energia. Questo calcolo è anche ciò che rende così utili i dati dei contatori di calore per i gestori, perché le stesse misure che producono la bolletta mostrano quanto bene funziona l’impianto di riscaldamento.

In breve

  • Un contatore di calore intelligente combina un sensore di portata, due sonde di temperatura e un’unità di calcolo che ricava l’energia.
  • Oltre al totale di energia, registra portata, potenza e temperature di mandata e di ritorno.
  • I principali produttori offrono moduli di comunicazione come M-Bus, wireless M-Bus, Modbus e, su alcuni modelli, LoRaWAN.
  • La lettura a distanza trasforma un valore di fatturazione annuale in dati orari che mostrano i problemi del riscaldamento nel momento in cui si verificano.

Come funziona un contatore di calore intelligente?

Ogni contatore di calore, intelligente o no, ha tre componenti che lavorano insieme.

Il sensore di portata misura il volume d’acqua che lo attraversa. I contatori intelligenti usano per lo più sensori di portata a ultrasuoni, che inviano impulsi sonori a favore e contro il flusso e calcolano la velocità dalla differenza dei tempi di transito. Non hanno parti in movimento, quindi non si usurano e tollerano l’acqua sporca meglio dei vecchi sensori meccanici a turbina.

Una coppia di sonde di temperatura abbinate misura la temperatura dell’acqua in ingresso (mandata) e in uscita (ritorno). Le due sonde vengono calibrate in coppia, di solito sonde a resistenza di platino come Pt500 o Pt1000, perché ciò che conta è la differenza precisa tra le due, non i singoli valori assoluti.

L’unità di calcolo mette insieme le due misure. Moltiplica il volume d’acqua per la differenza di temperatura e per la capacità termica dell’acqua a quelle temperature, e somma il risultato a un totale di energia progressivo.

Si supponga che l’acqua scorra nel circuito di riscaldamento di un edificio a 1,2 metri cubi all’ora, arrivi a 70 °C ed esca a 50 °C. La differenza di temperatura è di 20 kelvin. L’acqua trasporta circa 1,16 kWh per metro cubo per kelvin, quindi la potenza termica è di circa 1,2 × 1,16 × 20, ossia 27,8 kW. In un’ora il contatore aggiunge circa 28 kWh al suo totale. Se lo stesso edificio raggiungesse solo una differenza di 10 kelvin, a parità di calore servirebbe il doppio della portata, il che significa pompe più grandi e più elettricità.

Quest’ultimo punto spiega perché contano i valori aggiuntivi registrati da un contatore intelligente. Un contatore tradizionale mostra sul display un totale di energia. Un contatore di calore intelligente memorizza e trasmette la portata, la potenza istantanea, entrambe le temperature, il volume cumulativo, i codici di errore e spesso uno storico mensile. I gestori delle reti di teleriscaldamento seguono con attenzione le temperature di ritorno, perché una temperatura di ritorno alta significa che il calore non viene sfruttato in modo efficiente all’interno dell’edificio, e alcune tariffe del calore prevedono addebiti o incentivi legati a questo valore.

Produttori di contatori di calore intelligenti in Europa

In Europa la contabilizzazione del calore è un mercato maturo e regolamentato, e un piccolo gruppo di produttori di contatori di calore intelligenti fornisce una quota consistente dei contatori installati. Alcune linee di prodotto molto conosciute:

  • Kamstrup (Danimarca), con la gamma MULTICAL, dai contatori compatti per appartamenti a quelli di grandi dimensioni per le sottostazioni di teleriscaldamento.
  • Landis+Gyr, con la gamma Ultraheat di contatori di calore a ultrasuoni.
  • Diehl Metering (Germania), con la gamma SHARKY.

Anche Engelmann, Zenner e Sontex producono contatori di calore molto diffusi negli edifici europei, e oltre a questi esistono molti produttori regionali e specializzati. L’elenco non segue un ordine particolare; il marchio prevalente cambia da Paese a Paese e spesso dipende da ciò che il gestore locale ha scelto come standard anni fa.

Ciò che accomuna questi contatori è il quadro normativo. Nell’UE i contatori di calore usati per la fatturazione rientrano nella direttiva sugli strumenti di misura (MID), e la norma tecnica di riferimento è la EN 1434, che riguarda il sensore di portata, le sonde di temperatura e l’unità di calcolo. Un contatore con approvazione MID riporta una classe di precisione, e il certificato di approvazione indica l’edizione della norma rispetto alla quale è stato testato. I contatori vengono anche dimensionati in base alla portata permanente, indicata come qp in metri cubi all’ora: un contatore per appartamento potrebbe avere un valore di 1,5 o 2,5, mentre un contatore di sottostazione per un grande edificio ha un valore molte volte più alto.

La comunicazione è di solito una questione di modulo più che di contatore diverso. Lo stesso contatore di base si può in genere ordinare con un’interfaccia M-Bus cablata, una radio wireless M-Bus, un’interfaccia Modbus, uscite a impulsi e, su alcune linee di prodotto, un modulo LoRaWAN. Esistono anche aziende indipendenti che producono moduli di connettività a innesto per le famiglie di contatori più diffuse, una soluzione utile quando un edificio ha già i contatori installati e si vuole cambiare soltanto il modo in cui comunicano.

Come funziona la telelettura dei contatori di calore intelligenti?

Le strade più comuni per portare i dati da un contatore di calore intelligente al software che li usa sono tre.

  1. M-Bus cablato: i contatori si collegano tramite un bus a due fili a un data logger o a un sistema di building management nel locale tecnico. È una soluzione diffusa negli edifici nuovi, dove il cavo viene posato durante la costruzione.
  2. Wireless M-Bus: il contatore trasmette via radio a un ricevitore nell’edificio o a un lettore portatile in modalità walk-by. È molto diffuso nei condomini di tutta Europa.
  3. Reti LPWAN (low-power wide-area network): il contatore, o un modulo montato su di esso, invia i dati tramite LoRaWAN o mioty a un gateway o a una stazione base in grado di coprire più edifici contemporaneamente.

La strada LPWAN è diventata interessante per i gestori di edifici perché un’unica rete trasporta i contatori e tutti gli altri sensori dell’edificio. mioty è uno standard ETSI (TS 103 357) progettato pensando alla contabilizzazione; secondo il Fraunhofer IIS e la mioty Alliance, suddivide ogni messaggio in brevi raffiche e riesce a ricostruirlo anche quando ne va persa fino a metà. Questo aiuta con i contatori di calore installati in fondo agli scantinati e nei locali delle sottostazioni.

Con Kilo, i moduli LoRaWAN e mioty dei contatori di calore si collegano ai network server integrati nella piattaforma, e mioty può funzionare anche tramite il Kilo mioty Service Center open source, se si preferisce ospitarlo in proprio, oppure tramite l’edizione Enterprise che, su richiesta, Kilo concede in licenza e installa presso la propria sede. Si può poi impostare una regola sulla temperatura di ritorno con la temporizzazione “Only if it lasts”, così un allarme parte solo quando la temperatura resta sopra il limite scelto per, ad esempio, due ore, e un breve picco dopo l’accensione mattutina del riscaldamento non sveglia nessuno. La temperatura di ritorno è una delle diverse letture che si possono seguire in questo modo quando si imposta il monitoraggio energetico degli edifici su un intero portafoglio immobiliare.

L’intervallo di trasmissione va scelto con cognizione di causa. Per la fatturazione basta un valore mensile. L’uso operativo, come individuare una valvola bloccata o una differenza di temperatura insufficiente, funziona bene con dati orari. Trasmettere a intervalli di pochi minuti scarica la batteria più in fretta e raramente mostra qualcosa che i dati orari non rivelerebbero.

Con i dati orari di alcuni edifici, di solito la prima cosa che salta all’occhio è una differenza di temperatura ridotta tra mandata e ritorno. Indica radiatori o valvole che lasciano passare l’acqua senza cedere molto calore. I dati estivi dicono qualcosa di diverso: con il riscaldamento degli ambienti spento, restano la produzione di acqua calda sanitaria e le perdite di ricircolo, e un carico di base estivo insolitamente alto spesso significa tubazioni poco isolate o una pompa di ricircolo che funziona giorno e notte. Emerge anche la mancanza dell’attenuazione notturna. Se la potenza di riscaldamento di un edificio alle 2 di notte è uguale a quella delle 2 del pomeriggio, la programmazione del riscaldamento non è mai stata impostata oppure è stata scavalcata.

Domande da fare ai produttori di contatori di calore intelligenti

Quando si sceglie tra produttori diversi, o tra modelli dello stesso produttore, la classe di precisione è solo il punto di partenza. La maggior parte delle domande pratiche riguarda l’installazione e i dati:

  • Dimensioni e campo di portata. La portata nominale del contatore deve corrispondere al circuito. Un contatore sovradimensionato misura male le portate basse, il che conta in estate, quando si scalda solo l’acqua sanitaria.
  • Posizione di installazione. Verificare se il sensore di portata va montato sul tubo di ritorno o su quello di mandata, e quanto tratto di tubo rettilineo richiede.
  • Modulo di comunicazione. Quali interfacce e radio sono disponibili per questo modello, e il modulo si può cambiare in seguito senza sostituire il contatore?
  • Dati disponibili a distanza. Il modulo trasmette solo il totale di energia o anche temperature, portata, potenza e codici di errore?
  • Durata della batteria con il proprio intervallo di trasmissione. Chiedere il valore relativo all’intervallo che si intende usare, non quello del caso migliore.
  • Cifratura e chiavi. Se la radio cifra i dati, assicurarsi di ricevere le chiavi dei propri contatori.
  • Approvazione e ritaratura. Verificare l’approvazione MID per l’uso ai fini della fatturazione e il ciclo nazionale di ritaratura o sostituzione previsto per quel tipo di contatore.

Anche il momento giusto aiuta. I contatori usati per la fatturazione vanno comunque sostituiti o ritarati a cadenza fissa, quindi il momento più economico per cambiare il modo in cui comunicano i contatori di calore di un edificio è la prossima sostituzione programmata. Ordinare in quell’occasione i nuovi contatori con il modulo radio desiderato evita di pagare in seguito un sopralluogo aggiuntivo.

Un modo rapido per confrontare le offerte è chiedere a ogni fornitore un campione di dati reali del suo contatore a intervallo orario. Mostra quali valori si riceveranno davvero, in quale formato e se nel software che si usa esiste un decoder per quel formato. Un campione della stagione di riscaldamento dice di più di uno estivo, perché copre l’intera gamma di portate.

Domande frequenti sui contatori di calore intelligenti

Un contatore di calore intelligente è la stessa cosa di un ripartitore di calore?

No. Un ripartitore di calore si installa su un singolo radiatore e registra unità relative che servono a suddividere i costi tra gli appartamenti; non misura l’energia in kWh. Un contatore di calore intelligente misura l’energia effettiva e di solito si installa nel punto in cui entrano le tubazioni del riscaldamento di un appartamento o di un edificio.

Quanto è preciso un contatore di calore intelligente?

La EN 1434 definisce le classi di precisione 1, 2 e 3, e molti contatori installati negli edifici sono di classe 2 o di classe 3. L’errore dipende dalla portata e dalla differenza di temperatura, e aumenta quando la differenza di temperatura è molto piccola.

Ogni quanto va sostituito un contatore di calore intelligente?

Dipende dalle norme nazionali. In Germania, per esempio, i contatori di calore usati per la fatturazione devono essere ritarati o sostituiti ogni sei anni. A quel punto sostituire il contatore invece di mandarlo a ritarare è una scelta frequente.

Un contatore di calore intelligente può misurare il raffrescamento?

Alcuni sì. I contatori combinati di calore e freddo misurano l’energia in entrambe le direzioni sullo stesso tubo e tengono registri separati. Le regole di approvazione per la misura del freddo sono diverse da quelle per il calore, quindi conviene verificare la certificazione del contatore se il valore del freddo viene usato per la fatturazione.

Se i propri contatori accettano un modulo LoRaWAN o mioty, si collegano il contatore di calore della sottostazione principale e quattro contatori di appartamento dello stesso edificio, e si mettono a confronto in un grafico temperatura di mandata, temperatura di ritorno e potenza. Qualche settimana fredda di dati orari di solito basta per capire se la sottostazione restituisce acqua troppo calda e quali appartamenti contribuiscono di più. Quei cinque contatori rientrano nel piano gratuito di Kilo.