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Ruolo dei sistemi di Building Automation nella transizione energetica

12/10/2021

Quando si parla di transizione energetica s’intende fondamentalmente quel percorso di trasformazione del settore della produzione, distribuzione e utilizzazione dell’energia contraddistinto dal passaggio dall’utilizzo delle fonti fossili di energia primaria all’uso di fonti di energia primaria a zero emissioni e, in particolare, delle fonti rinnovabili. Al centro c’è la necessità di ridurre le emissioni di anidride carbonica legate all’energia per limitare i cambiamenti climatici.

Una leva trasversale abilitante la transizione energetica è sicuramente costituita dell’efficienza energetica e, pertanto, dalla riduzione dei consumi di energia nei differenti settori.

Gli edifici, a livello europeo, rappresentano circa il 40% dei consumi totali e sono responsabili del 36% delle emissioni di gas serra.

Nell’ambito del Green Deal, l’Unione Europea è chiamata a ridurre tutte le emissioni dei gas serra, comprese le emissioni degli edifici, del 55% entro il 2030 per poter raggiungere l’obiettivo di emissioni prossime allo zero entro il 2050.

Per il settore delle costruzioni si dovrà, pertanto, agire attraverso le seguenti attività:

- ridurre il consumo di energia nei nuovi edifici in base alla progettazione e intervenire sul parco immobiliare esistente, ricorrendo in entrambi i casi alle tecnologie intelligenti;

- decarbonizzare le forniture di energia agli edifici;

- ottimizzare l’uso delle energie rinnovabili negli edifici;

- ridurre al minimo le emissioni dei gas serra conseguenti ai materiali impiegati e ai processi utilizzati per costruire nuovi edifici e per ristrutturare quelli esistenti.

Le tecnologie intelligenti: i sistemi BACS

L’utilizzo di tecnologie intelligenti nella conduzione e gestione degli edifici, in un contesto anche di Smart Campus, contribuirà sensibilmente alla riduzione dei consumi energetici e all’ottimizzazione dell’uso delle energie rinnovabili.

A seguito dell’emanazione di diverse Direttive, ai recepimenti legislativi e relativi Decreti attuativi per l’efficienza energetica nel settore delle costruzioni, i nuovi edifici e quelli sottoposti a interventi di ristrutturazione importanti di primo livello devono soddisfare oggi particolari requisiti. Uno di questi riguarda i sistemi di Building Automation (BACS – Building Automation Control System o BMS – Building Management System).

In particolare, il DM del 26 giugno 2015: “Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici”, meglio conosciuto come Decreto dei Requisiti Minimi, rende obbligatorio per gli edifici a uso non residenziale di nuova costruzione e per quelli esistenti sottoposti a ristrutturazioni importanti di primo livello, al fine di ottimizzare l’uso dell’energia negli edifici, un livello minimo di automazione per il controllo, la regolazione e la gestione delle tecnologie dell’edificio e degli impianti termici (BACS), corrispondente alla Classe B, in accordo con la Norma EN 15232-1. Un passo molto importante compiuto dal nostro Paese rivolto a rendere gli edifici più efficienti, ma anche più confortevoli, sicuri e sostenibili.

Possiamo sicuramente affermare che il sistema BACS costituisce il cuore dell’intelligenza tecnologica dell’edificio, di uno Smart Building.

In accordo con la norma EN 15232-1 un sistema BACS è costituito da tutti i prodotti, il software e i servizi d’ingegneria per il controllo e la regolazione automatica, il monitoraggio, la supervisione e la gestione integrata di tutti i sistemi tecnici presenti nell’edificio, con lo scopo di ottenere la massima efficienza energetica, i più elevati livelli di comfort e la gestione sicura dei differenti sistemi tecnici presenti.

Il BACS integra e gestisce le informazioni di tutti i sottosistemi, impianti presenti: controlla e regola gli impianti HVAC di riscaldamento e raffrescamento, di ventilazione, di condizionamento e di produzione di acqua calda sanitaria (ACS), gli impianti elettrici, d’illuminazione, i sistemi per le schermature solari, gli impianti di protezione incendio e di sicurezza, oltre a integrare, tramite la piattaforma di gestione e supervisione del BACS, altri sottosistemi presenti nell’edificio in base a quelle che sono le esigenze del cliente.

L’architettura di un sistema BACS

L’architettura logica del sistema BACS è un’architettura interoperabile e normalmente costituita da quattro livelli funzionali (figura 3):

1) il livello di Cloud o IoT;

2) il livello di gestione e supervisione:

3) il livello di automazione;

4) il livello di campo.

Il livello di campo contiene tutti i dispositivi che permettono l’acquisizione dei segnali dei differenti impianti e sottosistemi presenti nell’edificio, e il comando degli organi di regolazione. In questo livello s’inseriscono anche tutti i componenti relativi alla sicurezza, come i rivelatori incendio, i rilevatori di presenza, di luminosità, piuttosto che apparati per la segnalazione ottico/acustica. Nell’edificio sono presenti anche una serie di dispositivi di campo che consentano la rilevazione dei consumi energetici elettrici, termici e idrici, dati fondamentali per poter effettuare l’analisi energetica oltre che per l’allocazione dei relativi costi.

A livello di automazione sono presenti gli apparati – controllori di automazione, centrali e periferiche in generale – che tramite specifici algoritmi gestiscono il corretto funzionamento dei differenti impianti e sottosistemi. A questo livello sono pertanto collocati i controllori di automazione degli impianti primari HVAC, quelli per il controllo integrato ambiente, i controllori per la gestione dei carichi elettrici, le centrali di rivelazione incendio, rilevazione presenze, quelle di antintrusione e le centrali per il controllo degli accessi.

Il livello di automazione con i controllori on premise e anche direttamente a bordo macchina (edge computing) costituiscono il cuore dell’intelligenza dell’intero BMS e garantiscono il corretto funzionamento, indipendentemente dai livelli superiori.

Nel caso in cui l’integrazione dei sottosistemi nel BMS sia limitata al monitoraggio e/o al riporto alla piattaforma di supervisione di determinate informazioni, l’integrazione è effettuata generalmente direttamente tra il sottosistema considerato e il sistema di supervisione, senza l’interposizione di apparati in corrispondenza del livello di automazione, come, per esempio, con il sottosistema TVCC.

Il livello di supervisione del sistema BACS disporrà di tutti gli applicativi utilizzati come interfaccia utente dai diversi operatori quali: il building manager, il facility manager, l’energy manager, il responsabile della sicurezza.

Il quarto livello superiore è dedicato in particolare agli applicativi, normalmente in Cloud, che elaboreranno i differenti dati dell’edificio per analisi specifiche e servizi digitali tramite la connessione IoT dei componenti degli altri tre livelli.

Attraverso l’integrazione cosiddetta “northbound”, il sistema BACS può interagire con l’eventuale piattaforma EEMS (Electrical Energy Management System) per la gestione della Microgrid, specie se lo Smart Building fa parte di un’UVA – Unità Virtuale Abilitata.

Il BEMS

Vogliamo concludere questo breve articolo sui sistemi BACS chiarendo il concetto di BEMS.

Negli ultimi anni si è diffuso sempre di più anche questo acronimo: BEMS (Building Energy Management System). La Norma EN 15232-1 definisce come Building Energy Management System un sistema di gestione dell’energia dell’edificio comprendente la raccolta dati, la registrazione, gli allarmi, la reportistica, l’analisi del consumo di energia, ecc.

Il BEMS è realizzato per limitare il consumo di energia, migliorarne il suo utilizzo, aumentare l’affidabilità e ridurre i costi d’esercizio. Il BEMS, sempre secondo la EN 15232-1, è parte di un BMS.

Il mercato propone oggi differenti soluzioni che vengono definite BEMS. Alcune di queste, come sopra specificato, sono costituite dallo stesso BMS, che deve possedere determinate caratteristiche, altre adottano, invece, piattaforme specifiche anche in Cloud e/o IoT per il monitoraggio, la raccolta e l’analisi dei dati. In ogni caso, un BEMS dovrà disporre di opportuni sistemi di controllo, regolazione e automazione per poter gestire la prestazione energetica di un edificio in modo automatico, continuo e dinamico, garantendo, nel contempo, i massimi livelli di comfort, sicurezza, e produttività.

a cura di Impianti a Livelli di ANIE CSI

Stai leggendo l’estratto di un articolo pubblicato originariamente sul numero 06 settembre/ottobre 2021 della rivista CommercioElettrico Per leggere l’articolo completo, abbonati cliccando qui.

 
 

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