BMS - Building Management Systems ed edifici aumentati: cosa sono, come realizzarli | Internet 4 Things

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BMS - Building Management Systems ed edifici aumentati: cosa sono, come realizzarli

I Building Management Systems rientrano nella categoria Smart building: tutti gli impianti sono gestiti in maniera intelligente e automatizzata, utilizzando un sistema di supervisione e controllo, al fine di garantire l’efficienza energetica e gestionale, l’affidabilità, la sicurezza e il comfort di chi li occupa

Dopo la “realtà aumentata”, ecco l’edificio aumentato. Di cosa si tratta? Stiamo parlando di edifici in cui tutti gli impianti sono gestiti in maniera intelligente e automatizzata, utilizzando un sistema di supervisione e controllo, al fine di garantire l’efficienza energetica e gestionale, l’affidabilità, la sicurezza e il comfort di chi li occupa. Questi edifici sono controllati tramite Building Management Systems (BMS) e rientrano nella categoria Smart Building.

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Fonte: KNX

Cosa sono i BMS – Building Management Systems

Alla base degli edifici aumentati ci sono i BMS (Building Management Systems), sistemi per la gestione integrata di tutte le funzioni tecnologiche di un edificio, che comprendono sistemi per il controllo accessi, sicurezza, rilevazione incendi, luci, ascensori intelligenti, climatizzazione e altro ancora.

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Lo sviluppo di questi sistemi ha condotto all’esigenza di collegare controlli di aziende diverse che devono quindi utilizzare non solo uno standard elettrico comune, ma anche un unico linguaggio, o protocollo di comunicazione.

Ai protocolli “proprietari”, sviluppati cioè indipendentemente dalle singole aziende, si stanno sostituendo quindi degli standard “super partes”, promossi da alcuni organismi internazionali. Non è però ancora emerso uno standard dominante, quindi la maggior parte dei produttori di tecnologia offre soluzioni add-on (schede seriali) che permettono di connettere fra loro i vari controlli ai principali BMS oggi esistenti: LonWorks, Modbus, BACnet, TCP/IP, SNMP e Konnex.

Video: KNX

Come funziona un Building Management System: automazione, controllo e supervisione

Che differenza c’è fra gli impianti di un comune edificio e quelli di un edificio aumentato? Il confine può essere individuato nella capacità di comunicare che i dispositivi sviluppati per i sistemi d’automazione hanno in modo nativo e che, per contro, non è prevista solitamente nei dispositivi tradizionali:

Facciamo un esempio: nei sistemi elettrici di bassa tensione tradizionali, il dispositivo di comando agisce direttamente sul circuito di potenza dell’utenza comandata. Nei sistemi di automazione il circuito di comando è separato dal circuito di alimentazione.

Il primo è costituito da una rete di segnale, attraverso la quale i dispositivi di comando e di attuazione, dotati di una propria elettronica di elaborazione e di comunicazione, sono in grado di scambiare informazioni sotto forma di messaggi codificati in forma digitale. Al circuito di potenza sono collegate le utenze che necessitano della tensione di rete per funzionare. Un sistema di automazione generale e uno BUS in particolare, si compongono di una serie di dispositivi di input/output collegati a un mezzo trasmissivo condiviso, detto BUS, ai quali si aggiungono alcuni dispositivi di sistema necessari per il funzionamento. Ogni dispositivo scambia sulla rete una serie di informazioni contenenti i datapoint, ovvero variabili di controllo e processo che ogni dispositivo interpreta. Queste semplici regole di comunicazione assieme alle caratteristiche del mezzo trasmissivo costituiscono l’architettura del sistema BUS.

Informazioni in locale e da remoto

La tecnologia BUS unita all’utilizzo dei più diffusi protocolli di comunicazione consente la possibilità di ottenere informazioni sullo stato dell’impianto sia in locale che da remoto. Un impianto basato sulle più recenti tecnologie di automazione rende possibile l’integrazione di tutte le parti di cui è composto. Tutto è gestibile e monitorabile da un’unica piattaforma di supervisione.

I principali punti sono:

Cablaggio e infrastruttura di comunicazione

Tutti i dati, rilevati tramite le apposite interfacce di comunicazione, viaggiano in una sezione dedicata della rete ethernet dell’edificio. Ogni sistema prevede poi la tipologia di cavo BUS di competenza. Questo fa sì che anche se dovesse cadere la comunicazione fra i vari sottosistemi, questi continuerebbero a essere operativi in maniera indipendente e autonoma.

Modularità

Rivolgendosi a sistemi che utilizzano una tecnologia modulare è possibile far evolvere il sistema nel tempo (concetto di “aumentato”), partendo dalle funzioni base e aggiungendo successivamente le altre funzionalità, senza vanificare gli investimenti già effettuati.

Continuità di servizio e facilità di manutenzione

Sfruttando le funzioni di autodiagnosi interna e di riconoscimento delle anomalie, presenti in alcuni sistemi, è possibile l’immediata individuazione di eventuali guasti. In caso di necessità, i moduli elettronici sono sostituibili senza dover interrompere il funzionamento del sistema, garantendo così la continuità del servizio (business continuity).

Tutte le funzioni realizzate nei vari impianti di un edificio possono essere comandate anche da remoto, mediante l’utilizzo di web server o di remotizzatori su rete telefonica fissa o cellulare. La videocitofonia diventa parte integrante dell’impianto, permettendo, tra le altre funzioni, la comunicazione tra le diverse postazioni all’interno della stessa struttura.

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Fonte: KNX

Building Management Systems e HVAC

Il controllo automatico della ventilazione permette di mantenere pulita l’aria immessa nell’edificio; la ventilazione regolata in modo esatto consente il controllo di CO2 nell’atmosfera, l’umidità e la pressione dell’aria, eliminando o impedendo l’ingresso di polveri e odori sgradevoli nell’ambiente. Il BMS si integra con il sistema HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning), ovvero il  riscaldamento, la ventilazione e il condizionamento dell’aria.

Edificio aumentato, quali sono i vantaggi

Si dice “aumentato” perché l’edificio aumenta in base all’evoluzione dei bisogni e con il tempo; aumenta le funzionalità e le caratteristiche dei singoli prodotti, rendendoli intelligenti e connessi fra loro. I vantaggi di un edificio aumentato sono, in primo luogo, la salute e il comfort dei suoi occupanti. Per quanto riguarda quest’ultimo, la gestione dell’illuminazione è una componente chiave. Regolando automaticamente temperatura e intensità dell’illuminazione nei luoghi di lavoro, le persone si mantengono più vigili e commettono meno errori.

 

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Fonte: KNX

Building Management Systems: la manutenzione predittiva

Con i BMS è possibile la manutenzione predittiva, che rende l’identificazione di qualsiasi problema più veloce e meno costosa. Ad esempio, i cambiamenti nello spettro armonico della corrente assorbita da uno scanner o da un condizionatore d’aria possono essere il segnale di un guasto imminente. Si possono quindi ottimizzare le prestazioni dell’impianto in tempo reale, passando da una manutenzione periodica a una basata sulle reali necessità, eseguita solo quando è necessario, riducendo contemporaneamente il rischio di fermo. La manutenzione predittiva di questo tipo non è limitata agli ecosistemi chiusi di singoli fornitori. Dalla messa in funzione alla gestione delle parti di ricambio, i quadri digitali semplificano ogni aspetto della vita della struttura. Con il monitoraggio delle condizioni di degrado integrato nel quadro, l’identificazione tempestiva e la gestione ottimizzata dei problemi del sistema possono essere eseguiti da remoto, limitando al minimo l’attività in loco.

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Fonte: KNX

Building Management Systems: una migliore gestione dell’energia

Una migliore gestione dell’energia è essenziale per aumentare il ritorno dell’investimento e ottenere la massima efficienza energetica. In un edificio aumentato, la misurazione e il monitoraggio dell’energia aiutano a garantire che le strutture abbiano un accesso flessibile e scalabile all’energia di cui necessitano. Con il sistema giusto, le strutture possono tendere a un miglioramento del 7% nell’efficienza energetica, facilitando la qualificazione per la certificazione LEED e un tipico ROI in meno di 3 anni.

Le strutture aumentate sono sostanzialmente più sostenibili ed efficienti dal punto di vista delle risorse rispetto alle strutture tradizionali, offrendo risparmi significativi sulle spese operative (OpEx). Riduzioni dei costi del 50-60% sono anche raggiungibili grazie all’uso ridotto di energia e cicli di vita più lunghi, utilizzando soluzioni come l’automazione di stanza tramite dispositivi KNX.

Ultimo beneficio, ma non trascurabile, vi è un minor rischio di sanzioni legislative, grazie alla garanzia di conformità alla legislazione energetica.

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Fonte: KNX

Cos’è lo standard KNX

KNX è il primo standard di building automation aperto, coperto da royalty e indipendente dalla piattaforma, approvato come standard europeo (EN 50090 – EN 13321-1) e mondiale (ISO/IEC 14543). Lo standard è stato sviluppato da KNX Association e segue i suoi predecessori BatiBUSEIB ed EHS.

Esistono tre modalità di KNX:

  • Automatic-Mode: riprende le specifiche di EHS;
  • Easy-Mode: riprende le specifiche di BatiBUS;
  • System-Mode: riprende le specifiche di EIB.

Uno dei punti di forza del sistema KNX è che permette di realizzare impianti funzionanti anche mediante la combinazione di dispositivi di produttori diversi (sono oltre 7mila i prodotti delle aziende membri dell’Associazione KNX). Una vasta gamma che permette l’integrazione di funzioni come:

  • controllo dell’illuminazione;
  • gestione dell’impianto di riscaldamento/ventilazione;
  • monitoraggi degli allarmi;
  • gestione energia e elettricità/gas;
  • gestione di impianti audio e video.
  • controllo accessi e apparati integrabili

È possibile accedere al sistema tramite rete LAN, reti telefoniche analogiche o cellulari per un controllo centrale o distribuito del sistema tramite PC, display touch-screen e smartphone.

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Fonte: KNX

Cos’è il facility management

I sistemi di supervisione e controllo consentono il monitoraggio di tutti i parametri “vitali” di un edificio, facilitano la manutenzione ordinaria e straordinaria e ottimizzano l’archiviazione di tutti i dati con collegamento a pacchetti software gestionali.

Il facility management, ovvero la gestione delle strutture, è una competenza professionale che si occupa di gestire e coordinare gli spazi di lavoro. Il facility manager ha la responsabilità di organizzare gli spazi in modo che soddisfino, per i dipendenti, requisiti di funzionalità e comfort e, soprattutto, in modo tale che la loro gestione sia funzionale al rispetto degli obiettivi dell’impresa.

Previsioni future

Una recente ricerca di Ifma Italia, l’associazione di riferimento per il mondo del facility management italiano, ha stimato che per il settore del facility management la spesa ha superato i 37 miliardi di euro e nei prossimi quattro anni potrebbe superare i 60 miliardi.

I big data, la robotica, l’intelligenza artificiale e l’Internet of Things stanno contribuendo a trasformare le modalità e l’evoluzione del facility management.

Edifici aumentati e Building Management Systems, normative di riferimento

Le leggi e le norme che regolano la realizzazione di edifici aumentati sono diverse. Ecco un elenco:

  • Legge 186/68: “Disposizioni concernenti la produzione di materiali, apparecchiature, macchinari installazioni e impianti elettrici ed elettronici;
  • D.M. 37/08: Regolamento concernente l’attuazione dell’articolo 11-quaterdecies, comma 13, lettera a) della legge n. 248 del 2 dicembre 2005, recante riordino delle disposizioni in materia di attività di installazione degli impianti all’interno degli edifici;
  • Decreto Legislativo 9 aprile 2008, n. 81: Attuazione dell’articolo 1 della legge 3 agosto 2007, n. 123, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavori;
  • Decreto 26 giugno 2015: “Criteri generali e requisiti delle prestazioni energetiche degli edifici”;
  • Norma CEI 64-8: impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1.000 V in corrente alternata e 1.500 V in corrente continua;
  • UNI EN 12464-1: “Luce e illuminazione – Illuminazione dei posti di lavoro – Parte 1: Posti di lavoro in interni”;
  • Norma UNI EN 1838: Applicazione dell’illuminotecnica – Illuminazione di emergenza”;
  • Norma EN 15232: “Prestazione energetica degli edifici – Parte 1: Impatto dell’automazione, del controllo e della gestione tecnica degli edifici.

 

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