L’evoluzione dei moderni edifici verso i cosiddetti smart building – edifici connessi e intelligenti in grado di gestire in modo ottimale l’energia e garantire un maggiore comfort e sicurezza – è guidata dall’uso delle nuove tecnologie e della building automation.
Il cambiamento climatico, le politiche europee e nazionali in termini di riduzione delle emissioni climalteranti – alle quali, secondo un rapporto della Commissione Europea, concorrono anche gli edifici, responsabili del 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO2 in Europa – e il progressivo aumento dei costi dell’energia che si è registrato negli ultimi anni, hanno reso sempre più forte l’esigenza di efficientare i consumi energetici degli edifici e di rendere gli occupanti consapevoli del modo migliore per ridurli.
Da qui la volontà di puntare ad una riduzione dei consumi non solo attraverso l’uso di materiali e soluzioni costruttive sostenibili, ma anche e soprattutto con un uso e una gestione intelligenti dell’energia, grazie alla digitalizzazione degli edifici e alla building automation.
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Cos’è la building automation
Il settore della building automation riguarda l’automazione delle funzioni di un edificio. “Con il termine BACS, acronimo di Building & Automation Control System, si indica l’insieme di tutti i sistemi, gli strumenti, le tecnologie e i dispositivi IoT preposti alla gestione, in modo autonomo e automatico, degli impianti di uno smart building, mediante il controllo di singola ogni funzione, anche da remoto, e al contempo alla riduzione dei consumi energetici complessivi”, spiega Remi Giovannone, Engineering Manager della divisione EPC, Engineering Procurement & Construction, la Business Unit di Maticmind, System Integrator italiano operante nel settore ICT, nata per fornire soluzioni dedicate all’esecuzione di progetti e impianti di grandi dimensioni.
I sistemi di building automation trovano applicazione sia negli edifici pubblici, strutture ospedaliere, per la PA e scuole, sia privati, destinati a uso commerciale, industriale e, naturalmente, anche residenziale, e rappresentano uno degli strumenti più efficaci per raggiungere gli obiettivi europei di efficienza energetica e sostenibilità ambientale.
“I sistemi intelligenti per il monitoraggio degli impianti e dei consumi e il controllo degli accessi automatizzato, insieme ai sistemi di domotica e di smart lighting (illuminazione), rappresentano le soluzioni tecnologiche di building automation più efficaci per assicurare l’efficienza energetica, il comfort termico e acustico, la qualità dell’aria, la salubrità degli spazi e la sicurezza degli ambienti.
Il cuore tecnologico della building automation è l’IoT, grazie al quale viene garantita la connessione alla rete, interna ed esterna, di tutti i dispostivi e gli apparati presenti negli edifici e assicurata la visibilità e la disponibilità verso l’esterno dei dati e dei KPI (Key Performance Indicator) relativi ai consumi di ogni vettore energetico impiegato”, afferma Giovannone.
In modo del tutto analogo ai sistemi di automazione dei processi industriali, quelli di building automation sono costituiti da un primo livello di automazione realizzato con dispositivi hardware, quali, ad esempio, sensori, strumenti di monitoraggio e room control. Questi dispositivi, che realizzano l’infrastruttura fisica del sistema, generano e acquisiscono i dati e le misurazioni dei vari parametri inerenti agli impianti dell’edificio che, grazie all’infrastruttura di rete, cablata o wireless, vengono trasmessi ad una piattaforma software per la loro raccolta, analisi, elaborazione e gestione.
“La piattaforma IoTmind – spiega Giovannone – è in grado di integrare hardware, software e servizi ICT garantendo la raccolta e l’elaborazione dei dati, il monitoraggio energetico, l’automazione e il controllo dei diversi dispositivi e sistemi presenti nell’edificio o nell’azienda. Grazie a caratteristiche di proattività può controllare in tempo reale, in modo centralizzato ed eventualmente da remoto, il funzionamento e l’accensione o lo spegnimento dei vari impianti, nonché il controllo dei livelli di temperatura, umidità e microclima interno agli ambienti. Il tutto per garantire, oltre al risparmio energetico, il massimo comfort e benessere a chi occupa gli ambienti. La piattaforma IoTmind non si sostituisce ma si integra ad altri sistemi già presenti, come ad esempio, il BMS (sistema di gestione degli edifici) e il BAS (sistema di automazione degli edifici), usati per il funzionamento dei moderni Smart building, e fornisce il controllo totale sullo stato di salute di tutto l’edificio, sia esso residenziale o industriale, basandosi su IoT e Big Data”.
Le componenti funzionali che caratterizzano la piattaforma sono:
- Integration Services, che abilitano la ricezione e la raccolta dei dati dai sistemi di campo (device e sensori);
- Core Services, che comprendono tutte le componenti/servizi funzionali al monitoraggio, alla consultazione e all’analisi integrata dei dati, e all’elaborazione delle misure per mezzo di modelli e algoritmi;
- Business Services, contenenti le funzionalità necessarie all’operatore per la gestione dell’intero ciclo di vita degli asset e del monitoraggio delle performance.
Per consentire l’accesso e la visualizzazione dei dati in tempo reale, sono disponibili delle dashboard configurabili da ogni operatore che, a livello di interfaccia ed esperienza utente, sono sviluppate come una web app, permettendo all’utente il massimo grado di personalizzazione e flessibilità.
L’integrazione con altre fonti di dati, eventualmente presenti, viene assicurata dall’adozione dei più diffusi standard disponibili nel settore, secondo il framework OpenBIM.
I sistemi della building automation
In base alla norma UNI EN ISO 52120-1– “Prestazione energetica degli edifici – Contributo dell’automazione, del controllo e della gestione tecnica degli edifici – Parte 1: Quadro generale e procedure”, che sostituisce dallo scorso novembre 2022 la UNI EN 15232-1:2017, vengono definite 4 classi di efficienza BACS delle funzioni (A, B, C, D) per gli immobili residenziali e non residenziali, a ciascuna delle quali è associato un risparmio energetico per ogni livello di automazione implementato nell’edificio, a seconda della sua destinazione d’uso (BACfactors):
- Classe A: un sistema che consente la gestione centralizzata dei singoli impianti presenti all’interno dell’edificio, garantendo elevate prestazioni energetiche;
- Classe B: un sistema che consente di gestire in modo centralizzato i singoli impianti dell’edificio;
- Classe C: un sistema che implementa un numero minimo di sotto-funzioni di automazione per ciascuna funzione di building automation;
- Classe D: un sistema in cui non ci sono funzioni di automazione.
La norma UNI EN ISO 52120-1 riporta anche delle metodologie di calcolo del risparmio energetico in funzione della classe BACS dell’edificio.
Dal 9 febbraio 2023 è in vigore la nuova versione della UNI/TS 11651:2023, in sostituzione di quella del 2016, che fornisce la procedura di asseverazione dei BACS in conformità all’aggiornata UNI EN ISO 52120-1.
Il ruolo dell’IoT nella building automation
Grazie alle informazioni raccolte sul campo, con campionamenti che possono variare dal minuto al secondo, in funzione della grandezza o del vettore energetico misurati (acqua, energia elettrica e termica, gas, aria compressa, parametri ambientali e qualità dell’aria), la piattaforma IoTmind è in grado di effettuare un’analisi molto dettagliata su precisi intervalli temporali di funzionamento dell’impianto sia durante l’installazione, in fase di set up, che in fase di esercizio.
“La visualizzazione dei dati in tempo reale e delle serie storiche consente di fare delle analisi comparative sui periodi, di monitorare eventuali cambiamenti tra serie di dati, creare delle baseline di dati del cliente e prevedere degli alert per avvisare il cliente ogni qualvolta il sistema e i relativi consumi si discostano dal funzionamento atteso in tempo reale e da determinati valori nominali”, afferma Giovannone. Soluzioni di Intelligenza Artificiale (AI) e Machine Learning (ML), conferiscono alla piattaforma IoTmind capacità di auto apprendimento del contesto e di tipo previsionale con le quali monitorare le prestazioni degli impianti, effettuare previsioni a supporto dei processi decisionali dell’energy manager e di identificare eventuali guasti e anomalie di funzionamento degli impianti in modo tempestivo, abilitando una manutenzione di tipo predittivo.
“Grazie all’IoT, inoltre, la piattaforma IoTmind crea un Digital Twin dell’asset, un modello 3D dinamico popolato dai dati raccolti sul campo in tempo reale grazie al quale comprendere, da remoto, lo stato dell’asset, simularne la gestione, monitorarne il funzionamento lungo tutto il ciclo di vita e risolvere gli eventuali problemi” aggiunge Giovannoni.
I vantaggi della building automation
“Le tecnologie di building automation – spiega Giovannoni – consentono di monitorare, regolare e ottimizzare tutti i consumi energetici all’interno dell’edificio, riducendo sprechi e dispersioni di energia. Il tutto si traduce in una maggiore efficienza, in funzione delle esigenze di utilizzo di ogni ambiente e ogni impianto, e risparmio energetico, sia in termini di risorse che di costi, a vantaggio della sostenibilità ambientale”.
Migliora quindi il benessere e la vivibilità degli ambienti, vengono garantiti interventi tempestivi in caso di malfunzionamento o guasti, aumentando così la produttività dei sistemi, e si riduce l’impatto ambientale dell’edificio in termini di emissioni di CO2. Non meno importante, grazie alla building automation, si contribuisce ad allungare la vita degli edifici, agendo su tutto il loro Life Cycle Assessment (LCA).
“Analogamente accade in ambito industriale, dove la building automation permette di ottimizzare i consumi e la produzione, ottenere ambienti con una buona efficienza energetica e più confortevoli a vantaggio della salute dei lavoratori e della produttività, tracciare i consumi e individuare eventuali aree critiche per attuare un miglioramento energetico continuo dell’impianto ed effettuare una manutenzione predittiva dell’asset, diminuendo i costi di manutenzione grazie all’impostazione di azioni correttive e attraverso il controllo e la gestione delle anomalie” conclude Giovannoni.
