EN15232 per la domotica e l automazione dell edificio. Soluzioni KNX per l efficienza energetica

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1 EN15232 per la domotica e l automazione dell edificio. Soluzioni KNX per l efficienza energetica

2 Quanta Energia! I consumi nel mondo Consumi di energia in MILIONI di TEP (2010) 1 TEP = energia prodotta con una tonnellata di petrolio Fonti energetiche: (rif. produzione mondiale) 87%: non rinnovabili, combustibili fossili 5,2%: nucleare 7,8% rinnovabili (idroelettrico, solare, geotermico) Il carbone copre il 30% del fabbisogno, dove largamente impiegato (CINA) crea notevoli problemi di inquinamento. Il consumo energetico del pianeta è in forte aumento: 1,4 TEP = consumo energetico medio annuo cittadino europeo anni 60 1,4 TEP = consumo energetico medio annuo pro-capite oggi (per tutto il pianeta) Fonte: BP statistical review of World Energy, June

3 Quanta Energia! Fonte: BP statistical review of World Energy, June 2011 Il trend dei consumi energetici è sostenibile? No, è necessario ridurli! 3

4 I consumi nazionali Energia impiegata ad uso civile (resid. + terz.) Comunità Europea: 40% Italia: 35% di cui Residenziale: 70% [69% risc/raffr, 18% usi elettrici ] Terziario: 30% [53% risc/raffr, 30% usi elettrici ] Sia per il residenziale che per il terziario riscaldamento e raffrescamento e usi elettrici sono le voci di consumo più importanti sulle quali agire per ridurre consumi e spesa 4

5 La norma europea EN15232 Norma: Europea: CEN / UNI EN15232 (Guida Tecnica CEI ) Titolo: Energy performance of buildings - Impact of Building Automation, Controls and Building Management Prestazione energetica degli edifici influenza dell automazione, del controllo e della gestione di edificio 5

6 La norma europea EN15232 Classi di efficienza energetica Classe D Non energy efficient Impianti senza automazione, energeticamente non efficienti Classe C Standard Impianti con automazione realizzata con sistemi tradizionali o bus con funzioni di base Classe B Advanced Impianti con automazione realizzata con sistemi bus e funzioni di coordinamento centralizzato Classe A High Energy Perfomance Come Classe B, ma con livelli di precisione e completezza del controllo automatico tali da garantire elevate prestazioni energetiche all impianto 6

7 La norma europea EN15232 Funzioni di automazione e requisiti minimi per le Classi di Efficienza Energetica Funzioni di automazione Controllo riscaldamento, raffrescamento Controllo della ventilazione e del condizionamento Controllo illuminazione Controllo schermature solari Per ogni funzione sono definiti diversi livelli di complessità in funzione della classe di efficienza energetica Un sistema di automazione è di una determinata Classe di Efficienza Energetica se tutte le funzioni che implementa appartengono a tale classe 7

8 La norma europea EN15232 Tabella di classificazione (dalla norma) estratta dalla lista delle funzioni e requisiti minimi per le classi di efficienza CONTROLLO RISCALDAMENTO Controllo dell'emissione Definizione delle Classi Residenziale Non residenziale D C B A D C B A 0 Nessun controllo automatico 1 Controllo automatico centralizzato 2 Controllo automatico in ogni zona 3 4 Controllo automatico in ogni zona con comunicazione Controllo automatico in ogni zona con controllo presenza e con comunicazione Per ogni funzione (ad es. Controllo di Emissione) sono definiti differenti livelli di prestazione che danno accesso alle diverse Classi A, B, C e D. 8

9 La norma europea EN Tabella di classificazione (dalla norma) Definizione delle Classi Residenziale Non residenziale D C B A D C B A CONTROLLO ILLUMINAZIONE CONTROLLO PRESENZA 0 Interruttore manuale ON/OFF 1 Interruttore manuale ON/OFF + spegnimento automatico 2 Rilevamento presenza 5.2 CONTROLLO LUCE DIURNA 6 0 Manuale 1 Automatico CONTROLLO SCHERMATURE SOLARI Per la protezione contro l'abbagliamento e il sovrariscaldamento 0 Controllo manuale 1 Funzionamento motorizzato con controllo manuale 2 Funzionamento motorizzato con controllo automatico 3 Controllo combinato illuminazione/hvac/schermature solari 9

10 Esempio funzione Classe A Dalla EN15232 : riscaldamento Controllo di emissione La funzione prevede: controllo della temperatura di ogni locale interruzione riscaldamento (o in stato di basso consumo) in caso di assenza persone o apertura serramenti esterni. Schema di realizzazione della funzione con prodotti KNX: BUS KNX Int. contatti KNX Attuatore KNX Termostato KNX Sens. Presenza KNX Supervisore controllo coordinato di tutte le zone (software per PC o Web server) 10

11 Precisione del controllo: come può migliorare l efficienza Esempio controllo riscaldamento/raffrescamento Controllo tradizionale a 2 punti: La richiesta di energia è determinata secondo un intervallo di isteresi fisso attorno al set-point Si hanno sovra/sotto elongazioni vs setpoint, con grossi sprechi di energia 20 Controllo PI- PWM: La richiesta di energia è calcolata in funzione della distanza dal set-point Non si hanno sovra/sotto elongazioni della temperatura vs set-point, non si hanno sprechi di energia 20 ON OFF 11

12 Esempio funzione Classe A Dalla EN15232 : Controllo illuminazione La funzione prevede: accensione manuale da pulsanti. regolazione della luminosità delle lampade in base alla luce proveniente dall esterno. spegnimento manuale o comunque automaticamente entro 5 minuti tracorsi dall ultima rilevazione di presenza. Schema di realizzazione della funzione con prodotti KNX: BUS KNX Touch KNX Pulsanti KNX Sens. Presenza con controllo luminosità KNX Dimmer KNX 12

13 Precisione del controllo: come può migliorare l efficienza? Esempio controllo illuminazione Richiesta minima di energia per soddisfare il livello di illuminamento stabilito Controllo adattativo all interno dello stesso ambiente 13

14 La norma europea EN15232 Metodi per il calcolo del risparmio energetico Metodo DIRETTO Procedura di calcolo analitica utilizzabile solo quando il sistema è completamente noto: involucro edificio, funzioni di controllo/comando/gestione dell automazione, etc. Metodo dei BAC Factors Procedura di calcolo su base statistica, consente di fare una stima con un ottima approssimazione Utile sia nella fase iniziale di progetto che nella fase di verifica. 14

15 La norma europea EN15232 Metodo dei BAC Factors : dettagli Che cosa consente di stimare: Impatto dell automazione di edificio sul risparmio energetico conseguibile Come è stato messo a punto: Simulazioni su un locale standard di riferimento considerando tempi di occupazione, profilo utente, tempo atmosferico, esposizione solare, etc. Come si utilizza: Tabelle con fattori di efficienza (BAC Factors) che, in funzione della tipologia d uso dell edificio e della Classe di Efficienza dell automazione forniscono il risparmio energetico conseguibile 15

16 Tabelle BAC Factors Consumo risc./raffresc. esempio UFFICI: da Classe D a C -34% da Classe D a B -47% da Classe D a A -54% Max risparmio per centri commerciali La norma europea EN15232 Consumo Energia elettrica. esempio UFFICI: da Classe D a C -9% da Classe D a B -15% da Classe D a A -21% Max risparmio per uffici 16

17 Tabelle BAC Factors La norma europea EN

18 Soluzioni KNX per l efficienza energetica: Scuola di Romarzollo Nome progetto Scuola Primaria di Romarzollo (TN) Anno di realizzazione Metri quadrati di realizzazione m 2 Numero di linee KNX 11 Numero dispositivi KNX 362 Brand utilizzati 3 Costo impianto

19 Soluzioni KNX per l efficienza energetica: Scuola di Romarzollo Edificio composto da 3 piani fuori terra + 1 interrato; Aule con pareti vetrate per fornire la massima luminosità naturale Laboratori di scienza, arti, lingue e informatica Sala docenti, biblioteca, servizi e portineria. Mensa, cucina, palestra e giardino 19

20 Applicazioni KNX realizzate Gestione illuminazione Apparecchi on/off e dimmer Spegnimento automatico con controllo presenza Controllo luminosità costante Gestione motorizzazioni Finestre motorizzate Oscuranti e tapparelle Persiane Gestione clima Riscaldamento, ventilazione Controllo a zone Controllo in funzione di presenza Controllo livello CO2 Controllo livello umidità Gestione sistemi di sicurezza Controllo centralizzato illuminazione di emergenza Allarmi tecnici (scatto interruttori) 20

21 Applicazioni KNX realizzate Gestione energetica Integrazione impianto generazione solare fotovoltaico Contabilizzazione consumi energia/smart metering Supervisione Utilizzo di una piattaforma SCADA per controllo degli stati, invio di comandi puntuali, log dei dati misurati Gestione di un punto informativo all ingresso della scuola, con dati meteo e risparmi energetici Gestione on-line, attraverso connessioni a desktop remoto 21

22 Benefici ottenuti Elevato comfort visivo e ambientale (temperatura, concentrazione CO2, umidità relativa), con la completa automazione dei sistemi di illuminazione, riscaldamento, ventilazione ed ombreggiatura Elevato livello di sicurezza con il controllo della CO2, controllo luci emergenza centralizzato Efficienza energetica e risparmio minori costi e minore impatto ambientale Personalizzazione e flessibilità funzioni e controllo personalizzati per la vita quotidiana della scuola Assistenza da remoto (grazie ad accesso da LAN) rapidità interventi e minori costi 22

23 Garanzia di sostenibilità La scuola ha ottenuto la certificazione LEED PLATINUM, prima in Europa per un edificio scolastico. LEED: sistema statunitense di classificazione dell'efficienza energetica e dell'impronta ecologica degli edifici (acronimo di The Leadership in Energy and Environmental Design), sviluppato dallo U.S. Green Building Council (USGBC) 4 livelli: Certified, Silver, Gold e Platinum. 23

24 Garanzia di efficienza La scuola è operativa dall 1 settembre 2011 (anno scolastico ). Consumi rilevati (1) : -Energia utilizzata totale: -Energia Prodotta FotoVoltaico: -Energia Utilizzata Mensa: -Energia Utilizzata Palestra: 1206 KWh 132 KWh 147 KWh 124 KWh Risparmio per illuminazione, ca. 400kWh, 23% rispetto ad un impianto tradizionale: (1) : telelettura del (1) 24

25 Garanzia di efficienza Confronto con risparmio previsto dalla EN15232: Previsto: la EN per edifici ad uso SCUOLA prevede un risparmio del 20% (passando dalla classe D alla classe A) Ottenuto: la sostituzione dell impianto tradizionale con KNX ha consentito un risparmio del 23%, grazie alla sola illuminazione (1) 25

26 Garanzia di efficienza 2011: prima edizione del Premio KNX Italia Assegnato al progetto Scuola Primaria di Romarzollo (TN), nella categoria: Miglior progetto KNX per l Efficienza Energetica 26

27 Soluzioni KNX per l efficienza energetica: progetto ATLA Nome progetto ATLA Srl - nuovo stabilimento - Chieri (TO) Anno di realizzazione Metri quadrati di realizzazione m 2 Numero di linee KNX 15 Numero dispositivi KNX 593 Brand utilizzati 7 Costo impianto

28 Soluzioni KNX per l efficienza energetica: progetto ATLA Edificio: composto da area uffici + area adibita alla produzione area totale occupata m2, di cui m2 coperti Attività: lavorazioni ad alta tecnologia nel settore delle turbine a gas Particolarità: elevato risparmio energetico elevato comfort degli ambienti produttivi grazie a soluzioni funzionali adottate in ambienti ad uso terziario 28

29 Applicazioni KNX realizzate Gestione illuminazione Apparecchi on/off e dimmer Spegnimento automatico con controllo presenza Controllo luminosità costante Gestione motorizzazioni Finestre Lucernari Tende Gestione clima Riscaldamento, raffrescamento e ventilazione Controllo a zone Controllo in funzione di presenza Controllo livello umidità 29

30 Applicazioni KNX realizzate Gestione energetica Misura, monitoraggio e archiviazione dei consumi Diagnostica e audit energetico delle singole utenze Visualizzazione e analisi consumi (trend, periodicità, etc.) Antifurto Sistema indipendente (come richiesto dalle normative) Integrato nel sistema KNX: sia per la gestione sia per il controllo. Supervisione Utilizzo di una piattaforma SCADA Controllo intergrato di tutti gli impianti: HVAC, illuminazione, motorizzazioni, Antincendio. Acquisizione di tutti gli allarmi tecnologici Particolare attenzione alla supervisione ed analisi dei consumi energetici al fine di massimizzare efficienza ed efficacia nell uso dell energia 30

31 Focus: controllo illuminazione area produttiva Dati principali impianto illuminazione: Controllo area produttiva (5.750mq): suddivisa in 20 settori Per ogni settore: Un sensore KNX di presenza/luminosità Rete (altezza 9 m) Apparecchi di illuminazione in rete DALI Controllo luminosità costante in funzione illuminamento naturale: 400 lux se presenza operatori, 250 lux se assenza operatori da 400 a 250 lux in 2 min. per non renderlo percepibile 31

32 Focus: controllo illuminazione area produttiva Misure dei consumi Per verificare l effettivo risparmio energetico conseguito grazie all automazione è stata effettuata una campagna di misure su un area significativa presa a campione: Durata campagna di misure: 7 mesi Misure : per ogni mese due giornate campione (serena, coperta) Area campione: Superficie: 1.150m2 34 apparecchi di illuminazione 6x49W 11kW potenza totale 32

33 Focus: controllo illuminazione area produttiva 33

34 Focus: controllo illuminazione area produttiva 34

35 Focus: controllo illuminazione area produttiva Analisi risultati delle misure Consumi in funzionamento manuale (senza automazione) : eccessivo ipotizzare consumo costante per l intera giornata lavorativa (39,3 MWh/anno) consideriamo 100% nei mesi invernali e 50% in quelli estivi (29,5 MWh/anno) Consumi registrati (con automazione luci in classe A): Consumo medio giornaliero: 57,6 kwh Consumo medio annuale: 14,6 MWh (14 ore/gg per 253gg/anno) Risparmio conseguito: Riduzione dei consumi misurata: 50,4% 35

36 Garanzia di efficienza Confronto con risparmio previsto dalla EN15232: Previsto: la EN non considera la tipologia d uso Area produttiva, la tipologia che più si avvicina è quella Uffici che prevede un risparmio del 21% (passando dalla classe D alla classe A) Ottenuto: l impianto KNX rispetto ad uno tradizionale ha consentito un risparmio del 50%, grazie alla sola illuminazione (1) 36

37 Benefici ottenuti Risparmio energetico oltre il 50% nell are produttiva per la sola illuminazione Diagnostica e monitoraggio energetico delle singole utenze misura e archiviazione consumi delle singole utenze Elevato comfort visivo e ambientale degli uffici ma in particolar modo dell area produttiva Supervisione e controllo integrato di tutti gli impianti illuminazione e motirizzazioni, clima, impipanti tecnologici, antincendio, etc. Assistenza da remoto (grazie ad accesso da LAN) rapidità interventi e minori costi 37

38 Garanzia di efficienza 2013: terza edizione del Premio KNX Italia Assegnato al progetto Atlas Srl Chieri (TO), nella categoria: Miglior progetto KNX per l Efficienza Energetica 38

39 VI RINGRAZIAMO PER L ATTENZIONE 39