LE NORMATIVE NEGLI IMPIANTI DI HOME & BUILDING AUTOMATION. Ing. Demetrio Nucara

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1 LE NORMATIVE NEGLI IMPIANTI DI HOME & BUILDING AUTOMATION Ing. Demetrio Nucara LA PROGETTAZIONE APERO TIME DI UN EDIFICIO INTELLIGENTE

2 Parole chiave Definizione di Sistemi HBES I sistemi di Home and Building Electronic System sono sistemi dedicati al controllo e all automazione degli edifici ad uso residenziale (Home) e industriale (Building)

3 Parole chiave BMS (Building Management System) Sistema per la gestione integrata dell impiantistica dell edificio, con componenti di building automation e software di supervisione. Telecontrollo Sistema di gestione dell impiantistica, tipicamente da remoto. HVAC (Heating Ventilation & Air-Conditioning) Impiantistica meccanica dell edificio. Regolazione HVAC Sistema di gestione dell impiantistica meccanica e del comfort climatico dell edificio FM (Facility Management) - Organizzazione e gestione dei servizi non strategici - o non core business - di un'azienda. Quando avviene in modo integrato si dice anche "Integrated Facility Management"(IFM). EM (Energy Management) Attività responsabile per la conservazione e l uso razionale dell energia, in termini di gestione consumi ed attività ricorrenti, analisi ed ottimizzazione dei contratti di approvvigionamento, definizione dei possibili interventi di efficienza / risparmio energetico ed utilizzo di fonti rinnovabili. FM&E (Facility & Energy Management) Attività integrata di Facility Management ed Energy Management.

4 Integrazione supervisione - controllo Integrazione di tutti gli impianti tecnologici e speciali presenti in un edificio, così da poterli supervisionare e controllare attraverso apposite interfacce. Integrazione Possibilità dei diversi sistemi in campo di poter comunicare tra loro ed interagire secondo logiche definite Supervisione Possibilità di ottenere informazioni in tempo reale sullo stato di ogni sistema integrato nel sistema Controllo Possibilità di agire direttamente su ogni sistema in modo automatico, tramite forzatura, o in funzione di determinate variabili di campo

5 Vantaggi della building automation Drastica riduzione del cablaggio Minore invasività degli interventi negli edifici Flessibilità e scalabilità del sistema in funzione di implementazioni future Riduzione del consumo energetico attraverso l uso intelligente delle risorse Ottimizzazione dei costi di gestione Monitoraggio in tempo reale degli stati e degli allarmi Feedback degli stati sia in locale che in remoto Manutenzione semplificata del sistema

6 Fasi di progettazione nella B.A. Acquisizione e analisi dei dati e vincoli di progetto Individuazione dell'architettura generale del sistema centrale di gestione e controllo (sistema di supervisione) e della struttura del sistema dedicato alla fonia e trasmissione dati (cablaggio strutturato) Scelta dei componenti dei sottosistemi con individuazione dei relativi schemi a blocchi Scelta dei percorsi e delle canalizzazioni Dimensionamento dei diversi BUS di connessione (LAN e reti di campo) Elaborazione dei piani di installazione dei componenti

7 Architettura generale di un sistema di supervisione Sistema strutturato secondo un'architettura costituita da diversi sottosistemi interfacciati su una LAN con un sistema centrale di controllo. Architettura ad intelligenza distribuita capace di supportare successive implementazioni sia hardware che software, senza modifiche a quanto già installato. I singoli sottosistemi hanno completa autonomia funzionale ed operativa, anche in caso di indisponibilità del sistema di supervisione generale.

8 Sottosistemi Safety: sottosistema rilevazione incendi e rilevazione gas (che eventualmente gestisca anche l'impianto di spegnimento automatico) e sottosistema di diffusione sonora per l'evacuazione. Security: sottosistema antintrusione, sottosistema videosorveglianza, sottosistema controllo accessi. Gestione luci: sottosistema per il controllo e la regolazione dei sistemi di illuminazione ordinaria ed emergenza, così da sfruttare nel miglior modo possibile l'illuminazione naturale. Gestione impianti tecnologici: sottosistema per il controllo, la regolazione e il monitoraggio degli impianti di climatizzazione. Gestione quadri elettrici: sottosistema per il controllo e il monitoraggio degli impianti elettrici (cabine, gruppi di soccorso, quadri di distribuzione). Eventuali altri sottosistemi come ad esempio: gestione del personale, verifica delle presenze, ecc.

9 Livelli di funzionalità gerarchica Livello 0: dispositivi in campo per acquisizione delle informazioni ed attuazione dei comandi ricevuti (sensori, attuatori, lettori, telecamere, altoparlanti, interruttori, ecc.). Livello 1: rete di comunicazione, costituita da un BUS di campo per ciascun sottosistema, gestito mediante un definito protocollo di comunicazione. Livello 2: sistemi periferici di controllo, per la gestione autonoma dei singoli impianti controllati (anche in caso di mancanza di connessione con il livello superiore). Livello 3: rete LAN per il collegamento tra i sistemi periferici di controllo e il sistema centrale di controllo. Livello 4: sistema centrale di controllo che effettua la supervisione ed il controllo degli impianti tramite i sistemi periferici di controllo, garantisce la raccolta complessiva degli eventi e degli allarmi, la loro analisi assistita e la loro archiviazione; adatto alla configurazione completa del sistema, con supporti grafici avanzati.

10 Principali norme tecniche

11 Principali norme tecniche

12 Principali norme tecniche

13 Guida CEI Uno degli ultimi prodotti dei lavori del CT 205 del CEI è la Guida CEI Guida alla progettazione, installazione e collaudo degli impianti HBES. Scopo della Guida è quello di definire: le regole per una corretta procedura di progettazione, installazione, collaudo degli impianti HBES; il flusso delle informazioni che i soggetti coinvolti a vario titolo devono scambiarsi; i documenti che devono essere prodotti in ogni fase; una simbologia standard, e quindi un linguaggio comune, per descrivere i vari componenti degli impianti HBES. Gli impianti HBES sono sistemi bus conformi alla serie di Norme EN 50090, ma le indicazioni possono essere anche estese ai sistemi bus non normati.

14 Guida CEI La Guida scandisce le proprie raccomandazioni in funzione delle varie fasi di realizzazione di un impianto bus. In particolare il processo è stato schematicamente suddiviso nelle quattro fasi seguenti: predisposizione dell infrastruttura nell edificio (oggetto delle Guide CEI /1,2) progettazione dell impianto installazione dell impianto verifica e collaudo tecnico dello stesso

15 Guida CEI : livelli di progettazione Coerentemente con la comune pratica, la Guida individua due fasi di progettazione: una fase di progettazione preliminare ed una fase definitiva/esecutiva. Progettazione preliminare Nella stesura del progetto preliminare il progettista del sistema bus definisce l elenco dei servizi richiesti scegliendoli da quelli riportati nella Guida CEI /2. Per ogni servizio scelto dal committente, il progettista del sistema bus individua l architettura dell impianto (sistema) che realizza l integrazione dei vari servizi completo delle necessarie interfacce (sensori e attuatori) verso i componenti degli altri impianti esistenti o da progettare dell unità immobiliare. Il risultato della progettazione preliminare è un documento che generalmente comprende: la descrizione del progetto con uno schema di principio di ogni applicazione prevista (termoregolazione, automazione luci, ecc.) e l illustrazione delle ragioni della soluzione prescelta; una stima di massima del costo di ogni applicazione prevista; un indicazione dello sviluppo temporale delle attività previste.

16 Guida CEI : livelli di progettazione Progettazione definitiva/esecutiva La progettazione definitiva/esecutiva definisce: gli schemi elettrici dell impianto bus; le interfacce verso i sistemi (impianti) non bus; le caratteristiche dei componenti dell impianto bus; l eventuale sistema di supervisione completo di eventuali periferiche, se del caso; il dimensionamento delle connessioni con specifico riferimento alla separazione di sicurezza ed EMC. La Guida raccomanda la massima attenzione rivolta alla possibilità di integrazione fra i diversi impianti definiti nella fase di progettazione preliminare. I sistemi bus sono per definizione in grado di integrare le loro funzioni; il sistema bus nel suo complesso dovrà tuttavia interagire con altri sottosistemi non necessariamente di tipo bus. A tale fine è necessario definire in modo appropriato le interfacce dei sistemi bus con gli altri sistemi

17 Guida CEI : installazione Per questa fase le raccomandazioni si focalizzano sulla documentazione con l obiettivo di rendere immediatamente comprensibili all utilizzatore del progetto (installatore ma non solo) le finalità del progetto. La Guida richiede che la documentazione specifichi il funzionamento del sistema nel suo complesso ed in ogni sua parte, allo scopo di presentare in modo chiaro e schematico i requisiti funzionali e di sicurezza dell impianto bus. A livelli documentale la Guida definisce: lo schema logico dell impianto; lo schema delle connessioni: lo schema planimetrico dell installazione; l elenco dei componenti e delle connessioni; istruzioni per la configurazione; specifica di collaudo.

18 Guida CEI : documentazione A livello informativo la Guida richiede di fornire: un introduzione di carattere generale sulle applicazioni previste con particolare riferimento alle reciproche interazioni; una specifica delle funzioni di ciascuna applicazione progettata con riferimento allo schema logico e/o allo schema delle connessioni; le caratteristiche di ingresso/uscita dei dispositivi bus, allo scopo di definire i loro parametri per evitare possibili errori nella scelta dei carichi elettrici collegabili alle uscite degli attuatori e/o nella scelta dei sensori collegabili agli ingressi dei dispositivi bus; l indicazione delle modalità secondo le quali si devono svolgere le prove di conformità al progetto definitivo/esecutivo e la messa in servizio; un elenco delle norme e leggi applicate.

19 Principali norme tecniche: CEI

20 Principali norme tecniche: CEI EN 5000

21 Building Automation e risparmio La normativa a supporto: standard EN 15232:2007 Metodi per stimare l impatto dei sistemi di controllo e gestione sull efficienza energetica attiva degli edifici. Lo standard fornisce: La prova quantitativa che tutti stavano aspettando. Una base di partenza per confrontare efficienza delle installazione. Principi di calcolo. Fogli di calcolo. Regole di implementazione. Una rappresentazione intuitiva e formalizzata dell efficienza del sistema di gestione e controllo. Ogni sistema è classificato in funzione del suo livello di prestazione.

22 Building Automation e risparmio Lo standard è un nuovo modo di approcciare i sistemi di edificio Nuovi progetti 1. Scelta della classe. 2. Funzioni conseguenti richieste (tabella 1 dello standard) 3. Scelta delle funzioni minime (tabella 2 dello standard) Progetti rinnovamento 1. Stima della classe attuale. 2. Calcolo dei risparmi potenziali nella classe di destinazione 3. Stima dei costi dei sistemi per raggiungerla 4. Calcolo del ROI

23 Building Automation e risparmio

24 Building Automation e risparmio Il metodo semplificato, o metodo dei fattori BACS (Building Automation and Control Systems Il metodo semplificato, o metodo dei fattori BACS, è la procedura di calcolo su base tabellare introdotta dalla EN15232 che permette una stima rapida dell impatto delle funzioni BAC e TBM sui consumi energetici degli impianti tecnici dell edificio. Esempi di funzioni di automazione con un impatto positivo utilizzo dei contatti finestra: l'efficienza energetica di un locale viene incrementata mediante l'utilizzo di contatti finestra, in grado di influire sull'impiego dei dispositivi di condizionamento attivandolo o disattivandolo in funzione del proprio stato; utilizzo di tende oscuranti: l'automazione consente di valutare il livello di luminosità durante il giorno regolando le tende per ridurre l'utilizzo di energia elettrica. Inoltre ne gestisce l'apertura per evitare che l'energia solare influisca sulla temperatura dei locali.

25 Building Automation e risparmio Riduzione dei consumi negli impianti HVAC Utilizzo di regolazione individuale 20% - 30% Controllo della combustione 30% Riduzione dei volumi d'aria 10% aria = 15% energia Riduzione del volume di aria primaria 10% Riduzione del periodo di funzionamento di 1 ora 10% Riduzione di 1 grado della temperatura ambiente 5% Loop di regolazione auto adattativi 10%

26 Building Automation e risparmio Possibile riduzione dell'energia elettrica Tempi di accensione e spegnimento 10-20% Illuminazione in funzione del periodo di presenza 10-20% Utilizzo della luce naturale per la modulazione dell'illuminazione 10-20% Gestione energetica attraverso la ripartizione dei carichi 10-20% Starter elettronici per lampade T % Utilizzo di fonti luminose ad efficienza energetica 20-30%