Building automation ed efficienza energetica. Università di Bologna 26 ottobre 2009 Relatore ing. Daniele Pennati Siemens Building Technologies

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1 Building automation ed efficienza energetica Università di Bologna 26 ottobre 2009 Relatore ing. Daniele Pennati Siemens Building Technologies

2 Ripartizione dei consumi in Europa per settore 41% 28% Trasporti Industria Edifici 31% 2

3 Ripartizione dei consumi finali negli edifici Energy Consumption by End Use in EU Tertiary Buildings Water heating 9% Other 16% Cooking 5% Space heating 52% Lighting 14% Cooling 4% Source: European Commission slide show April DG for Energy and Transport. 3

4 Building automation ed efficienza energetica Controllo integrato ambiente Termoregolazione Climatizzazione Distribuzione fluidi Illuminazione Distribuzione elettrica MT/BT BMS Controllo accessi Rivelazione presenze Sistemi antintrusione e TVCC Sistemi rivelazione incendi e spegnimento 4

5 Building automation ed efficienza energetica Termoregolazione,condizionamento,distribuzione fluidi 5

6 Building automation ed efficienza energetica Distribuzione elettrica MT/BT 6

7 Building automation ed efficienza energetica Sistemi di illuminazione e controllo integrato ambiente 7

8 Building automation ed efficienza energetica Controllo,automazione,supervisione BMS 8

9 Potenziali di risparmi energetici attraverso sistemi di building automation Ospedali Hotel Residenziale Ristoranti Scuole-Uni Uffici Retail T.14% E.4% T.32% E.10% T.19% E.8% T.32% E.8% T.20% E.14% T.30% E.13% T.40% E.9% 9

10 EN Energy performance of buildings Impact of Building Automation, Controls and Building Management. La Norma EN specifica: Le funzioni di building automation che hanno un effetto sulle prestazioni energetiche dell edificio Un metodo per definire i requisiti minimi relativi ad un sistema di building automation che deve essere realizzato per un edificio o un compleso di edifici Metodi dettagliati per valutare l effetto di queste funzioni in un determinato edificio. Un metodo semplificato per ottenere una prima valutazione degli effetti di queste funzioni su una determinata tipologia di edifici. 10

11 EN Energy performance of buildings Impact of Building Automation, Controls and Building Management. La Norma EN è rivolta à: Proprietari di edifici, ingegneri,architetti che sono chiamati a definire le funzioni BAC per i nuovi edifici e per il rinnovamento di quelli esistenti Le pubbliche autorità per: la definizione die minimi requisiti per BAC la definizione di specifiche procedure di ispezione per la verifica dei livelli di BAC la definizione di metodi di calcolo che prendano in considerazione l effetto di BAC sulle prestazioni e l efficienza energetica degli edifici I tecnici per verificare che l effetto di tutti i BAC siano stati considerati per la valutazione dell efficienza energetica dell edificio. 11

12 EN Energy performance of buildings Impact of Building Automation, Controls and Building Management. Domanda/Fornitura di energia Locali Le funzioni BAC della EN si basano su questo modello: Produzione Distribuzione Utilizzatore Utilizzatore controllo della fornitura di energia in funzione della domanda Utilizzatore Controllo del fabbisogno Utilizzatore Utilizzatore Segnali richiesta energia 12

13 EN Controllo integrato ambiente Demand control Work area with machines Conference room Office 13

14 EN : Le classi di efficienza (energetica) del sistema di controllo e automazione (BACS) Sistemi BACS e TBM ad elevate prestazioni energetiche Sistemi BACS e TBM avanzati Sistemi BACS standard Sistemi BACS energeticamente non efficienti BAC BACS TBM Building Automation and Controls Building Automation and Control System Technical Building Management System 14

15 EN : Lista delle unzioni di automazione e assegnazione delle clasi di efficienza Definition of classes Residential Non residential D C B A D C B A Automatic control Heating control Emission control The control system is installed at the emitter or room level, for case 1 one system can control several rooms No automatic control Central automatic control Individual room automatic control by thermostatic valves or electronic controller Individual room control with communication between controllers and to BACS Integrated individual room control including demand control (by occupancy, air quality, etc.) Control of distribution network hot water temperature (supply or return) Similar function can be applied to the control of direct electric heating networks No automatic control Outside temperature compensated control Indoor temperature control 15

16 EN Determinazione dell effetto dei sistemi BACS e TBM basata sui fattori di efficienza BAC - f BAC - 16

17 EN I fattori di efficienza BAC - f BAC - Edifici non residenziali Classe Energia Termica Energia Elettrica Uffici Biblioteche Scuole UNI Ospedali Uffici 17

18 Il profilo di utilizzo dellatipologia di edificio Uffici 18

19 EN I profili di utilizzo per il calcolo dei fbac Scuole Uffici Centri commerciali Uffici Ospedali Hotel Ristoranti Profili di utilizzo secondo EN

20 Controllo integrato ambiente 20

21 Controllo integrato ambiente Controllo impianto di illuminazione ON/OFF Regolazione intensità Controllo impianto di riscaldamento/climatizzazione ON/OFF Regolazione temperatura/umidità/ ventilazione Standby Economy Protezione edificio 21

22 Controllo dell impianto di illuminazione Ai fini di una riduzione dei consumi energetici l illuminazione artificiale di un ambiente può essere regolata automaticamente in funzione di tre fattori: il periodo della giornata (tempo) la quantità di luce naturale proveniente dall esterno (daylight dependent lighting control ) l occupazione dell ambiente (presenza) 22

23 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione del tempo Ipotetico profilo di utilizzo dell impianto di illuminazione senza sistema di automazione 0 07:00 18:00 21:00 23

24 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione del tempo Effetto sul risparmio energetico di un controllo dipendente dal tempo dell impianto di illuminazione % 07:00 18:00 21:00 24

25 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control - Esistono due metodi per il controllo dell impianto di illuminazione in funzione della presenza della luce diurna in ambiente: il controllo a livello costante dell intensità luminosa attraverso un sensore di luminosità collocato in ambiente. il controllo dell intensità luminosa attraverso un sensore di luminosità collocato all esterno che prende in considerazione anche l orientamento e la geometria delle finestre ed eventuali possibili ombreggiamenti causati da oggetti esterni (edifici,alberi) 25

26 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control - Sensore di luminosità esterno Sensore di luminosità interno 26

27 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control - 1. Corpo luci 2. Corpo luci 3. Corpo luci Sensore Empfänger lum. 26 % 48 % 70 % z.b. 70 % z.b. 100 % 500 lux cost 500 lx gewünschte Beleuchtungsstärke erforderliches Componente necessaria Kunstlicht luce artificiale Componente presente luce diurna 27

28 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control - 0% zona 1 30% zona 2 90% zona 3 La figura indica la situazione di un impianto di illuminazione reale con controllo in funzione della luce diurna dove il corpo luci nella zona 1 è spento mentre quello della zona 2 funziona al 30% con un conseguente importante risparmio energetico 28

29 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione della luce diurna Effetto sul risparmio energetico di un daylight dependent lighting control % 2 8% 07:00 18:00 21:00 29

30 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione dell occupazione ambiente 30

31 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione dell occupazione ambiente Effetto sul risparmio energetico di un controllo luci in funzione dell occupazione dell ambiente 0 3 9% % 2 8% 07:00 18:00 21:00 31

32 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione del tempo Ritorno dell investimento - Costi di investimento addizionali Soluzione KNX Anni 4.7 Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH 32

33 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione del tempo e delle luce diurna Ritorno dell investimento - Costi di investimento addizionali Soluzione KNX Anni 4.3 anni Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH 33

34 Controllo dell impianto di illuminazione in funzione del tempo, delle luce diurna e occupazione Ritorno dell investimento - Costi di investimento addizionali Soluzione KNX anni 3.3 anni Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH 34

35 Riduzione dei costi energetici attraverso il controllo automatizzato dell impianto di illuminazione 100% 82% 65% 56% 0 1 ON / OFF generale centralizzato 2 Daylight controll 3 Occupazione Riduzione costi energia : 44% Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH 35

36 Controllo dell impianto diella termoregolazioneclimatizzazione 36

37 Controllo dell impianto di termoregolazione-climatizzazione Programma orario occupazione edificio Edificio in uso 06:00 22:00 Edificio non in uso Protezione edificio Occupato Stand by Non occupato 08:00 18:00 Programma orario occupazione ambiente Ufficio con rilevatore di presenza Occupato Non occupato Modalità operativa Comfort Stand by Economy Protezione edificio 37

38 Sistema di controllo integrato ambiente: climatizzazione,illuminazione I modi operativi del controllore dipendono sia dai programmi orari di occupazione dell edificio edificio e dell ambiente,sia da elementi locali quali unità ambiente,contatti finestra,rivelatore di presenza Unità ambiente Programma orario occupazione edificio. Programma orario occupazione ambiente Contatto finestra Controllore RXC Rivelatore di presenza 38

39 Sistema di controllo integrato ambiente: climatizzazione,illuminazione LON bus On/Off e dimmerizzazione automatca Multisensore: presenza+illumina zione Campo di azione lux Controllore modulare per regolazione integrata ambiente 39 Sistema 4 tubi con regolazione a 3 velocità e 3 modi operativi Unità di controllo ambiente

40 Controllo integrato ambiente: clima & lighting Architettura del sistema di controllo,automazione,supervisione Le funzioni Controllo,regolazione automatica utenze finali di climatizzazione Controllo e regolazione automatica temperatura,umidità Controllo e regolazione automatica impianto di illuminazione Controllo e regolazione automatica frangisole Impostazione di scenari prestabiliti Spegnimento e accensione automatica in funzione di sensori presenza,sensori finestra, orario lavoro programmato Funzionamento stand alone o in rete Impostazione set point e programmazione oraria a livello centralizzato Gestione via WEB 40

41 Impianti tecnologici 41

42 Il sistema tecnologico Architettura del sistema di controllo, automazione, supervisione BMS DESIGO PX I/O 42

43 Controllo,automazione,supervisione Impianti HVAC Le funzioni Controllo dei gruppi frigo,caldaie,uta,cdz DESIGO PX Controllo temperature Stato pompe Rilevazione ore di funzionamento Commutazione automatica Comandi centralizzati a distanza degli impianti Programmi orari di funzionamento Gestione e indirizzamento allarmi. Pianificazione manutenzione Analisi trend - Registrazione dei consumi - Reports Allocazione sui centri di costo 43

44 Il sistema di distribuzione MT/BT Architettura del sistema di controllo,automazione,supervisione BMS I/O 44

45 Controllo,automazione,supervisione sistema di distribuzione MT/BT Le funzioni Rilevazione stato interruttori:aperto,chiuso,scattato Diagnosi tipo di guasto Comandi centralizzati a distanza degli impianti Monitoraggio qualità dell alimentazione CEI EN Continuità di esercizio. Gestione carichi Pianificazione manutenzione Analisi trend e registrazione dei consumi Allocazione sui centri di costo 45

46 Building automation ed efficienza energetica Total Building Solution BMS DESIGO PX Distribuzione elettrica MT/BT Impianti di termoregolazione HVAC e contabilizzazione Controllo integrato ambiente Impianto di protezione incendio Impianti di sicurezza 46

47 Il sistema di controllo automazione supervisione architettura e protocolli di comunicazione Supervisione BMS Automazione Campo 47

48 Il sistema di supervisione BMS DESIGO BMS DESIGO DESIGO DESIGO 48

49 GreenBuilding Programme GreenBuilding Programme è un programma della Commissione Europea con adesione volontaria e gratuita che intende promuovere gli investimenti e la consapevolezza per l aumento dell efficienza energetica e l utilizzo di fonti di energia rinnovabili degli edifici del terziario 49

50 Siemens GreenBuilding Endorser Le fasi per l ottenimento della qualifica di GreenBuilding Partner Audit energetico dell edificio o degli edifici dell organizzazione Formulazione del piano di azione rivolto a definire le misure da adottare per la riduzione dei consumi energetici pari almeno al 25% Approvazione del piano di azione da parte della Commissione in accordo con il Centro Nazione di Contatto (eerg). La Commisione assegna all Organizzazione la qualifica di Partner. Esecuzione del piano di azione e rapporto alla Commisione e al Centro Nazionale di Contatto. Le fasi per l ottenimento della qualifica di GreenBuilding Endorser Formulazione del piano di promozione e delle attività a supporto di GreenBuilding. Presentazione delle attività implementate a favore di almeno un organizzazione per l ottenimento della qualifica di GreenBuilding Partner. Approvazione del piano di promozione da parte della Commissione. La Commisione assegna la qualifica di Endorser. Esecuzione del piano di promozione e del rapporto annuale delle attività svolte. Rinnovo da parte della Commissione della qualifica di Endorser su analisi del rapporto annuale e della documentazione comprovante le attività implementate a favore di almeno un ulteriore organizzazione per l ottenimento della qualifica di GreenBuilding Partner 50

51 finanziamento Siemens GreenBuilding Endorser SIEMENS GreenBuilding Endorser effetti Ammodernamento Ottimizzazione Energy Management Performance Contracting Riduzione costi energetici, operativi 51

52 Performance contracting Ammodernamento degli impianti tecnologici Riduzione dei costi di gestione sia in termini di consumi energetici sia in termini operativi Aumento del comfort ambientale con conseguenti benefici sulla produttività Aumento del valore dell immobile Investimento finanziato e garantito dai risparmi energetici ottenuti Qualifica come GreenBuilding Partner con riduzione dei consumi di almeno il 25%, nel caso di partecipazione al programma GreenBuilding. 52

53 Il modello Performance Contracting - Costi Energetici ed operativi Costi energetici ed operativi Costi energetici ed operativi Risparmi Garantiti Costienergeticied operativi Profitto del Cliente Prima del Contratto Durante il Contratto Al termine del Contratto Analisi, Pianificazione Modernizzazione Costo del capitale Service Manutenzione Controllo Energia Ottimizzazione Monitoring Accumulo risparmi 53

54 Green Building Siemens I BT/Building Automation Winner award Achievements BAU winner of the 2006, 2007 and 2008 European Energy Service Award energy projects since buildings updated with latest energy saving technologies 1 5 EUR total saving achieved for customers tones CO 2 reduction per year (= cars driven Km per year) Greenbuilding Award 2008 EU commission commended Building Technologies for outstanding achievements in support of its GreenBuilding Program 54

55 Contributo globale di Siemens per il risparmio energetico Più di progetti nel settore energetico dal 1994, per un risparmio totale di circa EUR 1.5 billioni in 10 anni Riduzione annua totale di emmissioni di CO2 pari a: tonnellate corrispondenti alle emmissioni di auto percorrenti 20,000/anno Siemens è membro attivo di: 55