KNX e EN 15232: efficienza e risparmio energetico nella Home & Building Automation

Transcript

1 KNX e EN 15232: efficienza e risparmio energetico nella Home & Building Automation ing. Michele Pandolfi resp. Gestione Prodotto e Assistenza Tecnica catalogo DOMO

2 Argomenti LA SCELTA TECNICA La tecnologia KNX I benefici IL RISPARMIO E L EFFICIENZA ENERGETICA La questione energetica La norma EN15232: metodo dei BAC Factors ESEMPI DI CALCOLO con BAC Factors Palazzina di uffici Appartamento 2

3 DEFINIZIONI Home automation (Domotica) Controllo e gestione integrata degli impianti (sistemi) e dei servizi disponibili in una abitazione Ambito: residenziale 3

4 DEFINIZIONI Building Automation Controllo e gestione integrata degli impianti (sistemi) e dei servizi disponibili in un edificio Ambito: terziario, industriale e commerciale 4

5 KNX: LA SCELTA GEWISS PER HA&BA KNX una scelta vincente standard mondiale aperto per la HA&BA KNX è conforme alle seguenti norme standard: livello mondiale: ISO/IEC livello europeo: CEN EN50090 e CEN EN livello nazionale: Cina: B/T USA: ANSI/ASHRAE 135 5

6 L IMPIANTO DOMOTICO CAVO BUS UN UNICO SISTEMA INTEGRATO i dispositivi sono interconnessi in rete, si scambiano informazioni (comandi, stati e misure) 6

7 Home & Building Automation Applicazioni GESTIONE ENERGIA SMART METERING (Misura consumi) RISCALDAMENTO RAFFRESCAMENTO ILLUMINAZIONE CONTROLLO ACCESSI VIDEOCITOFONIA Risparmio energetico SERRAMENTI MOTORIZZATI ANTINTRUSIONE Sicurezza Comfort SCENARI ANTINCENDIO ALLARMI TECNICI (fughe GAS e H2O) SUPERVISIONE E CONTROLLO (locale e via internet) ENTERTAINMENT 7

8 Domotica vs impianto tradizionale BENEFICI Maggior RISPARMIO ENERGETICO (secondo EN15232): Terziario: risc/raffresc 30%..60% illuminaz. 15%..20% Residenziale: risc/raffresc 26% illuminaz. 15% Maggior SICUREZZA: Segnalazioni e controllo da remoto (allarmi, immagini, etc.) Nuove funzioni possibili (simulazione presenza) Maggior COMFORT: Clima (Temperatura, umidità, CO2) Illuminazione (regolazione+presenza, scenari, etc.) Semplicità d uso (interfaccia utente) 8

9 La tecnologia KNX Vantaggi vs le altre soluzioni di HA&BA Conformità: alle norme di settore (CENELEC e IEC) Interoperabilità: tra dispositivi di diversi costruttori Flessibilità: di progettazione ed evoluzione delle funzioni Semplicità: di installazione, configurazione e modifica Apertura e semplicità di integrazione: verso altri sistemi Affidabilità: certificazione KNX (richiede ulteriori test) Professionalità: formazione con corsi certificati da KNX association No rischio di obsolescenza: tecnologia supportata da molti costruttori e largamente diffusa in Italia ed in Europa Inizio con investimenti ridotti: configurazione KNX-Easy 9

10 Benefici della domotica.. grazie alla tecnologia Dispositivi intelligenti: Funzioni evolute: ottimizzazione dei controlli Intelligenza decentralizzata: specializzazione + affidabilità Comunicazione tra i dispositivi: Integrazione Coordinamento 10

11 Argomenti LA SCELTA TECNICA La tecnologia KNX I benefici IL RISPARMIO E L EFFICIENZA ENERGETICA La questione energetica La norma EN15232: metodo dei BAC Factors ESEMPI DI CALCOLO con BAC Factors Palazzina di uffici Appartamento 11

12 La questione energetica Fonte: BP statistical review of World Energy, June 2011 I consumi nel mondo Fonti energetiche (rif. produzione mondiale): 87%: non rinnovabili, combustibili fossili 5,2%: nucleare 7,8% rinnovabili (idroelettrico, solare, geot.) Il carbone copre il 30% del fabbisogno, dove largamente impiegato (CINA) crea notevoli problemi di inquinamento. Consumi di energia in MILIONI di TEP (2010) 1 TEP = energia prodotta con una tonnellata di petrolio 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) 12

13 La questione energetica Fonte: BP statistical review of World Energy, June 2011 Il trend dei consumi energetici è sostenibile? No, è necessario ridurli! 13

14 La questione energetica Energia impiegata ad uso civile (residenz. + terziario) 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/raffrescamento e usi elettrici sono le voci di consumo più importanti sulle quali agire per ridurre consumi e spesa 14

15 La questione energetica Direttiva europea 2010/31 sulla prestazione energetica dell edilizia: i punti chiave Obbiettivi per il 2020: % riduzione dei consumi 20% riduzione emissioni CO2 20% quota energia prodotta con fonti rinnovabili Focus sugli edifici: settore su cui agire per risparmiare energia.. gli edifici sono responsabili del 40 % del consumo globale di energia nell Unione. Il settore è in espansione, e ciò è destinato ad aumentarne il consumo energetico. Pertanto, la riduzione del consumo energetico e l utilizzo di energia da fonti rinnovabili nel settore dell edilizia costituiscono misure importanti necessarie per ridurre la dipendenza energetica dell Unione e le emissioni di gas a effetto serra. Promuovere sistemi di controllo e automazione: Gli Stati membri promuovono l introduzione di sistemi di misurazione intelligenti. Gli Stati membri possono inoltre promuovere, se del caso, l installazione di sistemi di controllo attivo come i sistemi di automazione, controllo SMART e BUILDING monitoraggio finalizzati al risparmio energetico 15

16 La certificazione energetica Una delle strade principali per perseguire l EFFICIENZA energetica degli edifici è l obbligatorietà della certificazione. La certificazione considera: L involucro: i livelli di isolamento termico (materiali utilizzati, serramenti, ecc.) I livelli di insonorizzazione Gli impianti: sistemi di produzione di energie alternative (solare termico e fotovoltaico) impianti di riscaldamento e di climatizzazione LA CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI NON PRENDE IN CONSIDERAZIONE L IMPIANTO DOMOTICO 16

17 Le normative 1a versione OTTOBRE 2007 / 2a versione GENNAIO 2012 Norma CEN-EN15232 Energy performance of buildings - Impact of Building Automation, Controls and Building Management (2007 prima edizione 2012 seconda edizione) consente di calcolare/valutare risparmio energetico realizzabile con la domotica e più in generale con l automazione d edificio. 17

18 Definizione: sistemi BACS Building Automation & Control Systems (BACS) consentono di integrare, controllare ed ottimizzare: riscaldamento raffreddamento ventilazione e condizionamento d'aria illuminazione e oscuramento Tre livelli di automazione: I Controllo Automatico II Controllo con sistemi domotici e di automazione dell edificio III Gestione impianti tecnici di edificio 18

19 EN15232: Prestazioni energetiche A B Classe A: High energy performance Come Classe B, ma con livelli di precisione e completezza del controllo tali da garantire elevate prestazioni energetiche all impianto Classe B: advanced Impianti con automazione realizzata con sistemi bus e funzioni di coordinamento centralizzato C Classe C: standard (riferimento) Impianti con automazione realizzata con sistemi tradizionali o bus con funzioni di base D Classe D: non energy efficient impianti privi di automazione e non efficienti dal punto di vista energetico 19

20 EN15232: funzioni di automazione Tabella di classificazione delle funzioni di automazione.. estratta dalla lista delle funzioni e requisiti minimi per le classi di efficienza 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. 20

21 EN15232: esempio funzione in classe A Riscaldamento controllo di emissione La funzione prevede: controllo della temperatura di ogni locale (a zone) coordinato centralmente 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 Attuatore KNX Termostato KNX Sens. Presenza KNX Int. contatti KNX Supervisore controllo coordinato di tutte le zone 21

22 EN15232: esempio funzione in classe A Riscaldamento controllo di emissione Come precisione e completezza del controllo aumentano l efficienza: 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 set-point, 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 22

23 EN15232: esempio funzione in classe A 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 Interfaccia contatti Sensore Presenza e luce diurna Attuatore dimmer Pulsanti KNX Sens. Presenza con controllo luminosità KNX Dimmer KNX 23

24 EN15232: esempio funzione in classe A Controllo illuminazione Come precisione e completezza del controllo aumentano l efficienza: Richiesta minima di energia per soddisfare il livello di illuminamento stabilito Controllo adattativo all interno dello stesso ambiente 24

25 EN15232: calclo della prestazione energetica La norma EN15232 definisce due diversi metodi per il calcolo della prestazione energetica di un edificio 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 25

26 EN15232: Metodo BAC Factors Non-residential building types Energia elettrica Riscaldamento / Raffrescamento D C B A D C B A Offices 1,10 1 0,93 0,87 1,51 1 0,80 0,70 Lecture hall 1,06 1 0,94 0,89 1,24 1 0,75 0,5 Education buildings (school) 1,07 1 0,93 0,86 1,20 1 0,88 0,80 Hospitals 1,05 1 0,98 0,96 1,31 1 0,91 0,86 Hotels 1,07 1 0,95 0,90 1,31 1 0,85 0,68 Restaurants 1,04 1 0,96 0,92 1,23 1 0,77 0,68 Wholesale and retail trade service buildings 1,08 1 0,95 0,91 1,56 1 0,73 0,60 Residential Building 1,08 1 0,93 0,92 1,10 1 0,88 0,81 Risc/Raffresc: Uffici da Classe C a Classe A risparmio = (1-0,70/1)*100 = 30% Residenziale da Classe C a Classe A risparmio = (1-0,81/1)*100 = 19% Energ Elettr: Uffici da Classe C a Classe A risparmio = (1-0,87/1)*100 = 13% Residenziale da Classe SMART C a Classe BUILDING A risparmio = (1-0,93/1)*100 = 7% 26

27 EN15232: Metodo BAC Factors Riscaldamento / Raffrescamento in Edifici non residenziali Differenza % dei consumi tra le Classi C, B e A rispetto la Classe D D C B A Tipologia Edificio Automazione Automazione Senza automazione Alta Efficienza Standard Avanzata Uffici 100% -34% -47% -54% Sale di lettura 100% -19% -40% -60% Scuole 100% -17% -27% -33% Ospedali 100% -24% -31% -34% Hotel 100% -24% -35% -48% Ristoranti 100% -19% -37% -45% Negozi / Grossisti 100% -36% -53% -62% Riscaldamento / Raffrescamento in Edifici Residenziali Differenza % dei consumi tra le Classi C, B e A rispetto la Classe D D C B A Tipologia Edificio Senza Automazione Automazione Alta Efficienza automazione Standard Avanzata Case monofamiliari Appartamenti in condominio 100% -9% -20% -26% 27

28 EN15232: Metodo BAC Factors Energia Elettrica in Edifici non residenziali Differenza % dei consumi tra le Classi C, B e A rispetto la Classe D D C B A Tipologia Edificio Automazione Automazione Senza automazione Alta Efficienza Standard Avanzata Uffici 100% -9% -15% -21% Sale di lettura 100% -6% -11% -16% Scuole 100% -7% -13% -20% Ospedali 100% -5% -7% -9% Hotel 100% -7% -11% -16% Ristoranti 100% -4% -8% -12% Negozi / Grossisti 100% -7% -12% -16% Energia Elettrica in Edifici Residenziali Differenza % dei consumi tra le Classi C, B e A rispetto la Classe D D C B A Tipologia Edificio Senza Automazione Automazione Alta Efficienza automazione Standard Avanzata Case monofamiliari Appartamenti in condominio 100% -7% -14% -15% 28

29 Argomenti LA SCELTA TECNICA La tecnologia KNX I benefici IL RISPARMIO E L EFFICIENZA ENERGETICA La questione energetica La norma EN15232: metodo dei BAC Factors ESEMPI DI CALCOLO con BAC Factors Palazzina di uffici Appartamento 29

30 Case Study Palazzina uffici direzionali Descrizione del progetto: Un azienda commerciale si è rivolta ad una società di ingegneria per la progettazione ex novo dell intero edificio Obbiettivi: Soluzione tecnologica che apporti un risparmio economico annuo Incremento del livello di comfort dei propri dipendenti Aumento d immagine dell azienda Soluzione proposta Impianto di Building Automation che consente un risparmio economico di: /anno, ovvero di kg CO 2 /anno in classe B /anno, ovvero di kg CO 2 /anno in classe A 30

31 Case Study Palazzina uffici direzionali Piano terra 132 m 2 31

32 Case Study Palazzina uffici direzionali Piani 1, 2 e m 2 32

33 Impianto di illuminazione kwh 4x18 W FL 20 W bial 33

34 Case Study Palazzina uffici direzionali Impianto di climatizzazione e ventilazione kwh (5.788 m 3 /y gas) kwh elettrici 34

35 Case Study Palazzina uffici direzionali SUPERVISIONE A Classe A BACS e TBM ad elevate prestazioni Illuminazione Uffici e corridoi Zona esposizione Servizi igienici Esterno Parcheggio Climatizzazione Ambienti Generazione e distribuzione Ventilazione Ricambi automatici 35

36 Case Study Palazzina uffici direzionali A Illuminazione Uffici e Corridoi Regolazione flusso con illuminazione naturale ON-OFF automatico presenza temporizzato (U 100% - C 50%) ON-OFF manuale 36

37 Case Study Palazzina uffici direzionali SUPERVISIONE B Illuminazione Uffici e corridoi (gruppi) Zona esposizione Servizi igienici Esterno Parcheggio Climatizzazione Ambienti (NO contatti finestre) Generazione e distribuzione (sw) Ventilazione Ricambi automatici 37

38 Case Study Palazzina uffici direzionali Confronto soluzioni: calcolo del risparmio Classe Consumi (kwh/anno) Termici Elettrici Totale Consumi (kwh/y) Riduzione Emissioni CO 2 (kg) D D A B A B?????????? 38

39 EN15232: Metodo BAC Factors Riscaldamento / Raffrescamento in Edifici non residenziali Differenza % dei consumi tra le Classi C, B e A rispetto la Classe D D C B A Tipologia Edificio Senza Automazione Automazione Alta Efficienza automazione Standard Avanzata Uffici 100% -34% -47% -54% Sale di lettura 100% -19% -40% -60% Scuole 100% -17% -27% -33%... Energia Elettrica in Edifici non residenziali Differenza % dei consumi tra le Classi C, B e A rispetto la Classe D D C B A Tipologia Edificio Senza Automazione Automazione Alta Efficienza automazione Standard Avanzata Uffici 100% -9% -15% -21% Sale di lettura 100% -6% -11% -16% Scuole 100% -7% -13% -20% SIEC. Convention SMART. BUILDING...

40 Case Study Palazzina uffici direzionali Confronto soluzioni Classe Consumi (kwh/anno) Termici Elettrici Totale Consumi (kwh/y) Riduzione Emissioni CO 2 (kg) D D B B (-47%) (-15%) (-30,7%) A (-54%) (-21%) (-36,7%)

41 /anno Case Study Palazzina uffici direzionali Classe B: automazione 31k, risparmio/anno= 42 MWh = 3,2 k Classe A: automazione 50k, risparmio/anno= 51 MWh = 3,9 k , , , , , , ,00 0,00 D B A D B A D B A En. Termica En.Elettr. En. Totale 41

42 Case Study Appartamento Descrizione del progetto: Il proprietario di un appartamento decide di realizzare una ristrutturazione Obbiettivi: Soluzione tecnologica che apporti un risparmio economico annuo Incremento del livello di comfort degli abitanti dell appartamento Soluzione proposta Impianto di Home Automation che consente un risparmio economico di 200 /anno, ovvero di 516 kg CO 2 /anno in classe B 270 /anno, ovvero di 667 kg CO2/anno in classe A 42

43 Case Study Appartamento 100 m 2 43

44 Case Study Appartamento Illuminazione e climatizzazione Residenziale illuminazione 4% 6% 21% 4% 6% 21% Residenziale 3% 16% 3% 16% 50% 50% illuminazione riscaldamento acqua riscaldamento ambiente aria condizionata cucinare elettrodomestici riscaldamento acqua riscaldamento ambiente aria condizionata cucinare kwh termici elettrodomestici kwh el (Raffresc. + Ill.) 44

45 Case Study Appartamento Classe Consumi (kwh/anno) Termici Elettrici Totale Consumi (kwh/y) Riduzione Emissioni CO 2 (kg) D D C B (-9%) 305 (-7%) (-8,9%) 238,9 B (-20%) 282 (-14%) (-19,8%) 515,8 A (-26%) 279 (-15%) (-25,7%) 666,9 * Stato di fatto 45

46 /anno Case Study Appartamento Classe A: risparmio/anno= 3 MWh = 270 Classe B: risparmio/anno= 2,3 MWh = ,00 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 D C B A D C B A D C B A En. Termica En.Elettr. En. Totale 46

47 Grazie per la vostra attenzione...