Soluzioni intelligenti per l integrazione di servizi tecnici in un ospedale Ronny Scherf

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1 Ronny Scherf Product Marketing Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH Soluzioni intelligenti per In Europa gli edifici rappresentano il 40% del consumo energetico complessivo. Gli ospedali, in particolare, hanno un elevata domanda di energia, ma contemporaneamente costituiscono un enorme potenziale per l ottimizzazione dei processi e il risparmio energetico. I costi significativi associati all energia, all installazione e alla manutenzione possono essere notevolmente ridotti grazie all uso di sistemi di gestione degli edifici intelligenti e integrati per le applicazioni di riscaldamento, ventilazione, condizionamento e illuminazione.

2 Negli ospedali, l energia viene generata da numerose fonti energetiche (gasolio, gas naturale, carbone ed energie rinnovabili) e viene utilizzata in varie parti dell edificio per generare calore (riscaldamento e ventilazione), freddo (aria condizionata, celle frigorifere e sale operatorie) ed elettricità (funzionamento di sistemi medici e tecnici, strutture dell edificio, illuminazione, ascensori, ecc.). Riscaldamento, ventilazione e illuminazione sono i sistemi che consumano più energia. L esperienza dimostra che una gestione più efficiente di queste utenze può ridurre la domanda complessiva di energia in un ospedale tipo dell Europa centrale fino al 20% = Riscaldamento 2 = Illuminazione 3 = Raffrescamento 4 = Altro 5 = Acqua calda Figura 1: Distribuzione dei consumi energetici negli ospedali (fonte: ECN 2002)

3 Maggiore efficienza energetica grazie all ottimizzazione L efficienza energetica dei sistemi di riscaldamento e ventilazione può essere ottimizzata attraverso diverse misure. Innanzitutto occorre verificare se la generazione e la distribuzione del calore siano gestite in modo efficiente. Lo stesso dicasi per la gestione corretta della temperatura dei singoli ambienti. Specifici programmi di gestione e controllo ottimizzati assicurano la temperatura giusta nel momento giusto al posto giusto. È necessario inoltre intervenire sul funzionamento del controllo della qualità dell aria. I sistemi intelligenti per il rilevamento dell occupazione degli ambientiimpediscono che gli ambienti non utilizzati vengano riscaldati, rinfrescati o ventilati. L occupazione viene rilevata dai sensori di movimento che aiutano a garantire che l energia venga utilizzata solo se effettivamente necessaria. Misure per ridurre la domanda di energia Riscaldamento/ ventilazione funzioni di comando efficienti per la generazione e la distribuzione del calore e il controllo della temperatura nei singoli ambienti controllo della qualità dell aria programmi timer ottimizzati sistemi intelligenti di occupazione degli ambienti rilevamento dell occupazione (sensori di movimento) Illuminazione sistemi di illuminazione automatizzati con sensori di movimento e controllo costante delle luci programmi timer per scenari di illuminazione Integrazione integrazione di sistemi di riscaldamento, ventilazione e illuminazione e altre utenze elettriche Figura 2: Misure che contribuiscono a ridurre la domanda di energia. I sistemi di illuminazione automatizzati con sensori di movimento e controllo costante delle luci contribuiscono a ridurre la domanda energetica per l illuminazione. La gestione integrata dei diversi sistemi significa che il consumo può essere ulteriormente ridotto. Integrazione significa che i sistemi di riscaldamento, ventilazione e illuminazione - ed eventualmente altre utenze elettriche e generatori - sono gestiti tutti insieme. A questo scopo, i singoli servizi devono scambiare fra loro numerose informazioni. Questo scambio è agevolato da una soluzione di integrazione intelligente che può essere installata facilmente e a basso costo.

4 Integrazione intelligente presso il Nordland Hospital, Norvegia Il Nordland Hospital, nella città norvegese di Bodø, è una dimostrazione di come una soluzione di integrazione moderna possa migliorare sensibilmente l efficienza energetica. Tutte le fasi del processo nell ospedale, dalla programmazione alla messa in funzione, sono state attuate utilizzando uno strumento software standard. Il sistema di illuminazione (DALI), i controller di rete (BACnet), i controller dei singoli ambienti e le unità di comando degli ambienti (LON), i compressori gas/aria e gli impianti di raffreddamento (Modbus) sono stati tutti integrati. Tutti i servizi sono collegati all unità di comando principale e possono essere pertanto gestiti centralmente. Il team di gestione del progetto (partner CentraLine GK Norge AS) ha prestato particolare attenzione all integrazione del sistema d illuminazione all interno del sistema di automazione dell edificio. Il rispetto di diversi requisiti è stato imposto sull installazione che integra tutti i servizi, che deve essere aperta, flessibile, trasparente, intelligente e deve durare nel tempo. Era particolarmente importante evitare una soluzione indipendente ed essere in grado di regolare il sistema in base agli schemi di comportamento dell utente. Per gli operatori era inoltre molto importante che i costi di installazione non fossero superiori ai costi di una soluzione standard. In ogni caso deve essere presente un vantaggio evidente in termini di funzionalità. Figura 3: Presso il Nordland Hospital (Bodø, Norvegia), una soluzione di integrazione intelligente comporta un budget energetico efficiente.

5 Integrazione intelligente al posto di soluzioni gateway I partner CentraLine hanno basato la loro decisione sul fatto che le soluzioni gateway (soluzioni hardware e software altamente specializzate per la trasformazione del protocollo A nel protocollo B) non sono più all avanguardia, sebbene siano ancora largamente utilizzate. Inoltre, tali soluzioni sono complicate da installare, poiché per ogni protocollo devono essere utilizzati gateway diversi e per configurare ogni soluzione sono necessari diversi pacchetti software. In particolare, le modifiche e i miglioramenti sono gravosi per l azienda poiché ogni volta è necessario considerarne l impatto sul sistema nel suo complesso, compresi tutti i gateway. DALI gateways Figura 4: Le soluzioni gateway non sono efficienti e richiedono notevoli manutenzioni.

6 Le piattaforme di integrazione innovative sono molto più di semplici convertitori di protocolli. Consentono l integrazione armonica di diversi sistemi bus in una soluzione globale senza che siano necessari diversi hardware e strumenti gateway. Una moderna piattaforma di integrazione deve essere in grado di comprendere numerosi protocolli. Il sistema CentraLineAX e la piattaforma di integrazione multilingue HAWK, abilitata per il Web, sono un esempio di una soluzione ottimale. HAWK supporta tutti i maggiori protocolli di automazione degli edifici automaticamente, poiché i driver dei protocolli per BACnet, LonWorks e Modbus sono già inclusi nel pacchetto HAWK standard. HAWK consente la configurazione integrata e trasparente di tutti i driver dei protocolli mediante un unico browser web. (via ARENA AX ) DALI Figura 5: La piattaforma di integrazione HAWK funge da cervello dell edificio. La piattaforma di integrazione è un hub intelligente che può accedere a tutti i sottosistemi dell edificio. È in grado di eseguire attività come l elaborazione di dati (ad esempio logica programmabile), il salvataggio di dati (ad esempio registrazione dell andamento del consumo energetico), visualizzazione dei dati, supporto alla messa in funzione e assicurazione dell accesso remoto al sistema. Con CentraLine AX, è possibile ottenere qualità e trasparenza nell installazione di sistemi integrati di automazione degli edifici. L interfaccia grafica utente HAWK, basata su Web, garantisce l accesso completo a tutte le funzioni del sistema. Dall interfaccia utente, gli utenti finali possono accedere a tutti i sistemi tecnici (servizi).

7 Integrazione pratica presso il Nordland Hospital L integrazione del sottosistema presso il Nordland Hospital è stata effettuata mediante la piattaforma di integrazione HAWK di CentraLine. I sistemi HAWK installati in diversi punti dell ospedale si collegano tramite BACnet a un server, dove vengono visualizzati e azionati. Il sistema di illuminazione è stato integrato nella rete di automazione dell edificio utilizzando il protocollo DALI. Una speciale caratteristica di questa soluzione è data dal fatto che i convertitori possono essere integrati direttamente nella piattaforma. La rete DALI è configurata attraverso l HAWK mediante componenti DALI di alto livello (sviluppati da Control Network Solutions, partner CentraLine). Le funzioni di controllo di HAWK possono essere direttamente collegate ai componenti DALI, consentendo così la programmazione di ogni interdipendenza tra i singoli sistemi. Nel caso del sistema pilota di Bodø, i comandi di commutazione provenienti dai componenti LonWorks - ad esempio le unità di comando degli ambienti - vengono trasmessi ai gruppi di illuminazione DALI. Con HAWK, l intera logica di integrazione può essere modificata online. In questo caso, la logica di integrazione indica quale unità di comando è in funzione con quale gruppo di illuminazione DALI. Ciò costituisce un notevole vantaggio quando si effettuano interventi di ristrutturazione o riorganizzazione degli ambienti. A Bodø, anche i compressori gas/aria e gli impianti di raffreddamento sono stati integrati con HAWK attraverso Modbus. 1 = Sistema 2 = Integrazione 3 = Illuminazione 4 = Controllo ambientale 5 = Comando sistema 6 = Gas 7 = Aria compressa 8 = Raffreddamento 1 TCP/IP 2 2 DALI TCP/IP Figura 6: Lo schema del sistema principale mostra l architettura del sistema di controllo integrato e illustra come vengono integrati i singoli servizi.

8 Negli ospedali con edifici in espansione e installazioni ad elevata domanda di energia elettrica, l accesso remoto e le opzioni di programmazione remota sono particolarmente vantaggiose. Consentono notevoli risparmi in termini di tempo e costi. Poiché l accesso avviene tramite un browser web standard, non è necessario installare o gestire software di programmazione particolari. A Bodø, HAWK consente di integrare i seguenti servizi: - DALI - sistema di illuminazione - BACnet - controller e unità di comando principale - LON - controllo ambientale singolo e unità di comando degli ambienti - Modbus - compressori gas/aria e impianti di raffreddamento Anche il sistema di illuminazione è configurato attraverso la piattaforma di integrazione. A questo scopo viene utilizzato lo strumento di configurazione COACH AX, appositamente sviluppato per HAWK. COACH AX configura i controller per le applicazioni di riscaldamento e ventilazione, di logica e di allarme e di calcolo e monitoraggio. Lo strumento viene usato dalla fase di integrazione fino a quella di visualizzazione. I sistemi integrati sono comandati attraverso un unica unità centrale con un unica filosofia di funzionamento. L utilizzo di strumenti coordinati consente anche di ridurre notevolmente i costi di formazione e del personale nel team tecnico all interno dell ospedale. L utente deve solo regolare una volta le funzioni centrali, come i programmi timer, che poi funzioneranno sistematicamente su tutti i servizi tecnici. Questo consente di ridurre gli errori di funzionamento, di conseguenza gli errori critici del sistema.

9 I numerosi vantaggi dell integrazione dei servizi In primo luogo, l integrazione assicura un funzionamento efficiente e consente di determinare i costi di manutenzione. I principali vantaggi dell integrazione sono: - semplice architettura del sistema - un numero limitato di componenti - comando integrato attraverso la piattaforma di integrazione HAWK - progettazione basata sul web e monitoraggio remoto L implementazione di una piattaforma di integrazione semplifica notevolmente l architettura del sistema. Con HAWK, gli operatori hanno il pieno controllo di tutte le utenze e le fonti energetiche. Non sono necessarie ulteriori unità logiche poiché vi è un collegamento bus diretto dal controller ai convertitori. La messa in servizio del sistema di illuminazione viene effettuata interamente da HAWK. Questo significa che è facile implementare le modifiche nei processi operativi dal browser web. Le funzioni di comando - come il controllo costante delle luci, i programmi timer per il sistema di illuminazione e le luci di emergenza - sono direttamente implementate nel controller e, se necessario, riprogrammate mediante il browser web. La piattaforma di integrazione regola inoltre i livelli di illuminazione in base alla luminosità. È quindi possibile effettuare un ottimizzazione in qualsiasi momento durante il funzionamento. Inoltre, HAWK consente di effettuare un test funzionale completamente automatizzato del sistema di illuminazione di emergenza. L utilizzo di una piattaforma di integrazione riduce inoltre le esigenze di formazione dell operatore. Sono davvero pochi i guasti al sistema derivanti da errori causati dal fatto che il personale debba far funzionare diversi sistemi di comando. Poiché l interfaccia web - per cui è richiesta un autorizzazione adeguata - offre anche l accesso completo alle funzioni di programmazione, le modifiche al sistema avvengono facilmente da qualsiasi postazione provvista di un browser web. L interfaccia web può essere usata per ampliare il sistema di illuminazione, integrare nuovi elementi di illuminazione o regolare le funzioni di comando. L obiettivo dell integrazione è la stabilità del sistema nell hub di integrazione e non nell unità di funzionamento centrale stessa. L hub è distribuito in modo decentralizzato attraverso l edificio e, se necessario, può essere implementato come sistema ridondante. Il collegamento di diversi servizi mediante funzioni del sistema trasversale può essere effettuato senza problemi. Se, ad esempio, viene rilevato un incendio, questa informazione può essere utilizzata per attivare immediatamente il sistema di illuminazione di emergenza e conseguentemente escludere i sistemi di riscaldamento e ventilazione. Anche gli aggiornamenti funzionali possono essere implementati senza problemi. Inoltre, le operazioni di manutenzione vengono rilevate e inoltrate dalla piattaforma di integrazione. Sono funzioni standard la valutazione dei tempi di funzionamento e di trasmissione delle richieste di trasmissione via SMS o posta elettronica. Per i progetti più vasti, il collegamento a sistemi di gestione di livello superiore, come i sistemi di gestione energetica, è già una caratteristica standard. Il test funzionale completamente automatizzato per i sistemi di illuminazione di emergenza integrati elimina la necessità di effettuare un test manuale costoso e dispendioso in termini di tempo. I progetti di integrazione intelligente basati su sofisticate piattaforme sono in grado di riconciliare obiettivi non riconciliabili. L integrazione del sistema trasversale crea un sistema tecnico trasparente in grado di limitare al minimo il consumo energetico, migliorando l efficienza dei processi di installazione e manutenzione e assicurando il regolare funzionamento del sistema.

10 Fonti delle fotografie: Fig. 1: ENC Fig. 2: Nordland Hospital Fig. da 3 a 6: CentraLine Ulteriori dettagli su CentraLine e i contatti sono disponibili all indirizzo CentraLine Honeywell GmbH Böblinger Straße 17 D Schönaich, Germania