Strategie per il risparmio energetico negli edifici produttivi e terziari esistenti: Il ruolo della progettazione integrata tecnico/economica

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1 Strategie per il risparmio energetico negli edifici produttivi e terziari esistenti: Il ruolo della progettazione integrata tecnico/economica Soluzioni impiantistiche orientate all efficienza energetica nelle riqualificazioni (Building Automation BMS/BACS) Giovedì 30/09/2010 ing. Gianfranco Rossi CONTENUTI 1. INTRODUZIONE 2. TERMINOLOGIA cenni su BMS e BACS 3. BMS ED EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 4. DELIBERA E-R FM&E - TELECONTROLLO DEGLI IMPIANTI 6. CONCLUSIONI 1

2 1. INTRODUZIONE. NOVANET NOVANET fa parte del Gruppo FIN-AEPI, il quale opera da 30 anni in Italia e nel mondo nei progetti, software ed integrazioni di automazione di processo, di edificio, di infrastrutture e nel telecontrollo. PROGETTAZIONE / FORNITURA / ROGRAMMAZIONE AVVIAMENTO / MESSA IN SERVIZIO SISTEMI BMS REGOLAZIONE IMPIANTI HVAC&R TELECONTROLLO RETI DI PUBBLICA UTILITÀ DOMOTICA SVILUPPO DI SISTEMI ELETTRNICI PER GESTIONE E O CONTROLLO RETI ED IMPIANTI 1. INTRODUZIONE. NOVANET NOVANET NELLA SUA ATTIVITA RELATIVA AI SITEMI PER EDIFICI E PARTNER Buildings - Gestione Energia e Sicurezza Philips Lighting sistemi di controllo e gestione illuminazione PLC per sistemi di automazione 2

3 1. INTRODUZIONE. CONSUMI GLOBALI DI ENERGIA 3

4 1. INTRODUZIONE. CONSUMI GLOBALI DI ENERGIA Il dato rilevante è che oltre il 60% dell energia viene utilizzato per : ILLUMINAZIONE RISCALDAMENTO CONDIZIONAMENTO VENTILAZIONE EDIFICIO NUOVO O INTERVENTO SU ESITENTE NUOVO -definizione progettuale con analisi costi/benefici e ROI RISTRUTTURAZIONE - analisi esistente - studio dello storico con eventuale rilevazione parametri - definizione progettuale con analisi costi/benefici e ROI 4

5 2. TERMINOLOGIA I sistemidi automazione ed in genere tutti i dispositivi elettronici atti alla gestione, regolazione e misurazione impiantistica negli edifici vengono indicati come HBES (Home and Building Electronic System) e spesso differenziati nel modo seguente: RESIDENZIALE: domotica, home automation NON RESIDENZIALE: BA (Building Automation) Da NORMA EN si possono usare le seguenti terminologie BAC Building Automation and Control: Descrizione di prodotti, software e servizi energetici per il controllo automatico, monitoraggio e ottimizzazione degli interventi manuali e gestionali per avere una serie di dispositivi al servizio dell edificio che ne garantisca l efficienza energetica l economia e la sicurezza BACS: BAC & System: comprende tutti i prodotti di cui sopra per il contrllo automatico incluso gli interlook tra i diversi sistemi impiantistici. TBM & TBS (Technical Building Management & Technical Building System): il processo e il servizio delle operazioni di gestione dell edificio incluso tutti i dispositivi tecnici in relazione con altre discipline (progettazione e gestione economica, prject management e project financing): BMS = BA + ICT BMS Building Management System (BACS + TBM + TBS) Building Automation (BA) Gestione dei sottosistemi impiantistici: IMPIANTI TERMOTECNICI HVAC&R (regolazione) IMPIANTI ELETTRICI, SICUREZZA E SPECIALI Information & Communication Technology (ICT) Servizi informativi: RETI (TELECOMUNICAZIONI) SUPERVISIONE, ERP / CRM / SCM (INFORMATICA) 5

6 INTEGRAZIONE BMS BUILDING MANAGEMENT SYSTEM IMPIANTI TERMOTECNICI HVAC&R SUPERVISIONE, ERP / CRM / SCM (INFORMATICA) ICT IMPIANTI ELETTRICI, SICUREZZA, SPECIALI RETI (TELECOMUNICAZIONI) 2. CEN EN Energy performance of buildings - Impact of Building Automation Control and Building Management Prestazione energetica degli edifici - Incidenza dell automazione, della regolazione e della gestione tecnica degli edifici Sono stati individuati i seguenti ambiti impiantistici: Riscaldamento (BACS/HBES); Raffrescamento (BACS/HBES); Ventilazione (BACS/HBES); Produzione di acqua calda (BACS/HBES); Illuminazione (BACS/HBES); Controllo tapparelle/luminosità ambienti (BACS/HBES); Centralizzazione e controllo integrato delle diverse applicazioni (TBM); Diagnostica (TBM); Rilevamento consumi/miglioramento dei parametri di automazione (TBM). Gli impianti assumono un ruolo rilevante al pari degli aspetti architettonici in quanto consentono: CONTROLLO MISURA ANALISI 6

7 2. LIVELLI DI GESTIONE Per i sistemi di regolazione HVAC e più in generale per la supervisione BMS, sono individuabili 3 diversi livelli di gestione: la MANUTENZIONE il personale addetto alla gestione degli impianti ed all intervento su di essi la RECEPTION / SICUREZZA il personale addetto alle funzionalità ordinarie dell edificio ed alla sicurezza gli UTENTI le persone non addette agli impianti ma che fruiscono dei servizi impiantistici (dipendenti, pazienti, pubblico, ecc.) STRUMENTI DI GESTIONE E COMANDO DIVERSI 7

8 2. CENNI SUI SISTEMI ED I BUS I Sistemi per la Regolazione e Supervisione degli Impianti per Edifici si basano sull utilizzo di uno o più BUS di comunicazione per il collegamento fra i diversi dispositivi di controllo dei sottosistemi impiantistici. E necessario tenere distinti: BUS di comunicazione Base per la realizzazione di un Sistema di Regolazione e Supervisione (mezzo trasmissivo, protocollo, ecc.) Sistema Insieme ( architettura ) di apparati in grado di dialogare ed interagire tra loro grazie al BUS di comunicazione BMS ED EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI AMBITO TECNICO Un sistema di BMS rispetto agli impianti tradizionali presenta innumerevoli vantaggi a fronte di un maggiore costo iniziale. Esistono vari studi per il calcolo del ritorno dell investimento partendo dal grado di complessità dell impianto e dalla zona geografica dell edificio in esame. Tutti riconoscono a tali sistemi una maggiore efficienza energetica. Per analizzare i generici vantaggi dei sistemi BMS si può cominciare con l analisi delle seguenti categorie: Risparmi tangibili Risparmi intangibili 8

9 BMS ED EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI Risparmi tangibili Risparmi sulla gestione dell edificio: - gestione carichi elettrici (abitudini di consumo, distacco carichi) - manutenzione (correttiva, preventiva, predittiva) - supervisione (controlli automatici, report di gestione) - efficienza nella gestione della Security and Safety (personale) Risparmi sugli impianti (termotecnici, elettrici): - gestione degli orari di funzionamento - fornitura delle prestazioni solo quando richiesto, funzionamento solo in presenza di utenti o quando le condizioni ambientali effettivamente lo richiedono (es. riscaldamento, raffrescamento, ricambio aria, illuminazione, ecc.) - mantenimento costante dell efficienza di funzionamento BMS ED EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI Risparmi intangibili Questa è una tipologia di risparmio difficilmente quantificabile, ma diretta conseguenza del sistema di BMS che porta ad un miglioramento delle condizioni di vivibilità all interno dell edificio. Miglioramento del comfort, ad esempio una migliore gestione del comfort climatico non è solo un risparmio energetico ma porta anche un miglior benessere Maggiore accessibilità e fruibilità (automazioni) Aumento del valore dell edificio (prestigio e valore economico) Maggiore flessibilità nella gestione degli ambienti interni (possibilità di suddivisione dinamica degli stessi) Possibile diminuzione nei costi assicurativi 9

10 BMS ED EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI CONTROLLO Gestione & Impianti ANALISI MISURA SUPERVISIONE / BMS CONTROLLO / MISURA / ANALISI CONTROLLO Da un opportuna analisi di dati misurati si può effettuare una corretta supervisione e controllo dell edificio, non semplice comando di impianti, ma insieme di operazioni automatiche e manuali, regolazioni, settaggi, tesi ad ottimizzare l efficienza dell edificio. MISURA La raccolta di dati ed informazioni sul funzionamento dell edificio, possibilmente durante tutto il suo ciclo di vita, tramite apparati di misura, sonde, allarmi, dati storici su stati ed anomalie di funzionamento. L efficacia di tali misure è tanto maggiore quanto più queste sono effettuate in automatico dagli impianti stessi e rese facilmente disponibili, possibilmente anche da remoto. ANALISI L analisi dei dati misurati deve consentire di mantenere l edificio conforme a quanto progettato, nel rispetto della sua efficienza energetica. Tale analisi può essere svolta sia da un operatore che in automatico dal sistema di supervisione. 10

11 BMS ED EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI ESEMPI RISCALDAMENTO / CONDIZIONAMENTO di un ambiente solo in presenza di utenti all interno dello stesso RICAMBIO ARIA a portata variabile in funzione dello stato effettivo dell aria stessa e/o della quantità di utenti presenti ILLUMINAZIONE costante bilanciando l apporto esterno con l illuminazione artificiale Bilanciamento raffrescamento / illuminazione tramite frangisole mobili (in estate è possibile ridurre l illuminazione naturale per evitare che il sole riscaldi troppo l ambiente ma senza ricorrere ad illuminazione artificiale) Gestione delle fonti rinnovabili e della cogenerazione con integrazione con impianti tradizionali 5. Delibera E-R e REQUISITO 6.5 Sistemi e dispositivi per la regolazione degli impianti termici e per l'uso razionale dell'energia mediante il controllo e la gestione degli edifici (BACS) (Parte seconda, allegato 2, punto 19 ) Esigenza: Uso razionale dell energia energia e corretta gestione degli impianti energetici Al fine di garantire l efficienza dei sistemi di regolazione e controllo degli impianti energetici, devono essere verificate le condizioni previste nelle specifiche: S.1) sistemi e dispositivi per la regolazione del funzionamento degli impianti termici; (centralina di regolazione per generatori di calore, regolazione in base a temperature rilevate per ambienti/zone, contabilizzazione calore) S.2) sistemi e dispositivi per il controllo e la gestione automatica degli edifici (Building Automation Control System BACS). (controllo impianti) 11

12 Per i dispositivi e sistemi BACS vengono riprese le classi di efficienza della norma EN 15232: Classe 0: (Non energy efficiency): comprende gli impianti tecnici tradizionali e privi di automazioni, non efficienti dal punto di vista energetico, Prevista solo per edifici esistenti. Gli edifici senza dispositivi BACS dovrebbero essere ristrutturati. Classe I: corrisponde agli impianti automatizzati con apparecchi di controllo tradizionali. La Classe I è considerata la classe di riferimento, corrispondente alle dotazioni di cui alla precedente specifica S.1. Tale classe viene ritenuta necessaria per un corretta gestione degli impianti energetici. E la classe minima per gli edifici residenziali Classe II: comprende gli impianti controllati con un sistema di automazione bus (BACS/HBES), ma anche dotati di una gestione centralizzata e coordinata delle funzioni e dei singoli impianti (TBM) E la classe minima per gli edifici pubblici o adibiti ad uso pubblico Classe III: (high energy performance): come la Classe II, ma con livelli di precisione e completezza del controllo automatico tali da garantire elevate prestazioni energetiche allʼimpianto 5. Delibera E-R e Tabella S.2) Esempio 12

13 FM&E - TELECONTROLLO DEGLI IMPIANTI Il Facility & Energy Management (FM&E) è un attività che si avvale degli strumenti tecnologici di Building Management Systems (BMS) come supervisione e telecontrollo. Un efficiente FM&E non può prescindere dai seguenti punti: MISURA (Es. contabilizzazione, fatturazione, ecc.) ANALISI (Es. gestione dell edificio, predisposizione delle manutenzioni, verifica del modo di utilizzo dell edificio, ecc.) CONTROLLO (Es. assistenza al cliente con modifica di parametri di funzionamento, analisi di anomalie, ecc.) questa attività spesso diventa conveniente se è tele-controllo con la possibilità di accentrare il controllo di più realtà / edifici in un unico punto FM&E - TELECONTROLLO DEGLI IMPIANTI ROI del BMS impianti tradizionale con BMS tempo / anni Il ritorno dell investimento iniziale, in termini di Gestione (risparmi ed efficienze) è stimato da fonti Universitarie europee ed americane in 2 3 anni (ovviamente se il BMS è ben progettato ed utilizzato). 13

14 Strategie per il risparmio energetico negli edifici produttivi e terziari esistenti: Il ruolo della progettazione integrata tecnico/economica GRAZIE PER L ATTENZIONE NOVANET srl Via Malatesta IMOLA (BO) Tel Fax ing. Gianfranco Rossi gianfranco.rossi@novanetsrl.com novanet@novanetsrl.com 14