I sistemi per il telecontrollo/telegestione degli impianti termici

di Oliviero Tronconi

Professore Ordinario

Politecnico di Milano Dip. BEST

La tecnologia applicata al sistema di controllo e gestione dell’impianto consente di governare la caldaia a distanza (telegestione) da un centro di servizi operante 24 ore su 24, di rilevare le temperature all’interno delle singole unità immobiliari e ripartire le spese sulla base dell’effettivo consumo.

Da qualche tempo cominciano ad essere presenti in maniera evidente nel mercato alcuni operatori che offrono servizi per la gestione energetica degli edifici basati su sistemi di controllo a distanza (telegestione). Queste aziende rappresentano le prime manifestazioni di un fenomeno di mercato destinato a crescere nei prossimi anni in maniera significativa anche nel nostro Paese. Infatti, lo sviluppo della tecnologia dei sistemi di telecontrollo e telegestione degli impianti termici ed elettrici, inizialmente applicata solo agli edifici terziari e in generale utilizzata nell’ambito degli Edifici Intelligenti (con i sistemi di sicurezza, i sistemi di comunicazione ed informatica distribuita), ha ormai consentito la realizzazione di speciali sistemi compatti ed economici finalizzati all’impiego in edifici terziari di dimensioni modeste ed in edifici residenziali. Del resto la crescita della spesa energetica nell’ambito dei costi di gestione complessivi degli edifici, sia terziari che residenziali, è stata una costante degli ultimi anni e sia gli utenti privati, che i gestori dei patrimoni pubblici e privati sono sempre più interessati al suo controllo e contenimento. Ecco i motivi che sono alla base della comparsa dei primi operatori che offrono prodotti/servizi in grado di migliorare la qualità e le prestazioni dei tradizionali servizi di gestione energetica (fornitura di calore e manutenzione delle caldaie) e di offrire servizi innovativi basati su tecnologie ormai consolidate e soprattutto di realizzare economie di scala per i gestori/proprietari di più immobili e risparmi non trascurabili per i singoli condomini. La carta vincente è rappresentata dalla tecnologia, che con un piccolo investimento iniziale (nel sistema di controllo e gestione dell’impianto) può consentire di gestire la caldaia a distanza (telegestione) da un centro di servizi operante spesso 24 ore su 24, di rilevare le temperature all’interno delle singole unità immobiliari e ripartire le spese sulla base dell’effettivo consumo, permettendo al singolo utente di programmare la sua richiesta di energia e offrendogli la certezza di pagare solo ciò che ha consumato. Oggigiorno in molte città europee sono presenti aziende che offrono questa gamma di servizi di telegestione energetica permettendo significativi risparmi ai cittadini e alla collettività in termini di riduzione dei consumi energetici e quindi migliorando il contesto ambientale urbano. Quello della razionalizzazione e riduzione dei consumi energetici è uno degli elementi che più ha contribuito in un quadro di interventi complessi e sistemici – sviluppo delle reti di teleriscaldamento ed esemplare pianificazione del traffico urbano (estensione zone pedonali e a traffico limitato, pagamento della sosta, dissuasione all’utilizzo del mezzo privato, ecc.) – alla riqualificazione ambientale delle principali città della Gran Bretagna.

• La gestione energetica degli edifici
• Lo sviluppo dei sistemi BEMS
• Sistemi ad architettura centralizzatae distribuita
• Il progetto EEDS
• Il BEMS Centre

fonte:

AmministrareImmobili

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I sistemi per il telecontrollo/telegestione degli impianti termici: La gestione energetica degli edifici

La Gran Bretagna ha ormai raggiunto un livello di consapevolezza e accettazione generale dei benefici connessi all’adozione dei sistemi BEMS (Building Energy Management Systems) e si sta muovendo nella direzione di un sempre maggiore consolidamento di questo settore industriale. L’esperienza della Gran Bretagna nell’utilizzo di sistemi elettronici per la gestione energetica dell’edificio (BEMS) è relativamente recente ma interessante. Prima di tutto è necessario stabilire cosa si intende con il termine “BEMS”. Per i lettori di questo articolo il termine sarà utilizzato in relazione all’applicazione di sensori, comandi e attuatori, basati su tecnologia elettronica digitale come strumenti di implementazione di specifici programmi (software) in grado di ottimizzare la gestione energetica e di comunicare con altri programmi utilizzati nell’ambito della più generale attività di Building Management System (BMS). L’emergere dei sistemi BEMS è avvenuto parallelamente allo sviluppo dei microprocessori ed è del tutto accidentale il fatto che la crisi energetica della metà degli anni settanta abbia visto la nascita dei primi prodotti/sistemi elettronici che rispondevano all’esigenza di una progettazione consapevole dal punto di vista energetico, nonché a criteri innovativi per quanto riguarda la gestione dell’edificio. La rapida caduta nei costi dei microprocessori digitali ha permesso l’inserimento di funzioni sofisticate in sistemi sempre più piccoli e compatti. In altre parole, sebbene i primi prodotti BEMS siano stati chiaramente venduti come risposta ad un bisogno di riduzione dei consumi energetici il mercato si sarebbe comunque evoluto verso la gestione energetica complessiva degli edifici; il problema del risparmio energetico ha costituito semplicemente uno degli elementi dello sviluppo dei sistemi BEMS nel mercato. La Gran Bretagna ha ormai raggiunto un livello di consapevolezza e accettazione generale dei benefici connessi all’adozione dei sistemi BEMS e si sta muovendo nella direzione di un sempre maggiore consolidamento di questo settore industriale. Tutto questo è evidente soprattutto nei cambiamenti riscontrabili negli ultimi anni nelle vendite dei tradizionali comandi per gli impianti di riscaldamento-raffreddamento, ventilazione e condizionamento (Heating, Ventilation, and Air Conditioning – HVAC). La vendita totale di comandi tradizionali e dei sistemi digitali innovativi per ambienti non domestici in Gran Bretagna raggiunge un valore di circa 200 milioni di sterline per anno. I sistemi BEMS hanno di questo mercato una parte che attualmente si aggira attorno ai 75 milioni di sterline . Le indicazioni fornite da questi dati suggeriscono, senza ombra di dubbio, che i sistemi BEMS stanno soppiantando i comandi “convenzionali” e che ormai hanno perso la caratteristica di sistemi “complessi”, per addetti ai lavori, che ne ha in una prima fase ostacolato la diffusione.

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I sistemi per il telecontrollo/telegestione degli impianti termici: Lo sviluppo dei sistemi BEMS

Gli Stati Uniti possono sicuramente vantare il primato dell’utilizzo di sistemi BEMS fino dai primi anni ‘70 e dal momento che la tecnologia non aveva ancora reso possibile la produzione di microprocessori a basso prezzo, era inevitabile che i sistemi si basassero su di una architettura centralizzata, cioè con tutti i controlli e comandi facenti capo ad una stazione centrale. I sistemi di questo genere sono attualmente conosciuti come sistemi centralizzati. Questo tipo di sistemi era molto appropriato per installazioni in edifici di grandi dimensioni. Da un punto di vista politico questa architettura calzava molto bene alla situazione ed esigenze degli U.S.A poiché, al contrario della Gran Bretagna, in questo Paese non sono diffuse proprietà distribuite su un vasto territorio, mentre specialmente negli anni ‘70-’80 erano in crescita significativa i grandi edifici-quartieri generali delle imprese internazionali. La Gran Bretagna possedeva invece un mercato differente, con unità immobiliari più piccole, controllate da singoli operatori. L’ingresso leggermente ritardato nel campo dei sistemi BEMS del Regno Unito e delle industrie produttrici europee, ha dato l’opportunità di sfruttare l’utilizzo dei microprocessori allora emergenti: è così nata la “stazione decentrata intelligente”. In questa configurazione di architettura distribuita gli algoritmi di controllo e quindi le funzioni esecutive dei dispositivi, poterono essere sviluppate più vicino agli impianti posti sotto controllo. La capacità elaborativa delle stazioni decentrate liberò la stazione centrale dalla necessità di mantenere contatti continui con i sensori e gli attuatori: divenne così fattibile l’utilizzazione della rete telefonica della British Telecom per accedere a siti molto distanti dalla stazione centrale di controllo. Oggigiorno il costo dei microprocessori è crollato al punto tale da rendere ragionevole considerare la possibilità dell’utilizzo di un controllore per ciascun elemento dell’impianto (una situazione che attualmente non si verifica di frequente), distribuendo così quindi ulteriormente l’intelligenza il più possibile in prossimità dell’impianto controllato. Nel Regno Unito i prodotti BEMS sono stati sviluppati da aziende come Transmitton, JEL, Trend e quella che un tempo era la Freeman Enercon (ora Potterton Energy Controls). Nel Regno Unito non è mai stata presa in considerazione la possibilità di progettare e costruire sistemi utilizzando potenti computer centrali, cosa che invece accadde negli Stati Uniti. Le ragioni di ciò risiedono in parte proprio nel ritardo con cui il Regno Unito è entrato nel mercato. I punti chiave dei sistemi BEMS, che ne hanno reso possibile una diffusione su vasta scala nel Regno Unito, sono le modalità stand-alone dei comandi e l’utilizzo della rete telefonica pubblica. Per la prima volta era possibile porre un sistema intelligente “dentro” ciascun piccolo edificio privato o pubblico, senza dover sopportare gli enormi costi di una rete di comunicazioni realizzata appositamente e i pericoli connessi ai possibili guasti di un unico computer centrale.

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I sistemi per il telecontrollo/telegestione degli impianti termici: Sistemi ad architettura centralizzata e distribuita

Vale la pena spendere qualche parola sugli obiettivi e sui contenuti delle due impostazioni (architettura centralizzata/architettura distribuita) sopra richiamate. I sistemi con intelligenza centralizzata hanno sviluppato un alto grado di integrazione orizzontale, in parte a causa del loro consolidamento e in parte per il tipo di aziende che ha realizzato la loro progettazione. Per integrazione si intende, in questo contesto, la combinazione di sistemi antincendio, HVAC, sicurezza ed in generale l’accesso unificato ai comandi di ogni singolo impianto/ sistema. Negli Stati Uniti non sorgono difficoltà legislative nell’integrazione di tali funzioni; infatti la legislazione favorisce l’interconnessione tra HVAC e i servizi inerenti le strategie antincendio. Oltre tutto i sensori di entrambi i sistemi presentano segnali digitali “on/off’ simili. I sistemi ad “intelligenza distribuita”, invece, presentano vantaggi e svantaggi di ordine differente. Da un lato in questo tipo di architettura è implicito un grado superiore di autonomia e di capacità di resistere a possibili guasti, ma questo implica una perdita in termini di intercomunicabilità tra sistemi di produttori diversi. Nel Regno Unito è ormai da anni codificata la specializzazione dei diversi attori del processo progettuale di costruzione e gestione (architetto, responsabile delle stime/costi, impiantista, project manager, responsabile della manutenzione, Building Manager, ecc.), così come è abituale che la progettazione di un organismo edilizio venga affidata a soggetti specializzati nei diversi campi progettuali e nei vari servizi tecnologici innovativi di un edificio (HVAC, antincendio, impianti di sollevamento, sistemi di sicurezza e controllo degli access, ecc.). Il mercato del Regno Unito ha perciò ereditato una frammentazione a grande scala degli operatori (sempre più specializzati) e una sostanziale mancanza di entusiasmo per gli edifici intelligenti da parte dei potenziali utilizzatori. Cosa questa che riflette uno scetticismo molto salutare, basato sulla comprensione della difficoltà di realizzare progetti tecnologicamente estremamente sofisticati.

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I sistemi per il telecontrollo/telegestione degli impianti termici: Il progetto EEDS

Il governo del Regno Unito è stato solerte nel riconoscere il valore dell’utilizzo dei moderni sistemi di controllo degli edifici e fin dai primi momenti i sistemi BEMS hanno rappresentato la punta di diamante dell’ “Energy Efficiency Demonstration Scheme” (EEDS) – Schema dimostrativo di efficienza energetica – messo a punto dal Dipartimento per l’Energia del governo britannico . Le regole del programma EEDS furono introdotte nell’ormai lontano 1997 ed erano piuttosto semplici. La maggior parte delle organizzazioni (in buona parte istituzioni pubbliche) che adottarono i sistemi BEMS ebbe l’opportunità di usufruire di una sovvenzione pari al 75% del costo totale dell’introduzione della tecnologia (costo del sistema ed installazione) a patto di accollarsi completamente (al 100%) i costi di una azione di monitoraggio dell’intera operazione svolta da un’organizzazione scientifica indipendente accreditata presso il Dipartimento per l’Energia. Il monitoraggio mirava principalmente a stimare i risparmi energetici nelle specifiche tipologie di edificiorganizzazioni in cui venivano installati i sistemi BEMS. L’obiettivo del governo del Regno Unito era quello di dimostrare ai potenziali clienti i vantaggi economici della tecnologia ed i benefici ottenibili a livello nazionale attraverso una riduzione della domanda totale di energia. In totale negli anni ‘97/’98 furono supportati 30 progetti dimostrativi BEMS, per un costo di 1.500.000 sterline. Attualmente (dati anni 2000), il Dipartimento per l’Energia stima che i risparmi energetici annuali attribuibili ai sistemi BEMS si aggirino intorno ai 3.200.000-3.500.000 sterline per anno a partire dai primi anni 2000. Questo processo virtuoso continua tutt’oggi a produrre i suoi effetti. L’iniziativa EEDS è stata supportata da un secondo intervento del Dipartimento per l’Energia del governo che si è occupato di trovare i fondi per progetti di ricerca e sviluppo. In parte meno largamente utilizzata, questa iniziativa prevedeva il finanziamento fino al 50% ad aziende che avevano diversi prodotti nell’area BEMS e che avevano già realizzato un certo livello di investimenti “dimostrabili”, nell’obiettivo di far evolvere i loro prodotti in un effettivo sistema BEMS. Lo schema EEDS è ormai completato. Come metodo per ridurre i costi energetici a livello nazionale nell’ambito degli edifici non domestici ha avuto un significativo successo, anche se ha ottenuto una scarsa influenza sulla legislazione (nell’obiettivo di migliorare i criteri normativi per la progettazione energetica degli edifici).

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I sistemi per il telecontrollo/telegestione degli impianti termici: Il BEMS Centre

Un notevole ruolo per lo sviluppo del settore BEMS ha avuto il Centro di ricerca Tecnologica per Building Energy Management Systems (BEMS Centre). Questa organizzazione indipendente è stata istituita dalla Building Services Research and Information Association (BSRIA), una organizzazione-associazione di ricerca non governativa specializzata nel campo dei servizi alle strutture industriali. Il BEMS Centre fu costituito nell’aprile del 1997 per operare come fulcro dello sviluppo dei sistemi BEMS nell’industria. Il Centro opera come struttura di servizio dell’associazione BSRIA che raccoglie una vasta gamma di operatori interessati:

• fornitori;
• utenti;
• consulenti e progettisti;
• altri.

Gli interessi di diverse figure professionali sono presenti nel BEMS Centre, cosa questa che favorisce un positivo scambio di informazioni e conoscenze. I fondi necessari allo sviluppo iniziale del BEMS Centre sono stati erogati dal Dipartimento per l’Energia del governo del Regno Unito, che ha contribuito con 850.000 sterline in un arco di 5 anni. Le modalità di finanziamento sono state basate su una logica decrescente, in modo tale che nel giro di 6 anni il Centro potesse essere completamente indipendente dal punto di vista economico, assicurandosi un futuro di completa autonomia.

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