Building automation ed efficienza energetica
Università di Bologna
26 ottobre 2009
Relatore ing. Daniele PennatiSiemens Building Technologies
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Ripartizione dei consumi in Europa per settore
28%
31%
41% TrasportiIndustriaEdifici
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Ripartizione dei consumi finali negli edifici
Source: European Commission slide show April 2001. DG for Energy and Transport.http://www.europa.eu.int/com/energy/library/en_bat_si_en.pdf
Space heating 52%
Cooking 5%Other
16%Water heating 9%
Lighting 14%
Cooling 4%
Energy Consumption by End Use in EU Tertiary Buildings
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BMSBMS
IlluminazioneDistribuzione
elettrica MT/BT
Sistemiantintrusione
e TVCC
Sistemirivelazione incendi
e spegnimento
Controlloaccessi
Rivelazione presenze
Controllointegratoambiente
Building automation ed efficienza energetica
TermoregolazioneClimatizzazione
Distribuzione fluidi
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Building automation ed efficienza energetica Termoregolazione,condizionamento,distribuzione fluidi
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Building automation ed efficienza energetica Distribuzione elettrica MT/BT
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Building automation ed efficienza energeticaSistemi di illuminazione e controllo integrato ambiente
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BMSBMS
Building automation ed efficienza energeticaControllo,automazione,supervisione
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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%
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EN 15232 Energy performance of buildings –Impact of Building Automation, Controls and Building Management.
La Norma EN 15232 specifica:
Le funzioni di building automation che hanno un effetto sulle prestazioni energetiche dell‘edificioUn metodo per definire i requisiti minimi relativi ad un sistema di building automation che deve essere realizzato per un edificio o un compleso di edificiMetodi 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.
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EN 15232 Energy performance of buildings –Impact of Building Automation, Controls and Building Management.
La Norma EN 15232 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 esistentiLe 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.
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Segnali richiesta energia
Locali
Utilizzatore
Utilizzatore
Utilizzatore
Utilizzatore
Utilizzatore
Produzione
Distribuzione
Controllodel fabbisogno
Domanda/Fornitura di energia
EN 15232 Energy performance of buildings –Impact of Building Automation, Controls and Building Management.
Le funzioni BAC della EN 15232 si basano su questo modello:
controllo della fornitura di energia in funzione della domanda
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EN 15232 Controllo integrato ambiente
Demand control
Conference room OfficeWork area with machines
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EN 15232 : 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
BAC Building Automation and ControlsBACS Building Automation and Control SystemTBM Technical Building Management System
Sistemi BACS energeticamente non efficienti
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Individual room control with communication between controllers and to BACS3
Non residentialResidential
D ABCABCD
Definition of classes
Indoor temperature control2
No automatic control0
Outside temperature compensated control1
No automatic control0
Central automatic control1
Individual room automatic control by thermostatic valves or electronic controller2
Integrated individual room control including demand control (by occupancy, air quality, etc.)4
Control of distribution network hot water temperature (supply or return)Similar function can be applied to the control of direct electric heating networks
Emission controlThe control system is installed at the emitter or room level, for case 1 one system can control several rooms
Heating control
Automatic control
EN 15232 : Lista delle unzioni di automazione e assegnazione delle clasi di efficienza
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EN 15232Determinazione dell’effetto dei sistemi BACS e TBMbasata sui fattori di efficienza BAC - f BAC -
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Classe
EnergiaTermica
EnergiaElettrica
Edifici non residenziali
Ospedali
Scuole UNI
Biblioteche
Uffici
EN 15232I fattori di efficienza BAC - f BAC -
Uffici
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Il profilo di utilizzo dellatipologia di edificioU
ffici
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EN 15232I profili di utilizzo per il calcolo dei fBAC
Uffi
ci
Hot
el
Scuo
le
Ris
tora
nti
Cen
tri c
omm
erci
ali
Uffi
ci
Osp
edal
i
Profili di utilizzo secondo EN 15217
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Controllo integrato ambiente
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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
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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)
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Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione del tempo
Ipotetico profilo di utilizzo dell’impianto di illuminazione senza sistema di automazione
07:00 18:00 21:00
0
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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
0
1
8%
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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 luminositàcollocato all’esterno che prende in considerazione anche l’orientamento e la geometria delle finestre ed eventuali possibili ombreggiamenti causati da oggetti esterni (edifici,alberi)
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control -
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Sensore di luminosità esterno
Sensore di luminositàinterno
Sensore di luminosità esterno
Sensore di luminositàinternoSensore di luminositàinterno
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control -
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1. Corpo luci 2. Corpo luci 3. Corpo luci
Componente presenteluce diurna
Empfänger
500 lx gewünschte Beleuchtungsstärke
erforderlichesKunstlicht
26 % 48 % 70 %
z.B. 100 %z.B. 70 %
500 lux cost
Componente necessarialuce artificiale
Sensore lum.
1. Corpo luci 2. Corpo luci 3. Corpo luci
Componente presenteluce diurna
Empfänger
500 lx gewünschte Beleuchtungsstärke
erforderlichesKunstlicht
26 % 48 % 70 %
z.B. 100 %z.B. 70 %
500 lux cost
Componente necessarialuce artificiale
Sensore lum.
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control -
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0%zona 1
zona 2
zona 3
30%
90%
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 èspento mentre quello della zona 2 funziona al 30% con un conseguente importante risparmio energetico
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione della luce esterna - daylight dependent lighting control -
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07:00 21:00
0
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione della luce diurna
1
2
18:00
Effetto sul risparmio energetico di un daylight dependent lighting control
17…24%8%
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Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione dell’occupazione ambiente
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Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione dell’occupazione ambiente
07:00 21:00
1
2
3
18:00
0
Effetto sul risparmio energetico di un controllo luci in funzione dell‘occupazione dell‘ambiente
2
9%
17…24%8%
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Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH
1 2 3 4 5 6 Anni
Costi di investimentoaddizionali
Soluzione KNX
4.7
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione del tempo – Ritorno dell’investimento -
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1 2 3 4 5 6 Anni
Costi di investimentoaddizionali
Soluzione KNX
4.3 anni
Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione del tempo e delle luce diurna – Ritorno dell’investimento -
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1 2 3 4 5 6 anni
Costi di investimentoaddizionali
Soluzione KNX
3.3 anni
Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH
Controllo dell’impianto di illuminazione in funzione del tempo, delle luce diurna e occupazione – Ritorno dell’investimento -
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Sources for the calculation: DIN V 18599, Osram, Intep Integrale Planungs GmbH
Riduzione dei costi energetici attraverso il controlloautomatizzato dell‘impianto di illuminazione
0100%
82%
65%
56%
ON / OFF generale centralizzato
Daylight controll
Occupazione
Riduzione costi energia :
44%
1
23
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Controllo dell’impianto diella termoregolazione-climatizzazione
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Edificio in uso
Programma orario occupazione edificio
06:00 22:00
Edificio non in uso
Protezione edificio
Occupato
Stand by08:00 18:00
Programma orario occupazione ambiente
Ufficio con rilevatore di presenza
Occupato
Non occupato
Non occupato
Modalità operativaComfortStand byEconomy
Protezione edificio
Controllo dell’impianto di termoregolazione-climatizzazione
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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
Controllore RXC
Rivelatore di presenza
Unità ambiente
Contatto finestra
Programma orario occupazione edificio.
Programma orario occupazione ambiente
Sistema di controllo integrato ambiente: climatizzazione,illuminazione
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Multisensore: presenza+illuminazione
Campo di azione 360°
10…1000 lux
Controllore modulare per regolazione integrata ambiente
LON bus
Sistema 4 tubi con regolazione a 3 velocitàe 3 modi operativi
On/Off e dimmerizzazioneautomatca
Unità di controllo ambiente
Sistema di controllo integrato ambiente: climatizzazione,illuminazione
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Le funzioni
Controllo e regolazione automatica temperatura,umidità
Controllo e regolazione automatica impianto di illuminazione
Impostazione di scenari prestabiliti
Spegnimento e accensione automatica in funzione di sensoripresenza,sensori finestra, orario lavoro programmato
Impostazione set point e programmazione oraria a livello centralizzato
Gestione via WEB
Controllo e regolazione automatica frangisole
Controllo,regolazione automatica utenze finali di climatizzazione
Funzionamento stand alone o in rete
Controllo integrato ambiente: clima & lightingArchitettura del sistema di controllo,automazione,supervisione
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Impianti tecnologici
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BMSBMS
I/O
Il sistema tecnologicoArchitettura del sistema di controllo, automazione, supervisione
DESIGO PXDESIGO PX
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Le funzioni
Controllo temperature
Stato pompe Rilevazione ore di funzionamento Commutazione automatica
Programmi orari di funzionamento
Gestione e indirizzamento allarmi.
Analisi trend - Registrazione dei consumi - Reports
Allocazione sui centri di costo
Comandi centralizzati a distanza degli impianti
Controllo dei gruppi frigo,caldaie,UTA,CDZ
Pianificazione manutenzione
Controllo,automazione,supervisioneImpianti HVAC
DESIGO PXDESIGO PX
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BMSBMS
I/O
Il sistema di distribuzione MT/BTArchitettura del sistema di controllo,automazione,supervisione
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Le funzioni
Rilevazione stato interruttori:aperto,chiuso,scattato
Diagnosi tipo di guasto
Monitoraggio qualità dell‘alimentazione CEI EN 50160
Continuità di esercizio.
Analisi trend e registrazione dei consumi
Allocazione sui centri di costo
Comandi centralizzati a distanza degli impianti
Gestione carichi
Pianificazione manutenzione
Controllo,automazione,supervisione sistema di distribuzione MT/BT
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Building automation ed efficienza energeticaTotal Building Solution
BMSBMS
DESIGO PXDESIGO PX
Distribuzione elettricaMT/BT
Impianti di termoregolazione HVAC e contabilizzazione
Controllo integrato ambiente
Impianto di protezione incendio Impianti di sicurezza
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BMSBMS
SupervisioneSupervisione
AutomazioneAutomazione
CampoCampo
Il sistema di controllo automazione supervisionearchitettura e protocolli di comunicazione
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DESIGODESIGOBMSBMS
DESIGODESIGO
DESIGODESIGO DESIGODESIGO
Il sistema di supervisione
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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
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Siemens GreenBuilding Endorser
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
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.
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SIEMENS GreenBuildingEndorser
PerformanceContracting
AmmodernamentoOttimizzazioneEnergy Management
effetti
finanziamento
Riduzione costienergetici,operativi
Siemens GreenBuilding Endorser
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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.
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Il modello Performance Contracting -Costi Energetici ed operativi
Costi energetici edoperativi
Prima del Contratto
Analisi, PianificazioneModernizzazione
Costo del capitaleService ManutenzioneControllo EnergiaOttimizzazioneMonitoring
Accumulo risparmi
RisparmiGarantiti
Durante il Contratto
Costi energetici edoperativi
Profitto delCliente
Al termine del Contratto
Costi energetici edoperativi
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Green Building Siemens I BT/Building Automation Winner award
1’500+ energy projects since 1994
7’500+ buildings updated with latest energy saving technologies
1’’5 EUR total saving achieved for customers
700’000 tones CO2 reduction per year(= 230’000 cars driven 20’000 Km per year)
Achievements
Greenbuilding Award 2008
EU commission commended Building Technologies for outstanding achievements in support of its GreenBuilding Program
BAU winner of the 2006, 2007 and 2008 European Energy Service Award
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Contributo globale di Siemensper il risparmio energetico
Più di 1.500 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: 750.000 tonnellatecorrispondenti alle emmissioni di 230.000 auto percorrenti 20,000/anno
Siemens è membro attivo di:
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