Building automation e grandi edifici

Il contesto energetico

A partire dagli anni ’70, in tutto il mondo i vari Stati hanno intrapreso delle iniziative atte alla riduzione della dipendenza energetica da combustibili fossili, soprattutto se importati. Queste direttive sono state sviluppate in tutti i settori e in particolare in quello edilizio, dove vi è stata una crescente attenzione nella riduzione del fabbisogno energetico degli edifici. Oggigiorno le direttive energetiche nel settore edilizio hanno posto dei limiti energetici non solo riguardo al riscaldamento invernale, ma anche alla climatizzazione estiva, alla produzione di acqua calda sanitaria, alla ventilazione e all’illuminazione; inoltre è stato incentivato l’utilizzo di fonti di energia rinnovabile e la progettazione di edifici a energia quasi zero (nZEB, nearly Zero Energy Buildings), ovvero edifici il cui fabbisogno energetico è molto basso ed è coperto significativamente da energia proveniente da fonti rinnovabili, prodotta in loco o nelle vicinanze.

Dunque, mentre per edifici di nuova costruzione si pone particolare attenzione alle prestazioni energetiche dell’edificio già nella prima progettazione, scegliendo accuratamente tecnologie edilizie e impiantistiche, negli edifici già esistenti si ricorre invece ad interventi utili per migliorare le prestazioni energetiche dell’edificio. In entrambi i casi si ricorre spesso all’utilizzo di sistemi di automazione e controllo degli impianti, utili a ridurre il discostamento delle prestazioni reali da quelle previste, e di sistemi di supervisione, che generano informazioni utili per gestire l’energia (quali grafici che mostrano l’andamento nel tempo di grandezze ambientali ed energetiche, o eventuali allarmi di superamento soglie, di anomali e di sprechi energetici).

I sistemi di automazione e controllo

La normativa UNI EN 15232-1 (2017) definisce “Building Automation and Control System (BACS)” il sistema che comprende tutti i prodotti, i software e i servizi che permettono di controllare uno o più impianti, mentre si definisce “Technical Building Management System (TBMS)” il sistema che fornisce tutte le informazioni utili alla gestione di tali impianti. L’insieme dei due sistemi costituisce un “Building Energy Management System (BEMS)”, il quale permette di monitorare gli impianti e le condizioni ambientali e di controllare automaticamente gli interventi intesi a migliorare la prestazione energetica del sistema edificio-impianti.

Questi sistemi permettono di raggiungere un’elevata qualità delle condizioni ambientali interne (a livello di comfort termico, visivo e di qualità dell’aria), seppur con un bassissimo consumo di energia, bilanciando continuamente la domanda di energia dell’utenza con l’offerta di energia prodotta in sito da fonti rinnovabili o prelevata dalla rete.

I BEMS nei grattacieli

I sistemi di controllo e gestione degli impianti permettono quindi di ridurre notevolmente il consumo energetico degli edifici, adattandolo alle esigenze dell’utenza e alle condizioni ambientali. Nei grattacieli il controllo delle condizioni ambientali interne tramite l’utilizzo di BACS permette di gestire autonomamente per ogni piano il continuo adattamento alla domanda delle portate dei circuiti idronici e aeraulici, i tassi di ventilazione variabili in funzione della concentrazione di inquinanti presenti in ambiente, e di limitare i consumi di energia negli spazi occupati non permanentemente. 

Tuttavia negli edifici a grande altezza i sistemi di controllo sono previsti non solo per il riscaldamento, la fornitura di acqua calda sanitaria, il raffrescamento e la ventilazione, ma anche per aspetti legati all’illuminazione interna: oltre all’utilizzo di interruttori crepuscolari che permettono di attivare automaticamente l’impianto di illuminazione al calare della luce naturale in un ambiente, vengono installati sistemi di automazione delle schermature, tali da garantire il livello di controllo solare o luminoso atteso.

L’utilizzo di un sistema di controllo intelligente permette quindi di ottimizzare i consumi di energia, definendo un programma orario giornaliero di accensione degli impianti di climatizzazione e di illuminazione, e di incrementare i risparmi della gestione oraria, attraverso la valutazione delle condizioni ambientali interne ed esterne e un conseguente adattamento degli impianti.