Impianti di climatizzazione intelligenti: sistemi per il controllo efficiente di riscaldamento e raffrescamento

In un’epoca in cui l’efficienza energetica è al centro delle strategie europee per la transizione ecologica, il controllo intelligente del clima indoor gioca un ruolo sempre più determinante. Riscaldamento e raffrescamento rappresentano le principali voci di consumo negli edifici, e la loro gestione tradizionale non è più sufficiente a garantire né comfort né sostenibilità.

Le moderne tecnologie di automazione e regolazione – dai sistemi BACS alle piattaforme IoT integrate con Intelligenza Artificiale – consentono oggi di ottimizzare l’uso dell’energia termica, adattando dinamicamente l’impianto alle condizioni ambientali, alla presenza delle persone e alle esigenze specifiche di ogni spazio.

BACS (Building Automation and Control Systems)

L’architettura di un BACS tipicamente si articola su tre livelli gerarchici:

• un livello di campo con i sensori e gli attuatori fisicamente collegati agli impianti;
• un livello di automazione con i controllori digitali distribuiti (unità di controllo locale, come PLC dedicati o centraline DDC) che elaborano i dati dei sensori ed eseguono logiche di regolazione;
• un livello di supervisione/gestione dove risiede il software di monitoraggio (Building Management System, BMS) e l’interfaccia utente per gli operatori.

LEGGI ANCHE
Cos’è e come scegliere un Building Management System (BMS) per lo smart building

Dal punto di vista della comunicazione, i BACS adottano protocolli standard specifici per la building automation, che garantiscono interoperabilità tra dispositivi di diversi produttori. Alcuni dei protocolli più diffusi sono KNX, BACnet, LonWorks e Modbus, disponibili sia su rete cablata (TP, Ethernet) sia su rete IP.

Ad esempio, KNX (Konnex) utilizza un bus dedicato in doppino intrecciato o può operare su IP, mentre BACnet (Building Automation and Control Network, standard ISO 16484-5) è un protocollo sviluppato da ASHRAE pensato per l’integrazione di impianti HVAC, illuminazione, antincendio e sicurezza su reti sia Ethernet/IP sia RS-485 (BACnet MSTP).

Un BACS ben progettato è in grado di regolare automaticamente il clima interno in base a variabili ambientali e temporali.

Ciò significa che il sistema può, ad esempio, modulare il riscaldamento in funzione della temperatura esterna (attuando curve climatiche che adeguano la mandata dell’acqua calda ai termosifoni al variare del clima esterno) e della temperatura interna misurata, oppure attivare il raffrescamento in anticipo se le previsioni meteo indicano un’ondata di caldo imminente.

Allo stesso modo, può seguire programmazioni orarie e calendari: ridurre la climatizzazione durante le ore notturne o nei weekend in edifici ad uso ufficio, e riattivarla prima dell’orario di occupazione al mattino.

Grazie ai sensori di presenza collegati, un BACS può anche adattarsi all’occupazione effettiva spegnendo o attenuando il condizionamento nelle zone non utilizzate, e riaccendendolo appena viene rilevato movimento.

Non a caso, le normative recenti sulla prestazione energetica degli edifici (es. UNI EN ISO 52120-1, ex EN 15232) classificano gli edifici in classi di efficienza BACS dalla D (assente) alla A (alta automazione), incentivando l’uso di soluzioni avanzate di controllo automatico per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità.

Sistemi IoT e sensoristica ambientale

L’Internet of Things (IoT) applicato alla climatizzazione permette di estendere e rendere più capillare il monitoraggio ambientale all’interno degli edifici.

Una vasta gamma di sensori ambientali intelligenti può essere distribuita nei locali per raccogliere dati in tempo reale sulle condizioni microclimatiche e di utilizzo degli spazi. I sensori più comuni includono:

• Sensori di temperatura e umidità;
  
• Sensori di qualità dell’aria (CO₂, VOC);
  
• Sensori di presenza e movimento (PIR, radar);
  
• Sensori di luminosità;
  
• Sensori di pressione differenziale;
• Sensori di consumo energetico.

Questi sensori IoT comunicano i loro dati ai controller centralizzati o al cloud attraverso reti di comunicazione dedicate. Oltre ai tradizionali collegamenti cablati (BUS seriali, Ethernet), oggi è molto diffuso l’uso di reti wireless a basso consumo energetico e ampia portata.

In ambito residenziale e small office, ad esempio, sensori e attuatori IoT possono dialogare tramite la rete Wi-Fi domestica o tramite protocolli wireless mesh come ZigBee, progettato specificamente per l’automazione con elevata efficienza energetica.

Un vantaggio chiave dei sistemi IoT è la loro scalabilità e interoperabilità.

È possibile aggiungere con facilità nuovi sensori o dispositivi alla rete in base alle esigenze (ad esempio installare sensori CO₂ aggiuntivi in ambienti inizialmente non monitorati, o smart thermostat in stanze da letto per passare a una gestione multizona).

Grazie a standard condivisi e gateway di integrazione, i dati provenienti dalla moltitudine di sensori IoT possono essere aggregati e gestiti dal sistema di controllo centrale (BACS o piattaforme cloud) in modo unitario. L’interoperabilità garantisce che sensori e attuatori di produttori diversi possano comunicare (spesso tramite hub o mediante protocolli universali come MQTT o API REST), evitando di vincolarsi a un unico fornitore.

..CONTINUA LA LETTURA DELL'ARTICOLO INTEGRALE NEL PDF.