Domotica, Building Automation e
Risparmio energetico
Prof. Ing. Fabrizio Pilo
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Università di Cagliari
Domotica e Building Automation
• Di cosa si tratta
• Le tecnologie
• Le applicazioni per il risparmio
energetico
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Domotica e Building Automation
Definizione:
Il termine DOMOTICA è un neologismo
proveniente dal francese “domotique” a sua
volta sintesi del greco “domos” (casa) e
“automatique” (automatica): letteralmente
dunque “casa automatica”.
DOMOTICA
Confronto Building Automation / Home Automation
BUILDING AUTOMATION
DOMOTICA
DECISORE
Azienda
Chi ci vive
UTENTE
Ci lavora
Ci abita
GESTIONE
SISTEMA
Building manager
Uso complesso
Chi ci vive
Uso semplice
DIMENSIONE
Edificio/Struttura
Abitazione singola
MOTIVAZIONE
Sicurezza
Sicurezza
Risparmio Energia
Costi adeguati
Automazione utenze
elettriche
Semplicità
Controllo accessi
Qualità della vita
Status symbol
Intrattenimento
I confini tra domotica e BA sono praticamente inesistenti
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Applicazioni Domotica e Building Automation
ABITAZIONE
Applicazioni Domotica e Building Automation
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EDIFICIO PP.AA.
Applicazioni Domotica e Building Automation
Domotica e Building Automation
Una delle caratteristiche principali degli edifici
sostenibili è costituita dalla loro efficienza
energetica, ottenuta:
• ricorso a tipologie impiantistiche avanzate
• integrazione con sistemi che sfruttano le fonti
energetiche rinnovabili e/o i fenomeni naturali,
quali, per esempio, la ventilazione o
l’illuminazione naturale.
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Applicazioni Domotica e Building Automation
• Controllare la temperatura degli ambienti in
modo da rendere più confortevole il soggiorno e
al tempo stesso ridurre gli sprechi energetici
• Controllare la ventilazione degli ambienti
• controllare, regolare e gestire l’impianto di
illuminazione in modo automatico al fine di
evitare sprechi energetici
• Gestire la produzione di acqua calda per uso
sanitario
• Consentire il controllo e comando dello stato
degli impianti da un posto centrale tramite
computer
Applicazioni Domotica e Building Automation
• Telecontrollo degli impianti da un
postazione remota attraverso internet
• Gestire la produzione energetica locale
(Impianti di cogenerazione)
• Gestire i carichi
• Automatizzare i servizi dell’edificio
• Gestire e programmare la manutenzione
degli impianti
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Applicazioni Domotica e Building Automation
Gestione integrata di altri impianti tecnologici
• Rilevazione Fumi e Gas
• Spegnimento Incendi (Idrico - Gas)
• Illuminazione di emergenza e Vie di Esodo
• TV a Circuito Chiuso
• Antintrusione
• Controllo Accessi
• Telefonico
• Trasmissione Dati
• Impianto Audio di Chiamata e di Emergenza
• Impianto Diffusione Sonora
• Impianto Video-Citofonico
Domotica e Building Automation
Significa trasformare dispositivi di uso
comune…
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Domotica e Building Automation
In dispositivi intercomunicanti intelligenti
Domotica e Building Automation
Accessibili in ogni istante e controllabili da
qualunque parte del mondo
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Building Energy Management System (BEMS)
Building Energy Management System (BEMS)
Un sistema di controllo di un edificio ad alta
efficienza saranno quelle di comandare e
monitorare gli impianti in funzione di:
• condizioni climatiche esterne
• condizioni climatiche interne
• stato di funzionamento dei vari impianti
• sistema di riscaldamento/ condizionamento
• produzione locale energia elettrica/termica
• sistema di trattamento aria e ventilazione
• Accensione/spegnimento delle luci
• Presenza persone
• Sistema di schermatura delle superfici vetrate
ecc.
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Building Energy Management System (BEMS)
Il funzionamento dei BEMS si basa su
componenti di impianto resi “intelligenti”.
Un componente si definisce intelligente se sa:
1. come si chiama, fornendo un indirizzo fisico, un
identificativo unico in tutto il sistema
2. cosa deve fare e come, individuando quale
funzione deve realizzare e secondo quali modalità
3. con chi lo deve fare, ossia con quale utilizzatore
deve realizzare la funzione specificamente
richiesta
Building Energy Management System (BEMS)
Monitoraggio clima
esterno
• Temperatura dell’aria
• Umidità relativa
• Radiazione solare
sull’orizzontale
• Radiazione solare sulle
superfici verticali
dell’edificio
• Velocità del vento
• Direzione del vento
Funzioni/elementi da
monitorare
• Terminali radianti
• Ventilazione
• Umidita relativa
• Qualità aria
• Sist. Illuminotecnico
• Schermi solari
• Produzione energia
• Carichi differibili
• Presenze
• Allarmi
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Building Energy Management System (BEMS)
Ciascuna unità di impianto deve essere controllata
indipendentemente da una unità di controllo:
L’unità di controllo deve comunque poter essere
connessa con il supervisore centrale per mezzo di
una rete BACnet/LonWorks o altri protocolli.
L’unità di controllo deve poter spedire dati sul
funzionamento del componente e ricevere gli
input decisi dal supervisore centrale, che fissa i
setup di funzionamento dei vari sistemi in
conseguenza delle informazioni ricevute.
Building Energy Management System (BEMS)
BACnet
BACnet
Esempio di BEMS con BACnet + Lonworks
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Norme, Protocolli, cablaggio,...
• Protocolli
– EN 50090
• Cablaggio
– EN 50065-1
– ISO 11801
Norme, Protocolli, cablaggio,...
Bus
Separato o
sovrapposto
alla
distribuzione
di energia?
Quale?
•BACnet
•KNX (Konnex)
•LonWorks
•ZigBee
•Ethernet
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Building Energy Management System (BEMS)
Lo schema di un BEMS moderno è costituito da
una rete principale e sottoreti.
L’edificio viene controllato per mezzo di sottoreti
(BUS) con protocolli proprietari sviluppati a livello
di ciascun piano dell’edificio.
Questa struttura consente di identificare ciascun
impianto con un indirizzo IP.
Building Energy Management System (BEMS)
• In genere si ricorre a protocolli ben
documentati e affidabili (Konnex, Lonworks
ecc.)
• È necessario che questi BUS locali siano messi
in grado di comunicare con il supervisore
centrale,inviando informazioni e ricevendo
input.
• Ogni BUS di piano viene connesso con la rete
BACnet/IP per mezzo di un BACnet router.
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Protocolli tecnologici automazione: BACnet
BACnet stà per Building
Automation and Control
network.
BACnet è un vero, protocollo di comunicazione
aperto non-proprietario concepito da un consorzio
di costruttori e sviluppatori di building management
systems.
BACnet è lo Standard ANSI/ASHRAE 135- 1995, adottato e
sviluppato dall’American National Standards Institute (ANSI)
American Society of Heating Refrigeration and AirConditioning Engineers (ASHRAE).
Protocolli tecnologici automazione: KNX
KNX, è nato con lo scopo
di realizzare e promuovere
uno "standard unico" per
applicazioni di Home e
Building Automation.
I componenti, realizzati da costruttori diversi,
vengono garantiti, dopo una procedura di
certificazione operata dall'associazione Konnex,
per essere interoperabili, cioè per funzionare
correttamente senza dover realizzare interfacce.
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Protocolli tecnologici automazione: KNX
Lo standard KNX offre i seguenti mezzi
trasmissivi:
•
Doppino ritorto (Twisted pair, type 0 e 1)
•
Modulazione su rete elettrica (powerline) a
110 Khz e 132 Khz
•
Radio Frequenza a 868 Mhz
KNX è stato pensato per diventare un marchio di
qualità ed aiutare i consumatori ad orientarsi
nell'offerta di componenti per la domotica/BA.
Protocolli tecnologici automazione: LonWorks
La tecnologia LonWorks, da
costituisce una piattaforma completa, indipendente
dal tipo di media scelto ed aperta, per la gestione di
dispositivi connessi in rete.
I protocolli possono essere implementati da chiunque
su ogni tipo di processore senza riconoscimento di
royalities: i prodotti che seguono le linee guida
LonWorks per l'interoperabilità, possono dopo una
fase di test fare uso del logo LonWorks.
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Protocolli tecnologici automazione: LonWorks
Protocolli tecnologici automazione: LonWorks
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Protocolli tecnologici automazione: ZigBee
Il protocollo ZigBee 802.11.4, sviluppato da
è stato definito allo scopo di supportare reti di oggetti a costi e
consumi energetici molto minori rispetto ad altri protocolli
wireless.
Caratterizzato da una velocità di trasferimento dei dati
relativamente bassa (28 Kbyte), ha però interessanti
caratteristiche di sicurezza e la possibilità di collegare tra loro
un alto numero di unità, cosa che lo rende particolarmente
adatto a funzionalità di controllo, come nel campo della
Domotica: è stato infatti concepito per essere integrato negli
oggetti di uso comune.
Si tratta di uno standard aperto, cosa che dovrebbe garantirne
una buona diffusione.
Ethernet
Lo standard Ethernet, noto anche come IEEE 802.3, è nato
per condividere e collegare tra loro, in modo semplice ed
efficiente, dispositivi e risorse di rete. I protocolli utilizzati
permettono un transito di dati con velocità comprese tra
1Mb/s ed 1Gb/s, utilizzando cavi coassiali (ora poco usati),
doppino intrecciato (cavi Cat. 5 e 6), fibra ottica.
Diffusosi enormemente anche grazie alla crescita di Internet,
è diventato il protocollo più utilizzato in applicazioni - reti in
ambienti office, ma ha avuto una buona diffusione anche in
campo industriale, grazie alla sua economicità ed affidabilità,
dove è utilizzato per il controllo e monitoraggio di impianti e
sistemi.
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Applicazioni Domotica e Building Automation
Applicazioni Domotica e Building Automation
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Applicazioni Domotica e Building Automation
Applicazioni Domotica e Building Automation
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Applicazioni Domotica e Building Automation
Applicazioni Domotica e Building Automation
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Applicazioni Domotica e Building Automation
Efficienza di gestione e risparmio energetico
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Efficienza di gestione e risparmio energetico
Tipologia Edificio /
Locale
Uffici
Sale di lettura
Scuole
Ospedali
Hotel
Ristoranti
Negozi / Grossisti
Riscaldamento / Raffrescamento in Edifici non Residenziali
Classi e Fattori di efficienza BAC/HBES
Risparmio adottando le Classi B e A al posto
di C o D
D
C
B
A
Senza
Automazione Automazione
Alta
Risparmio Risparmio Risparmio Risparmio
automazione
Standard
Avanzata
Efficienza B/C
B/D
A/C
A/D
1,51
1,00
0,80
0,70
20%
47%
30%
54%
1,24
1,00
0,75
0,50
25%
40%
50%
60%
1,20
1,00
0,88
0,80
12%
27%
20%
33%
1,31
1,00
0,91
0,86
9%
31%
14%
34%
1,31
1,00
0,75
0,68
25%
43%
32%
48%
1,23
1,00
0,77
0,68
23%
37%
32%
45%
1,56
1,00
0,73
0,60
27%
53%
40%
62%
Riscaldamento / Raffrescamento in Edifici Residenziali
Case monofamiliari
Appartamenti in
condominio
Atri residenziali
1,10
1,00
0,88
0,81
12%
20%
19%
26%
Fonte: www.anie.it
Analisi economica
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Mercato Domotica e Building Automation
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