Norma base CEI 64-8 Parte 8-1

NORMA BASE CEI 64-8 PARTE 8-1
Accorgimenti e raccomandazioni necessarie all'esecuzione di un
progetto di impianto elettrico mettendo in risalto l’efficienza
energetica
Voltimum Italia s.r.l.
Indice
Efficienza energetica negli impianti elettrici ...................................................................... 4
1. Localizzazione dei quadri elettrici ................................................................................. 5
2. Sezione economica del cavo ......................................................................................... 6
3. Armoniche .................................................................................................................... 6
4. Efficienza del trasformatore ......................................................................................... 7
5. Correzione del fattore di potenza ................................................................................. 7
6. Sistema di gestione dei carichi ...................................................................................... 7
7. Criteri di intervento per migliorare l’efficienza energetica ........................................... 8
1. Illuminazione ............................................................................................................. 8
2. Sistemi di azionamento dei motori elettrici ............................................................... 9
8. Conclusioni ................................................................................................................... 9
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelate dal diritto d’autore e possono essere usate solo in conformità alle norme
vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel documento sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati
con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina
qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Efficienza energetica negli impianti elettrici
A partire dal 1 novembre 2016 è in vigore la nuova Parte 8-1 della Norma base 64-8 per impianti elettrici
utilizzatori di bassa tensione fino a 1000 V in corrente alternata e 1500 V in corrente continua, “Efficienza
energetica degli impianti elettrici” tratta gli accorgimenti e le raccomandazioni necessarie alla esecuzione di
un progetto di impianto elettrico mettendo in risalto l’efficienza energetica al fine di ottenere la migliore
qualità del servizio con il minor consumo di energia possibile sia per i nuovi edifici che per la ristrutturazione
e riqualificazione energetica di quelli esistenti. Il crescente consumo di energia elettrica e la sua utilizzazione
in modo sostenibile sono state oggetto di discussioni e accordi a livello nazionale e internazionale; infatti ci
troviamo di fronte a numerose sfide per garantire uno sviluppo basato su misure che mirano alla fornitura di
energia sostenibile, ottimizzando l'uso delle risorse naturali. In questo modo, l'efficienza, si presenta come
una delle soluzioni che aggiungono ulteriori vantaggi, sia in termini ambientali che in diritti economici e
sociali. Pertanto, l'efficienza energetica può essere definita come una attività tecnico-economico, che mira a
fornire un uso ottimale delle materie prime fornite dalla natura.
In particolare la Norma individua quattro settori in cui sviluppare una metodologia specifica di realizzazione
dell’efficienza energetica:




abitazioni Edifici residenziali (abitazioni)
Edifici commerciali (es. uffici, vendita, distribuzione, pubblici, banche, alberghi)
Edifici industriali (es. fabbriche, officine, centri di distribuzione)
Infrastruttura (es. aeroporti, strutture portuali, strutture per il trasporto)
Al paragrafo 6 della Norma vengono indicati le prescrizioni e raccomandazioni relative al progetto, tra le quali
si citano







posizione del trasformatore e del quadro di potenza;
sezione dei conduttori
Inoltre vengono indicati anche parametri su cui intervenire per migliorare l’efficienza energetica ad
esempio
apparecchi utilizzatori (motori, illuminazione);
il punto di lavoro del trasformatore
fattore di potenza
armoniche
L'efficienza energetica ci permette di ridurre l'energia consumata per produrre beni e fornire servizi, senza che
la qualità sia interessata. È, quindi, un criterio che dovrebbe essere perseguito in ogni organizzazione operativa
in ogni ente pubblico o privato e in ogni cittadino per realizzare un mondo più sostenibile.
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1.
Localizzazione dei quadri elettrici
I quadri elettrici terminali e i quadri di distribuzione devono essere posizionati preferibilmente al centro
dell'impianto, definito come il punto o la regione in cui si concentrano la maggior parte delle grandi
potenze. Considerando il solo aspetto del dimensionamento elettrico dei circuiti, questa affermazione è
valida. Se il quadro è situato in corrispondenza del punto centrale dei carichi a cui serve, prendendo in
considerazione le singole potenze dei carichi e le loro distanze rispetto al quadro, è possibile ottenere
una ragionevole economia nei conduttori, considerando che devono essere ridotte le lunghezze dei
circuiti terminali, riducendo di conseguenza le cadute di tensione ed eventualmente, la sezione dei
conduttori.
Per trovare il centro di carico di un impianto elettrico contenente 'n' carichi di potenza P1, P2,...,Pn si
utilizza il metodo del baricentro. Il baricentro dei carichi è il punto X e Y calcolato dalle espressioni
indicate in Fig. 1. Tuttavia, la posizione dei quadri elettrici devono soddisfare anche altri criteri come la
facilità di accesso, funzionalità e sicurezza che dovrebbero essere considerate nel loro insieme al fine di
ottenere la soluzione migliore.
Ovviamente, il concetto di centro di carico può essere applicato per l'intero impianto o a settori. Nel
primo caso è utile ad esempio per definire la posizione ideale del quadro generale di BT in un impianto
alimentato direttamente dalla rete pubblica su BT; o la cabina elettrica, nel caso di alimentazione in MT
e AT; o, ancora, un generatore, qualunque sia la tensione a servizio delle utenze. Il secondo caso si
riferisce a installazioni estese, verticali o orizzontali, per il fatto che il criterio migliore di alimentazione
elettrica è la divisione dei carichi in settori e sottosettori e così via, creando più quadri elettrici.
X=
Y=
𝑋1 ∙ 𝑃1 + 𝑋2 ∙𝑃2 +𝑋3 ∙𝑃3 +..+ 𝑋𝑛 ∙𝑃𝑛
𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3 + ….𝑃𝑛
𝑌1 ∙ 𝑃1 + 𝑌2 ∙𝑃2 +𝑌3 ∙𝑃3 +..+ 𝑌𝑛 ∙𝑃𝑛
𝑃1 + 𝑃2 + 𝑃3 + ….𝑃𝑛
Fig. 1 Calcolo del centro di carico
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2.
Sezione economica del cavo
In una rete elettrica a bassa tensione un aspetto più importante è la parte economica; tuttavia occorre
considerare che prima dobbiamo osservare se tutte le condizioni di carattere tecnico inerenti al
dimensionamento sono state soddisfatte; prima di tutto verificare la condizione di riscaldamento.
Soddisfatta tale condizione potremmo ottenere una determinata sezione di cavo, la quale può o non può
essere aumentata secondo il requisito e il soddisfacimento delle condizioni della caduta di tensione e
protezione da sovracorrente.
Così, la selezione della sezione influenza i costi di investimento in base a una maggiore o minore sezione
del cavo; il costo aumenta con l'aumento della sezione del cavo. D'altro canto, non possiamo in una rete
di bassa tensione solo analizzare i costi di investimento, ma dobbiamo anche tener conto dei costi di
esercizio. Questi costi sono associati con le perdite per effetto Joule, i quali dipendono dalla resistenza
dei conduttori, la quale è decrescente con l'aumento della sezione. I costi di investimento sono
normalmente a carico del richiedente dell'installazione, mentre i costi operativi sono normalmente a
carico del proprietario dell'impianto.
Tenendo conto dei due costi già menzionati, è possibile identificare un valore di sezione più economico
nel senso che l'uso di questo valore comporta una minimizzazione del costo totale associato con
l'installazione. Pertanto, quando analizziamo l'aspetto economico, più specificamente in relazione alla
sezione del cavo utilizzato occorre prendere in considerazione non solo gli aspetti pertinenti con gli
investimenti, che riguarda la scelta di un valore inferiore a condizione che siano conformi con le
condizioni tecniche, ma dobbiamo concentrare la nostra azione sul contenimento dei costi a lungo
termine, perché a volte un costo più elevato degli investimenti può significare un minore costo di
funzionamento e perdite minori per effetto Joule, e così nel corso degli anni a venire a compensare il
maggior costo iniziale.
3.
Armoniche
Le correnti armoniche sono definiti come quelli le cui frequenze sono multipli della frequenza
fondamentale del potere (50 Hz). Questi flussi distorti, originati da carichi non lineari, si sovrappongono
con la componente fondamentale, dando luogo a correnti non sinusoidali. I problemi causati dalle
armoniche sono molto diverse e variano a seconda dell'elemento dell'installazione: sovraccarico del
conduttore, misure errate in apparecchiature di misurazione, il surriscaldamento dei trasformatori e
condensatori, le perdite termiche, scatti irregolari di dispositivi di protezione, guasti nelle
apparecchiature, malfunzionamento delle apparecchiature di controllo, ecc. Le soluzioni per ridurre al
minimo le frequenze delle armoniche varie, anche se il più comune è l'uso di filtri attivi o passivi.
La riduzione dei consumi di energia possono essere fino al 30%.
L'uso di filtri per l'eliminazione delle armoniche riduce i sovraccarichi, il surriscaldamento e le perdite
termiche.
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4.
Efficienza del trasformatore
Vi è una qualche possibilità di ottenere un risparmio di energia elettrica al momento di effettuare la
selezione dei trasformatori più adatta alle esigenze reali. Ciò è dovuto al fatto che alcuni "esperti"
nell'area di ingegneria elettrica non considerano gli aspetti fondamentali dell'efficienza energetica nelle
istanze di selezione dei trasformatori.
Trasformatori di distribuzione sono presenti in tutti gli impianti industriali e commerciali. Essi
rimangono connessi costantemente e poche informazioni si hanno circa i loro rendimenti, forse perché
c'è poca interazione con l'utente con queste macchine.
L'efficienza del trasformatore dipende dalla potenza del carico che si collega, dal fattore di potenza e
dalle perdite inerenti al trasformatore (vuoto e pieno carico). Questa efficienza non sarà costante per
tutti i gradi di carico collegati, e raggiungerà la sua massima efficienza in un grado di carichi in modo
tale che le perdite a vuoto siano pari alle perdite a pieno carico circa al 70% del carico
massimo.
Per cui la stima del grado di carico del trasformatore, ci consente di sapere la migliore opzione di scelta,
la quale, non passerà solo dal prezzo di acquisto, ma anche i costi di gestione, che dopo un paio di mesi
di funzionamento possono superare l'ordine del prezzo di acquisto del trasformatore.
5.
Correzione del fattore di potenza
La consapevolezza dei consumatori per la compensazione dell’energia reattiva è essenziale per il
miglioramento del funzionamento del sistema, avente come obiettivi il miglioramento della qualità
dell'offerta di potenza, riduzione di perdite e riducendo i rischi di restrizioni per la crescita del mercato.
Per il consumatore, il dimensionamento e il corretto funzionamento delle apparecchiature, nonché la
corretta installazione di compensazione reattiva, accanto ai grandi carichi induttivi (motori,
trasformatori ecc.), riduce la circolazione del reattivo nei loro impianti e nell’ impianto elettrico,
permettendo la riduzione delle perdite elettriche, la diminuzione della fluttuazione di tensione, fornendo
un miglioramento della qualità dell'energia.
6.
Sistema di gestione dei carichi
In fase di progetto la norma indica l’individuazione delle così dette maglie ovvero delle zone, individuate
in accordo con il committente, costituite da un gruppo di apparecchiature elettriche alimentate da uno o
più circuiti dell’impianto elettrico per una o più zone comprendenti uno o più servizi ai fini
dell’efficienza energetica.
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I sistemi domotici, per esempio, consentono elevati risparmi di combustibile grazie ai sistemi di
controllo di condizionamento, come termostati che regolano la temperatura dell’ambiente in funzione
della variazione della temperatura esterna, ora del giorno, della zona o la presenza di persone. Inoltre, il
controllo o la sequenza della messa in servizio dei carichi, nei momenti in cui il prezzo dell'energia è
più basso, contribuisce al risparmio di consumo di energia elettrica, nonché la rilevazione e la gestione
dei consumi dei carichi " in standby " o programmando la disconnessione dei circuiti non prioritari prima
di raggiungere la potenza contrattuale.
In aggiunta, il monitoraggio della qualità dell'alimentazione consente la comunicazione delle
informazioni al fornitore di elettricità in remoto, migliorando così il funzionamento complessivo del
sistema di distribuzione elettrica e regolare con più precisione i modelli di produzione alle abitudini di
consumo.
7.
Criteri di intervento per migliorare l’efficienza energetica
Per migliorare l’efficienza energetica la Norma indica alcune possibilità di intervento:
1.
Illuminazione
L’efficienza energetica di illuminazione è direttamente legata alla efficienza del tipo di lampada
utilizzato nel progetto e il modo in cui utilizziamo durante il giorno.
Per ottenere un impiego efficiente di energia nella zona da illuminare, è possibile utilizzare le
tecnologie per ogni specifica zona di lavoro, come ad esempio sensori di presenza, fotocellule, tra
gli altri.
Il sensore di presenza sono dispositivi che funzionano con un circuito elettronico in un involucro
di plastica, in cui vi è un contatore di tempo, sensore di calore o alla presenza. Si installa
l'apparecchiatura in un luogo particolare dove è possibile coprire l'intera area che si desidera
controllare. Una volta installato, ci sarà una messa a punto per ottenere le migliori prestazioni
possibili.
Essendo un dispositivo che funziona direttamente legato alla temperatura, sarà rilevato chiunque
passando davanti questa installazione, che innescando la lampada si accenderà entro il tempo
prestabilito dal programma di installazione. Ci sono due tipi di sensori di movimento nel mercato
dell'illuminazione: tipo infrarossi e tipo ad ultrasuoni. Si possono trovare entrambe le tecnologie
in un unico prodotto.
Il relè fotoelettrico, noto anche come fotocellula, è un dispositivo di controllo che mira a illuminare
e a spegnere un circuito di illuminazione o anche di una singola lampada. Questo permette che
una lampada viene attivata automaticamente quando l'ambiente in questione ha un basso livello di
luce desiderata, per esempio, di sera e si spegne automaticamente quando si ha il livello di
illuminazione sufficiente, per esempio, all'alba.
L’interruttore con accesso remoto ci dà la possibilità di collegare, scollegare e controllare
l'intensità della luce. L'interruttore dispone di un sensore intelligente che rileva i raggi infrarossi e
regola l'illuminazione ambientale come necessario. Questa tecnologia offre un maggiore risparmio
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energetico e senza l'uso incontrollato di energia in diversi punti del luogo, come i corridoi,
scantinati o luoghi senza circolazione di persone.
2.
Sistemi di azionamento dei motori elettrici
L' importanza di recente dedicato ai motori elettrici ha la sua origine, anche nell'aumento dei costi
energetici. Il risultato di questa importanza, e che sono stati sviluppati i motori ad altro rendimento.
Rispetto ai motori standard questi hanno, in aggiunta al miglioramento del rendimento un fattore
di potenza superiore. In termini di costi di acquisto mentre è vero che non vi sono differenze
significative in termini di investimenti nell'acquisizione di motori elettrici in accordo con le classi
di rendimento, è anche vero che la più grande e la più significativa percentuale del costo di un
motore elettrico è il consumo di energia elettrica per tutta la loro vita utile. Ora, in questo modo,
l'acquisto di motori ad alto rendimento di classe IE2 o IE3 sostiene, in scenari di utilizzo
industriale con una grande quantità di ore in un rapido ammortamento. Per quanto riguarda il
controllo di motori elettrici, divenne un uso diffuso dei variatori elettronici di velocità nel settore.
Infatti, il suo utilizzo consente di adattare l'impiego di motori elettrici alle reali esigenze. Poichè
la velocità dei motori a induzione è determinata dalla frequenza della tensione di alimentazione
mediante il relativo numero di poli e di fattore di carico, è chiaro che agendo nella frequenza della
tensione di alimentazione ci permette di regolare la velocità dei motori senza fare affidamento
sull'impiego di dispositivi meccanici.
8.
Conclusioni
In base alle misure realizzate per il miglioramento dell’efficienze energetica di cui all’allegato B della
norma 64-8/8-1 vengono definite 5 classi di efficienza, di cui la classe 4 e considerata la più elevata,
(EIEC4 impianto ad efficienza ottimizzata), dette le Classi di efficienza dell’impianto elettrico EIEC
mentre la EIEC0, impianto ad efficienza molto bassa, equivale a nessun provvedimento adottato.
In definitiva, possiamo dire che oggi per rimanere competitivi e per soddisfare le più recenti normative
ambientali, la ricerca per l'efficienza energetica non è più un'opzione da valutare, ma si tratta di qualcosa
di essenziale e assolutamente necessario. Inoltre, dobbiamo considerare che si dovrebbe sviluppare un
piano specifico in cui vengono definiti gli obiettivi da raggiungere e la strategia da seguire e in cui anche
l'installazione di un sistema di supervisione e di automazione saranno alla base per il successo
desiderato.
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