L’automazione Industriale Rende “Intelligenti”
Smart Building: Gestione Intelligente e Sostenibile dell’Edificio
28 Ottobre 2015
Sala Verdi
SAVE – Veronafiere
Riconoscimento di 3 CFP al presente evento è stato autorizzato dal Consiglio Nazionale degli Ingegneri
Obiettivi
Nell’ambito della Mostra Convegno SAVE, ANIPLA organizza un convegno (il settimo di una serie iniziata nel
2008) finalizzato a fare il punto della situazione sulle tecnologie emergenti per la realizzazione di un edificio
realmente smart. Ovvero, un edificio nel quale la gestione ottimale dei consumi delle utility (sottosistemi)
(energia, raffrescamento, illuminazione, acqua) è integrata con la gestione ottimale degli impianti tecnologici di
edificio (centrale termica, sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili, sistema di ventilazione, impianto
elettrico, impianto di illuminazione, rete di trasmissione dati, impianto anti-intrusione, …) sfruttando in modo
intensivo l’ICT.
Tenuto conto che la gestione e l’utilizzo degli edifici (dei settori residenziale e terziario) contribuisce per il 40%
dell’energia consumata a livello mondiale, sono evidenti i potenziali miglioramenti in termini sia di consumi
energetici sia di emissioni di CO2.
Durante il convegno, verranno discussi/illustrati case history che affronteranno tematiche relative allo sviluppo di
sistemi per la gestione integrata dei differenti impianti e servizi tecnologici, per garantire il desiderato livello di
comfort. L’obiettivo è quello di illustrare le tecnologie abilitanti emergenti che facilitano la realizzazione dei
sistemi di ottimizzazione dell’”edificio” o di insiemi di edifici (smart districts), garantendo un’efficace
interazione con la rete (la realizzazione di smart building è il prerequisito per la realizzazione di smart cities).
Coordinatore: Alberto Servida (Università di Genova, [email protected])
La partecipazione è libera.
Le iscrizioni sono aperte al link: http://www.exposave.com/preregistrazione.asp?custom=anipla1
Programma
13:50 Registrazione dei partecipanti
14:00 Apertura dei lavori
A. Servida – Università di Genova e ANIPLA
14:10 Intelligent Building: quali “forme di intelligenza” esistono nel nostro Paese?
D. Chiaroni - Energy Strategy Group, Politecnico di Milano
14:30 Interazione tra Smart Buildings e Smart Microgrids: esperienze dimostrative presso il Campus di
Savona
S. Bracco, F. Delfino e M. Rossi – Università di Genova – Campus di Savona
14:50 Green@Hospital: tecnologie di misura e ottimizzazione per l’efficienza energetica in quattro
ospedali europei
C. Cristalli - Gruppo Loccioni, Angeli di Rosora (AN)
15:10 Efficientamento energetico di edifici pubblici tramite applicazione di sistemi ICT: Progetto Smart
Build
D. Antonucci, R. Lollini – EURAC Research (BZ)
15:30 Fare efficienza energetica tramite il controllo: analisi di sensitività in presenza di incertezze
L. Ferrarini, L.A. Dao, G. Ferrari, A. Petretti – Politecnico di Milano
15:50 Il progetto Bitech di ANIE-ANIMA: l’edificio quale nodo intelligente di una rete intelligente
D. Colombo – Federazione ANIE
16:10 Edificio = Processo: BIM e PPLM
F. Gorla – Paneutec (MI), F. Pinton - Thetis (VE), S. Terzi – Politecnico di Milano
16:30 Edificio Residenziale di Murata (RSM): Gestione Integrata di Risorse Naturali e del Comfort
M. Piano – Laboratorio di Sostenibilità (Lugano, CH), N. D’Ancona – NC Design (Serravalle, RSM)
16:50 Sessione Q&A
Intelligent Building: quali “forme di intelligenza” esistono nel nostro
Paese?
D. Chiaroni
Energy&Strategy Group – Politecnico di Milano – 20156, Milano –
[email protected]
Sommario
Il tema degli edifici intelligenti così come quello delle città e delle reti intelligenti, e tutte le
relative declinazioni, nonostante sia entrato recentemente nel dibattito pubblico collegato
all’efficienza energetica rischia già di divenire una buzzword, ossia un concetto indefinito da
applicarsi un po’ a tutte le nuove (e in taluni casi vecchie) costruzioni.
Obiettivo dell’intervento è invece quello– attraverso un processo di “costruzione” della
definizione di edificio intelligente – di proporre una classificazione delle diverse “forme di
intelligenza” possibili e di valutarne le caratteristiche salienti in termini di investimenti
necessari, risparmi energetici ottenibili e tempi di rientro applicabili.
Per ciascuna delle diverse “forme di intelligenza” sarà discussa – in via preliminare – la
diffusione attuale e la possibilità di penetrazione nel mercato italiano.
Smart Building: Gestione Intelligente e Sostenibile dell’Edificio - Veronafiere – 28/10/2015
Interazione tra Smart Buildings e Smart Microgrids: esperienze
dimostrative presso il Campus di Savona
(1)
S. Bracco, F. Delfino e M. Rossi
Dipartimento di Ingegneria Navale, Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni
Università degli Studi di Genova - Campus Universitario di Savona
via Magliotto n. 2, 17100 Savona
Sommario
L’intervento sarà focalizzato sulla descrizione del progetto speciale di sviluppo nel settore
energetico denominato “Smart Energy Building” (SEB), finanziato dal Ministero
dell’Ambiente e gestito dall’Università di Genova. Tale progetto prevede la realizzazione di
un nuovo edificio eco-sostenibile presso il Campus Universitario di Savona, caratterizzato
dall’applicazione di tecniche di incremento dell’efficienza energetica in edilizia, installazione
di tecnologie di produzione di energia da fonte rinnovabile, ridotti consumi ed emissioni di
CO2 e da un sistema di building automation in grado di monitorare e controllare in tempo
reale produzioni ed assorbimenti di energia.
La palazzina, attualmente in fase di costruzione (data prevista di collaudo: luglio 2016), sarà
dotata di: un impianto fotovoltaico, un impianto solare termico per la produzione di acqua
calda sanitaria, una microturbina eolica, un impianto a pompa di calore geotermica alimentata
ad acqua di falda, un impianto a ventilazione meccanica controllata ed efficienti sistemi di
illuminazione. La caratteristica più innovativa del progetto consiste nel fatto che gli impianti
energetici installati nella palazzina saranno integrati all’interno della “Smart Polygeneration
Microgrid” (SPM), che costituisce un sistema “intelligente” ed ottimizzato per la produzione
e la distribuzione dell’energia elettrica e termica necessarie al soddisfacimento dei carichi
dell’intera struttura universitaria.
Nel corso dell’intervento verrà presentata la valutazione dell’impronta di carbonio delle
tecnologie installate nell’edifico, la quantificazione della riduzione delle emissioni di CO2 e
dei risparmi di energia primaria conseguenti alla conduzione dello Smart Energy Building
(edificio di classe A+ con impiego di impianti alimentati a fonte rinnovabile) rispetto ad un
edificio di pari volumetria, ma asservito da impianti alimentati a combustibile fossile e da
energia elettrica prelevata dalla rete. Particolare attenzione verrà infine dedicata
all’infrastruttura di automazione e comunicazione, a cui è demandata la gestione dello
scambio dati tra il “building management system” del SEB e l’“energy management system”
della SPM e l’operatività ed il corretto funzionamento delle logiche di controllo di generatori
e carichi dell’edificio.
Smart Building: Gestione Intelligente e Sostenibile dell’Edificio - Veronafiere – 28/10/2015
Green@Hospital: tecnologie di misura e ottimizzazione per l’ efficienza
energetica in quattro ospedali europei.
Cristina Cristalli
Gruppo Loccioni Angeli di Rosora (AN) [email protected]
Sommario
Gli ospedali sono grandi consumatori di energia a causa della loro operatività 24/7, dell’uso
di apparecchiature che consumano molta energia, quali ad esempio le macchine di imaging
medicale e le macchine per il trattamento dell’aria. A causa della forte domanda di energia e
la mancanza di politiche di gestione dell'energia, gli ospedali sono tra gli edifici pubblici
meno efficienti in termini di consumo di energia.
Il progetto Green @ Hospital mira ad integrare le più recenti soluzioni ICT al fine di ottenere
un significativo risparmio energetico negli edifici ospedalieri esistenti, attraverso una
migliore gestione delle risorse e la riduzione di perdite di energia. Ciò è stato ottenuto
realizzando un “Web-based Energy Management and Control Systems – Web-EMCS” che
può integrare, controllare e gestire più sistemi di controllo negli edifici. Inoltre sono stati
sviluppati sia dei modelli matematici per valutare il risparmio energetico degli edifici che
degli algoritmi per l'ottimizzazione dei consumi. Inoltre, la soluzione proposta è supportata
da strumenti di manutenzione, integrati nel Web-EMCS utili per mantenere ottimale
l'efficienza energetica dopo gli sforzi iniziali e per garantire dati affidabili in materia di
valutazione del risparmio energetico.
Nel progetto sono stati identificate e realizzate nove soluzioni di efficienza energetica,
applicate in quattro ospedali pilota. I risultati del progetto mostrano che può essere raggiunto
un risparmio generale del 15,4% applicando tali soluzioni in una tipica struttura ospedaliera. I
sottosistemi testati in ogni ospedale possono essere applicati in diverse strutture ospedialire,
ma anche in un gran numero di diversi edifici pubblici. L'elevata replicabilità delle soluzioni
proposte sia in diverse aree dello stesso ospedale che in ospedali situati in diverse aree
geografiche può portare a risultati interessanti su scala europea.
Efficientamento energetico di edifici pubblici tramite applicazione di
sistemi ICT: Progetto Smart Build.
Daniele Antonucci (1), Roberto Lollini(1)
EURAC Research – 39100 Bolzano (BZ) –
[email protected] , [email protected] ;
(1)
Sommario
Nonostante l’emanazione di leggi molto rigorose, gli edifici sono responsabili per circa il 40%
del consumo Europeo di energia primaria con significativi impatti economici, sociali ed
ambientali. Una delle soluzioni adottate per ridurre il loro consumo si basa sull’applicazione
di sistemi ICT per monitorare e migliorare le prestazioni degli edifici anche tramite
applicazioni di logiche di controllo.
Il progetto Europeo Smart Build si prefigge di ridurre il consumo energetico, i picchi di
consumo elettrico e migliorare le condizioni di comfort tramite l’applicazione di sistemi ICT
in diverse edifici pubblici (scuole, uffici, laboratori ed ospedali) situati in diverse nazioni
(Italia, Slovenia e Grecia). Questi obiettivi sono stati raggiunti tramite l’applicazione di una
metodologia dettagliata costituita da un auditing iniziale, installazione di sistemi ICT per
monitoraggio, analisi dati con individuazione delle problematiche, identificazione delle
soluzioni di controllo possibili, implementazione delle soluzioni attuabili e verifica degli
effettivi impatti dei sistemi installati.
Tale verifica ha richiesto un’analisi più approfondita, poiché la definizione della reale
richiesta energetica dell’edificio è generalmente correlata a numerosi fattori, quali: 1)la
variabilità dell’andamento delle forzanti climatiche e dei carichi interni, 2)l’eventuale
sostituzione di componenti impiantistici di bassa efficienza energetica (es. pompe di
cicrcolazione) o il semplice cambio dei parametri di controllo dell’impianto e in generale
delle regole di gestione dell’edificio.
L’utilizzo di procedure per la elaborazione dei dati (IPMVP – International Performance
Measurement and Verification Protocol) definite dalla Efficiency Valuation Organization
(EVO) insieme alla definizione di figure e metriche ha permesso di verificare il reale
consumo energetico dell’edificio con il relativo risparmio ottenuto, nonché l’efficacia dei
dispositivi installati.
I risultati hanno mostrato come i risparmi ottenibili possono variare da 20% a 40% in
funzione della destinazione d’uso dell’edificio, della tipologia di involucro e di impianto,
della tecnologia installata e dall’effettiva consapevolezza da parte degli utenti delle
problematiche energetiche dell’edificio.
A titolo esemplificativo si riporta il caso studio dell’edificio Edmund Mach dell’Istituto
Agrario di San Michele all’Adige, dove attraverso il miglioramento delle regolazione degli
impianti, la sostituzione di una pompa di circolazione a bassa efficienza energetica con una
nuova ad alta efficienza e l’installazione di un sistema BMS (Building Management System)
con controllo automatico delle valvole a tre vie dei fancoils negli uffici (in funzione della
temperatura interna e dell’occupazione), è stato possibile ottenere una riduzione dei consumi
di circa 21%. A livello economico tale risparmio ha portato ad una riduzione della spesa
annuale di poco più di 2100 euro, definendo un tempo di ritorno dell’investimento di circa 9
anni.
Un risultato migliore, dal punto di vista energetico, si è avuto nel caso studio del centro di
ricerca di CRES (Atene) situato in Grecia, dove comparando i consumi storici (2008) con gli
attuali (2015) è stato raggiunto un risparmio di circa 40%, attraverso la sostituzione della
pompa di calore e l’applicazione di soluzioni ICT simili al caso studio di San Michele
all’Adige.In questo caso la spesa annuale è stata ridotta di 500 euro, ma il costo del sistema
ICT adottato ha portato ad una valutazione del tempo di ritorno di circa 16 anni.
Smart Building: Gestione Intelligente e Sostenibile dell’Edificio - Veronafiere – 28/10/2015
Fare efficienza energetica tramite il controllo: analisi di sensitività in presenza di
incertezze
L. Ferrarini, L.A. Dao, G. Ferrari, A. Petretti – Politecnico di Milano
Dipartimento di Eletttronica, Informazione e Bioingegneria – Politecnico di Milano
Sommario
Il progetto del sistema di controllo di un generico processo si basa sulla conoscenza di un
modello che lo descriva più accuratamente possibile. I modelli matematici che vengono utilizzati
per descrivere i fenomeni che contraddistinguono il processo in questione differiscono dal
processo reale, a causa della presenza di incertezze. Tali incertezze sul modello possono essere
dettate da differenti cause. Tra queste le principali possono essere indicate in:
§ Semplificazioni nella costruzione del modello (ad esempio trascurando termini di ordine
superiore, o effettuando una riduzione di ordine);
§ Approssimazioni (ad esempio linearizzazione di sistemi non lineari);
§ Errori nella identificazione sperimentale del modello del processo;
§ Variazioni di parametri nel tempo dovuti a perturbazioni (es. deposizione di sporco sulle
superfici, usura di componenti)
§ Variazioni di condizioni operative dettate da esigenze di conduzione del processo (il caso
più comune è quello delle variazioni di portata).
Il ricorso ad un modello che presenti delle incertezze inficia le prestazioni del sistema controllato,
rendendole più o meno differenti da quelle previste in fase di progettazione del regolatore (come
ad esempio risposte troppo oscillanti o lunghi tempi di assestamento).
Una soluzione percorribile per ovviare a queste problematiche è il progetto robusto del
regolatore. Il controllo robusto è una strategia di controllo automatico dei sistemi dinamici il cui
scopo è il controllo del sistema anche in presenza di incertezze, delle quali è comunque
necessario avere una possibile stima.
Il grado di robustezza del regolatore viene analizzato attraverso l’analisi di sensitività. Tale
analisi consiste nel valutare gli effetti sui risultati conseguenti a modifiche nei valori dei
parametri che definisco il modello.
Il lavoro presentato descrive l’analisi di sensitività del sistema di controllo della temperatura di
un edificio climatizzato con pannelli radianti a pavimento. Un modello del comportamento
dinamico del sistema è stato ricavato a partire da dati sperimentali. Le incertezze analizzate
riguardano la costante di tempo e il guadagno della funzione di trasferimento del modello
identificato. Inoltre è stato studiato il comportamento del sistema in anello chiuso in relazione alla
variazione della taratura del regolatore sintetizzato (controllo PI). L’analisi presentata è stata
svolta variando sia singolarmente che contemporaneamente i valori di incertezza sui parametri di
modello e del regolatore.
Smart Building: Gestione Intelligente e Sostenibile dell’Edificio - Veronafiere – 28/10/2015
Il Progetto Bitech di ANIE-ANIMA: l'edificio quale nodo intelligente di
una rete intelligente
D.Colombo ,
Federazione ANIE – 20158 Milano – [email protected]
Nella consapevolezza che il mercato richiede sempre più soluzioni complessive di sistema,
ANIE, Federazione nazionale imprese elettrotecniche ed elettroniche, ed ANIMA,
Federazione delle Associazioni Nazionali dell'Industria Meccanica varia e affine, hanno dato
vita al progetto congiunto BITECH, Building Intelligent Technology, che si propone di:
evidenziare il ruolo centrale delle tecnologie impiantistiche nell’edificio moderno;
sottolineare il valore crescente dell’integrazione funzionale nell’evoluzione smart degli
edifici;
contribuire a definire policy sostenibili per il new building e la riqualificazione
dell’installato esistente, secondo criteri di efficienza energetica, sicurezza, fruibilità e
comfort, interconnessione;
potenziare il valore dell’edificio quale «nodo intelligente» di una «rete intelligente»
(smart building in smart city)
ANIE ed ANIMA all’interno del Sistema Confindustria danno voce a un’ampia base di
piccole, medie e grandi aziende e le due Federazioni rappresentano 96 miliardi di fatturato
aggregato, pari al 6,2% del PIL Italiano, e 610mila addetti. Sono comparti manifatturieri con
alta propensione all’export tanto che oltre il 53% del fatturato è realizzato oltreconfine.
Oggi è mecessario studiare il sistema “edificio-impianto” in maniera puntuale: non basta
progettare correttamente l’involucro, serve progettare e dimensionare opportunamente gli
impianti; per questo il Progetto BITECH si è prefisso di:
- evidenziare che le Soluzioni Tecnologiche e Impiantistiche dell’edificio attualmente
costituiscono i reali elementi di valorizzazione del building sia per la dinamicità sia per la
flessibilità tipica delle tecnologie stesse;
- ricercare un Linguaggio Comune per far “dialogare” le tecnologie dell’edificio tutte
assieme, contemporaneamente, per essere in grado di modulare le diverse funzioni e calibrare
il singolo intervento tecnologico in sinergia con tutti gli altri impianti e apparecchi
dell’edifico;
- tendere con decisione verso nuovi livelli di efficienza energetica: i singoli prodotti e
impianti aggregati in un unico contesto edilizio non riescono oggi a integrarsi perfettamente,
limitando la massima potenzialità che potrebbero raggiungere.
1
Smart Building: Gestione Intelligente e Sostenibile dell’Edificio - Veronafiere – 28/10/2015
Edificio = Processo: BIM e PPLM
F. Gorla (1), F. Pinton (2) e S. Terzi (3)
(1)
Paneutec S.r.L.– 20146 Milano
(2)
Thetis S.p.A.– 30122 Venezia
(3)
Politecnico di Milano – 20100 Milano
Sommario
BIM, Building Information Modelling e PPLM, Process & Product Lifecycle Management,
affrontano rispettivamente edifici e processi/prodotti.
Nel PPLM ci si focalizza
maggiormente sugli aspetti di congruità impiantistica, mentre nel BIM più sugli aspetti di
integrazione architetturale.
Apparentemente distinti, vi sono tuttavia numerosi punti in comune, soprattutto se ci si
discosta dal momento concettuale iniziale, proprio della progettazione, per prendere in
considerazione l’ingegneria, cioè la fase di confronto col mercato, ai fini di mettere a punto,
iterativamente, soluzioni compatibili con le tecnologie accessibili e con i requisiti di progetto.
In entrambi PPLM e BIM è fondamentale una rappresentazione per schemi (grafici, tabelle,
etc) di un database unitario che si sviluppi, durante le fasi del ciclo di vita, mediante
un’ingegneria incrementale. Esso costituisce quel modello di riferimento capace di
formalizzare, consolidare e mantenere la conoscenza e di agevolare l’ingegneria in quanto
singola sorgente di informazione ed analisi per le attività multidisciplinari dei progetti.
Smart Building: Edificio residenziale di Murata (RSM). Gestione integrata
di risorse naturali e del comfort
(1)
M. Piano(1), N. D'Ancona
(2)
Laboratorio della Sostenibilità (Lugano, CH) - [email protected]
(2)
NC Design (Serravalle, RSM) – [email protected]
Sommario
L'applicazione sperimentale di Murata nasce dalla necessità di sviluppare un progetto
applicativo sperimentale che valorizzi le risorse finalizzandole, anche attraverso sistemi di
controllo BACS, all'efficientamento energetico e al confort. Un progetto che persegue
l'obbiettivo di realizzare un sistema virtuale in grado di supportare le fasi progettuali e
realizzative per, in seguito, funzionare per il suo continuo monitoraggio. Il sistema di
supervisione dell'organismo edilizio che, sulla base dell'ingente mole di dati costantemente
raccolti, pianificherà il funzionamento degli impianti, anche attraverso sistemi previsionali,
valorizzando le risorse disponibili, quali la circolazione dell'aria, ai fini del confort termo
igrometrico, l'utilizzo razionale delle acque ed il consumo intelligente dell’energia elettrica.
Tutto ciò è possibile solo attraverso l’adozione dei principi e delle relative applicazioni della
Domotica in generale e della BACS in particolare.
Sin dalle sue origini, l'obbiettivo principale della Domotica, e della BACS (Building
Automation and Control System), è stato quello di trasformare un mero contenitore di mattoni
in un “ORGANISMO” al servizio dei suoi utenti, in grado di adeguarsi al mutare delle loro
esigenze (invecchiamento, evoluzione delle tecnologie, efficienza energetica,
interfacciamento con infrastrutture esterne, ecc.): un'ambizione fortemente ostata
dall'invasività dei mezzi trasmissivi e dai modelli costruttivi.
Il know-how sviluppato nell’ambito delle attività del Laboratorio della Sostenibilità, in
collaborazione con le più grandi industrie del settore e le principali università europee,
possono divenire applicabili sia in edifici esistenti che nelle nuove costruzioni, consentendo
di realizzare, al tempo stesso, un'innovativa edilizia, competitiva, efficiente e dotata delle
infrastrutture necessarie ad assistere gli utenti in tutte le sue esigenze, attuali e future, senza
dover intervenire in modo invasivo. Tutto ciò è realizzabile attraverso la produzione di
innovative pareti e solai “intelligenti”, rispondenti alle più elevate esigenze di sismicità,
trasmittanza e acustica. L’intelligenza è conferita dall’integrazione sia di un'evoluta
impiantistica termica ed elettrica (open bus) sia di moduli wi-fi (embedded) in grado di
connettere e controllare ogni attuale e futuro componente, attraverso qualsiasi interfaccia
utente: dal pannello locale allo smart phone, dal telecomando a specialistiche interfacce per
utenze con disabilità diverse.
Una nuova edilizia che coniuga l'ottimizzazione di costi e tempi con l'eccellenza realizzativa
e l'evoluzione dell'edificio.
