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EN15232 per la domotica e l’automazione

dell’edificio.Soluzioni KNX per

l’efficienza energetica

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Quanta Energia …… !

Consumi di energia in MILIONI di TEP (2010)1 TEP = energia prodotta con una tonnellata di petrolio

12.000

1.730170

Il consumo energetico del pianeta è in forte aumento:

• 1,4 TEP = consumo energetico medio annuo cittadino europeo anni ’60

• 1,4 TEP = consumo energetico medio annuo pro-capite oggi (per tutto il pianeta)

Fonti energetiche:(rif. produzione mondiale)

• 87%: non rinnovabili, combustibili fossili

• 5,2%: nucleare

• 7,8% rinnovabili (idroelettrico, solare, geotermico)

Il carbone copre il 30% del fabbisogno, dove largamente impiegato (CINA) crea notevoli problemi di inquinamento.

Fonte

: B

P s

tatis

ticalr

evi

ew

of

World E

nerg

y, J

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2011

I consumi nel mondo

3

Quanta Energia …… !

Il trend dei consumi energetici è sostenibile ? No, è necessario ridurli !

Fonte

: B

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World E

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y, J

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2011

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I consumi nazionali

Energia impiegata ad uso civile (resid. + terz.)

• Comunità Europea: 40%

• Italia: 35%di cui

• Residenziale: 70% [69% risc/raffr, 18% usi elettrici ]

• Terziario: 30% [53% risc/raffr, 30% usi elettrici ]

Sia per il residenziale che per il terziario riscaldamento e raffrescamento e usi elettrici sono le voci di consumo più importanti sulle quali agire per ridurre consumi e spesa

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La norma europea EN15232

Norma:Europea: CEN / UNI EN15232(Guida Tecnica CEI 205-18)

Titolo:“Energy performance of buildings - Impact of Building Automation, Controls and Building Management”

“Prestazione energetica degli edifici – influenza dell’automazione, del controllo e della gestione diedificio”

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La norma europea EN15232

Classi di efficienza energetica

• Classe D “Non energy efficient”Impianti senza automazione, energeticamente non efficienti

• Classe C “Standard”Impianti con automazione realizzata con sistemi tradizionali o bus con funzioni di base

• Classe B “Advanced”Impianti con automazione realizzata con sistemi bus e funzionidi coordinamento centralizzato

• Classe A “High Energy Perfomance”Come Classe B, ma con livelli di precisione e completezza del controllo automatico tali da garantire elevate prestazioni energetiche all’impianto

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La norma europea EN15232

Funzioni di automazione e requisiti minimi per le Classi di Efficienza Energetica

• Funzioni di automazione• Controllo riscaldamento, raffrescamento• Controllo della ventilazione e del condizionamento• Controllo illuminazione• Controllo schermature solari

• Per ogni funzione sono definiti diversi livelli dicomplessità in funzione della classe di efficienzaenergetica

• Un sistema di automazione è di una determinataClasse di Efficienza Energetica se tutte le funzioni cheimplementa appartengono a tale classe

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La norma europea EN15232

Tabella di classificazione (dalla norma)

Per ogni funzione (ad es. Controllo di Emissione) sono definiti differenti livelli di prestazione che danno accesso alle diverse Classi A, B, C e D.

estratta dalla lista delle funzioni e requisiti minimi per le classi di efficienza

D C B A D C B A

0 Nessun controllo automatico

1 Controllo automatico centralizzato

2 Controllo automatico in ogni zona

3 Controllo automatico in ogni zona con comunicazione

4Controllo automatico in ogni zona con controllo presenza e

con comunicazione

Residenziale Non residenziale

Definizione delle Classi

Controllo dell'emissione

CONTROLLO RISCALDAMENTO

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La norma europea EN15232

Tabella di classificazione (dalla norma)

D C B A D C B A

5

5.1

0 Interruttore manuale ON/OFF

1 Interruttore manuale ON/OFF + spegnimento automatico

2 Rilevamento presenza

5.2

0 Manuale

1 Automatico

6

0 Controllo manuale

1 Funzionamento motorizzato con controllo manuale

2 Funzionamento motorizzato con controllo automatico

3 Controllo combinato illuminazione/HVAC/schermature solari

Per la protezione contro l'abbagliamento e il sovrariscaldamento

CONTROLLO LUCE DIURNA

CONTROLLO SCHERMATURE SOLARI

Definizione delle Classi

Residenziale Non residenziale

CONTROLLO ILLUMINAZIONE

CONTROLLO PRESENZA

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Esempio funzione Classe ADalla EN15232 : riscaldamento – Controllo di emissione

Schema di realizzazione della funzione con prodotti KNX:

BUS KNX

Int. contattiKNX

Sens. PresenzaKNX

AttuatoreKNX

TermostatoKNX

La funzione prevede:• controllo della temperatura di ogni locale• interruzione riscaldamento (o in stato di basso consumo) in caso di assenza

persone o apertura serramenti esterni.

Supervisorecontrollo coordinato

di tutte le zone(software per PC o Web server)

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20°

OFF

ON

Controllo tradizionale a 2 punti:

• La richiesta di energia è determinata secondo un intervallo di isteresi fisso attorno al set-point

• Si hanno sovra/sotto elongazioni vs set-point, con grossi sprechi di energia

Controllo PI- PWM:

• La richiesta di energia è calcolata in funzione della distanza dal set-point

• Non si hanno sovra/sotto elongazioni della temperatura vs set-point, non si hanno sprechi di energia

Esempio – controllo riscaldamento/raffrescamento

Precisione del controllo:come può migliorare l’efficienza

20°

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BUS KNX

Sens. Presenza concontrollo luminosità

KNX

DimmerKNX

PulsantiKNX

La funzione prevede:• accensione manuale da pulsanti.• regolazione della luminosità delle lampade in base alla luce proveniente

dall’esterno.• spegnimento manuale o comunque automaticamente entro 5 minuti tracorsi

dall’ultima rilevazione di presenza.

Schema di realizzazione della funzione con prodotti KNX:

Esempio funzione Classe ADalla EN15232 : Controllo illuminazione

TouchKNX

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• Richiesta minima di energia per soddisfare il livello di illuminamento stabilito

• Controllo adattativo all’interno dello stesso ambiente

Esempio – controllo illuminazione

Precisione del controllo:come può migliorare l’efficienza?

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La norma europea EN15232

Metodi per il calcolo del risparmio energetico

• Metodo DIRETTOProcedura di calcolo analitica utilizzabile solo quando il sistemaè completamente noto: involucro edificio, funzioni di controllo/comando/gestione dell’automazione, etc.

• Metodo dei “BAC Factors”Procedura di calcolo su base statistica, consente di fare unastima con un ottima approssimazione

Utile sia nella fase iniziale di progetto che nella fase di verifica.

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La norma europea EN15232

Metodo dei “BAC Factors”: dettagli

• Che cosa consente di stimare:Impatto dell’automazione di edificio sul risparmio energeticoconseguibile

• Come è stato messo a punto:Simulazioni su un locale standard di riferimento considerando tempi di occupazione, profilo utente, tempo atmosferico, esposizione solare, etc.

• Come si utilizza:Tabelle con fattori di efficienza (BAC Factors) che, in funzionedella tipologia d’uso dell’edificio e della Classe di Efficienzadell’automazione forniscono il risparmio energetico conseguibile

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La norma europea EN15232

Tabelle BAC Factors

Consumo risc./raffresc.

esempio UFFICI:

• da Classe D a C -34%

• da Classe D a B -47%

• da Classe D a A -54%

Max risparmio per centricommerciali

Consumo Energia elettrica.

esempio UFFICI:

• da Classe D a C -9%

• da Classe D a B -15%

• da Classe D a A -21%

Max risparmio per uffici

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La norma europea EN15232

Tabelle BAC Factors

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Nome progettoNome progetto

Anno di realizzazioneAnno di realizzazione

Metri quadrati di realizzazioneMetri quadrati di realizzazione

Scuola Primaria di Romarzollo (TN)

2007 - 2011

5.600 m2

Numero di linee KNXNumero di linee KNX 11

Numero dispositivi KNXNumero dispositivi KNX 362

Costo impiantoCosto impianto € 150.000

Brand utilizzatiBrand utilizzati 3

Soluzioni KNX per l’efficienza energetica:Scuola di Romarzollo

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• Edificio composto da 3 piani fuori terra + 1 interrato;

• Aule con pareti vetrate per fornire la massima luminosità naturale

• Laboratori di scienza, arti, lingue e informatica

• Sala docenti, biblioteca, servizi e portineria.

• Mensa, cucina, palestra e giardino

Soluzioni KNX per l’efficienza energetica:Scuola di Romarzollo

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Applicazioni KNX realizzate

Gestione illuminazioneGestione illuminazione

• Apparecchi on/off e dimmer• Spegnimento automatico con controllo presenza• Controllo luminosità costante

Gestione motorizzazioniGestione motorizzazioni

• Finestre motorizzate

• Oscuranti e tapparelle

• Persiane

Gestione climaGestione clima• Riscaldamento, ventilazione• Controllo a zone• Controllo in funzione di presenza• Controllo livello CO2• Controllo livello umidità

Gestione sistemi di sicurezzaGestione sistemi di sicurezza

• Controllo centralizzato illuminazione di emergenza• Allarmi tecnici (scatto interruttori)

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Applicazioni KNX realizzate

Gestione energeticaGestione energetica

• Integrazione impianto generazione solare fotovoltaico• Contabilizzazione consumi energia/smart metering

SupervisioneSupervisione• Utilizzo di una piattaforma SCADA per controllo degli

stati, invio di comandi puntuali, log dei dati misurati• Gestione di un punto informativo all’ingresso della

scuola, con dati meteo e risparmi energetici• Gestione on-line, attraverso connessioni a desktop

remoto

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Benefici ottenuti

Elevato comfort visivo e ambientale (temperatura, concentrazione CO2, umidità relativa),

con la completa automazione dei sistemi di illuminazione, riscaldamento, ventilazione ed ombreggiatura

Elevato comfort visivo e ambientale (temperatura, concentrazione CO2, umidità relativa),

con la completa automazione dei sistemi di illuminazione, riscaldamento, ventilazione ed ombreggiatura

Elevato livello di sicurezza

con il controllo della CO2, controllo luci emergenza centralizzato

Elevato livello di sicurezza

con il controllo della CO2, controllo luci emergenza centralizzato

Efficienza energetica e risparmio

minori costi e minore impatto ambientale

Efficienza energetica e risparmio

minori costi e minore impatto ambientale

Personalizzazione e flessibilità

funzioni e controllo personalizzati per la vita quotidiana della scuola

Personalizzazione e flessibilità

funzioni e controllo personalizzati per la vita quotidiana della scuola

Assistenza da remoto(grazie ad accesso da LAN)

rapidità interventi e minori costi

Assistenza da remoto(grazie ad accesso da LAN)

rapidità interventi e minori costi

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Garanzia di sostenibilità

La scuola ha ottenuto la certificazione LEED PLATINUM,prima in Europa per un edificio scolastico.

La scuola ha ottenuto la certificazione LEED PLATINUM,prima in Europa per un edificio scolastico.

LEED: • sistema statunitense di classificazione dell'efficienza

energetica e dell'impronta ecologica degli edifici (acronimo di The Leadership in Energy and Environmental Design), sviluppato dallo U.S. Green Building Council (USGBC)

• 4 livelli: Certified, Silver, Gold e Platinum.

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Garanzia di efficienza

La scuola è operativa dall’1 settembre 2011 (anno scolastico 2011-12).

Consumi rilevati (1):

-Energia utilizzata totale: 1206 KWh

-Energia Prodotta FotoVoltaico: 132 KWh

-Energia Utilizzata Mensa: 147 KWh

-Energia Utilizzata Palestra: 124 KWh

Risparmio per illuminazione, ca. 400kWh, 23% rispetto ad un impianto tradizionale:

(1)

(1): telelettura del 3.5.2012

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Garanzia di efficienza

(1)

Confronto con risparmio previsto dalla EN15232:

• Previsto:la EN 15232 per edifici ad uso SCUOLA prevede un risparmio del 20%(passando dalla classe D alla classe A)

• Ottenuto:la sostituzione dell’impianto tradizionale con KNX ha consentito un risparmio del 23%, grazie alla sola illuminazione

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Garanzia di efficienza

2011: prima edizione del Premio KNX Italia

Assegnato al progetto

Scuola Primaria di Romarzollo (TN),

nella categoria:

“Miglior progetto KNX per l’Efficienza Energetica”

2011: prima edizione del Premio KNX Italia

Assegnato al progetto

Scuola Primaria di Romarzollo (TN),

nella categoria:

“Miglior progetto KNX per l’Efficienza Energetica”

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Soluzioni KNX per l’efficienza energetica:progetto ATLA

Nome progettoNome progetto

Anno di realizzazioneAnno di realizzazione

Metri quadrati di realizzazioneMetri quadrati di realizzazione

ATLA Srl - nuovo stabilimento - Chieri (TO)

2012

10.000 m2

Numero di linee KNXNumero di linee KNX 15

Numero dispositivi KNXNumero dispositivi KNX 593

Costo impiantoCosto impianto € 156.000

Brand utilizzatiBrand utilizzati 7

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Edificio:

• composto da area uffici + area adibita alla produzione

• area totale occupata 30.000m2, di cui 10.000m2 coperti

Attività: lavorazioni ad alta tecnologia nel settore delle turbine a gas

Particolarità:

• elevato risparmio energetico

• elevato comfort degli ambienti produttivi grazie a soluzionifunzionali adottate in ambienti ad uso terziario

Soluzioni KNX per l’efficienza energetica:progetto ATLA

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Applicazioni KNX realizzate

Gestione illuminazioneGestione illuminazione

• Apparecchi on/off e dimmer• Spegnimento automatico con controllo presenza• Controllo luminosità costante

Gestione motorizzazioniGestione motorizzazioni

• Finestre

• Lucernari

• Tende

Gestione climaGestione clima• Riscaldamento, raffrescamento e

ventilazione• Controllo a zone• Controllo in funzione di presenza• Controllo livello umidità

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Applicazioni KNX realizzate

Gestione energeticaGestione energetica

• Misura, monitoraggio e archiviazione dei consumi• Diagnostica e audit energetico delle singole utenze• Visualizzazione e analisi consumi (trend, periodicità, etc.)

SupervisioneSupervisione• Utilizzo di una piattaforma SCADA• Controllo intergrato di tutti gli impianti: HVAC,

illuminazione, motorizzazioni, Antincendio.• Acquisizione di tutti gli allarmi tecnologici• Particolare attenzione alla supervisione ed analisi dei

consumi energetici al fine di massimizzare efficienza edefficacia nell’uso dell’energia

AntifurtoAntifurto• Sistema indipendente (come richiesto dalle normative)• Integrato nel sistema KNX: sia per la gestione sia per il

controllo.

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Focus: controllo illuminazione area produttiva

Dati principali impianto illuminazione:

• Controllo area produttiva (5.750mq): suddivisa in 20 settori

• Per ogni settore:

• Un sensore KNX di presenza/luminosità Rete (altezza 9 m)

• Apparecchi di illuminazione in rete DALI

• Controllo luminosità costante in funzione illuminamento naturale:

• 400 lux se presenza operatori, 250 lux se assenza operatori

• da 400 a 250 lux in 2 min. per non renderlo percepibile

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Focus: controllo illuminazione area produttiva

Per verificare l’effettivo risparmio energetico conseguito grazieall’automazione è stata effettuata una campagna di misure suun’area significativa presa a campione:

• Durata campagna di misure: 7 mesi

• Misure : per ogni mese due giornate campione (serena, coperta)

• Area campione:

• Superficie: 1.150m2

• 34 apparecchi di illuminazione 6x49W

• 11kW potenza totale

Misure dei consumi

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Focus: controllo illuminazione area produttiva

34

Focus: controllo illuminazione area produttiva

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Consumi in funzionamento manuale (senza automazione) :

• eccessivo ipotizzare consumo costante per l’intera giornata lavorativa (39,3 MWh/anno)

• consideriamo 100% nei mesi invernali e 50% in quelli estivi (29,5 MWh/anno)

Consumi registrati (con automazione luci in classe A):

• Consumo medio giornaliero: 57,6 kWh

• Consumo medio annuale: 14,6 MWh (14 ore/gg per 253gg/anno)

Risparmio conseguito:

• Riduzione dei consumi misurata: 50,4%

Analisi risultati delle misure

Focus: controllo illuminazione area produttiva

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Garanzia di efficienza

(1)

Confronto con risparmio previsto dalla EN15232:

• Previsto:la EN 15232 non considera la tipologia d’uso “Area produttiva”, la tipologia che più si avvicina è quella “Uffici” che prevede un risparmio del 21%(passando dalla classe D alla classe A)

• Ottenuto:l’impianto KNX rispetto ad uno tradizionale ha consentito un risparmio del 50%, grazie alla sola illuminazione

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Benefici ottenuti

Risparmio energetico

oltre il 50% nell’are produttiva per la sola illuminazione

Risparmio energetico

oltre il 50% nell’are produttiva per la sola illuminazione

Diagnostica e monitoraggio energetico delle singole utenze

misura e archiviazione consumi delle singole utenze

Diagnostica e monitoraggio energetico delle singole utenze

misura e archiviazione consumi delle singole utenze

Supervisione e controllo integrato di tutti gli impianti

illuminazione e motirizzazioni, clima, impipanti tecnologici, antincendio, etc.

Supervisione e controllo integrato di tutti gli impianti

illuminazione e motirizzazioni, clima, impipanti tecnologici, antincendio, etc.

Assistenza da remoto(grazie ad accesso da LAN)

rapidità interventi e minori costi

Assistenza da remoto(grazie ad accesso da LAN)

rapidità interventi e minori costi

Elevato comfort visivo e ambientale

degli uffici ma in particolar modo dell’area produttiva

Elevato comfort visivo e ambientale

degli uffici ma in particolar modo dell’area produttiva

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Garanzia di efficienza

2013: terza edizione del Premio KNX Italia

Assegnato al progetto

Atlas Srl – Chieri (TO),

nella categoria:

“Miglior progetto KNX per l’Efficienza Energetica”

2013: terza edizione del Premio KNX Italia

Assegnato al progetto

Atlas Srl – Chieri (TO),

nella categoria:

“Miglior progetto KNX per l’Efficienza Energetica”

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VI RINGRAZIAMO PER L’ATTENZIONE