SISTEMI DI AUTOMAZIONE E CONTROLLO: L’IMPORTANZA DELLA NORMA UNI EN 15232

Grazie all’introduzione di una classificazione delle funzioni di controllo degli impianti tecnici degli edifici, la norma UNI EN 15232 è la base di partenza per la loro implementazione e per stimare l’impatto dell’automazione sulle prestazioni energetiche degli edifici

PATRIZIA RICCI

Isistemi di efficienza energetica attiva, quali i sistemi di automazione e controllo degli edifici, hanno la funzione di massimizzare l’efficienza energetica degli impianti tecnici dell’edificio in relazione alle condizioni ambientali esterne e ai differenti profili di utilizzo e occupazione dei singoli ambienti. A livello europeo, il riferimento normativo principale per la

Building Automation (BA) è certamente la UNI EN 15232 che introduce una classificazione delle funzioni di controllo degli impianti tecnici degli edifici, ed è la base di partenza per la loro implementazione e per stimarne l’impatto sulle prestazioni energetiche. Si tratta di un norma nata nel 2007, revisionata nel 2012 e ulteriormente aggiornata nel 2017, che si inserisce nell’insieme delle norme EPB (Energy Performance of Buildings), secondo la struttura modulare della ISO 52000, la quale stabilisce una struttura sistematica, completa e modulare per valutare le prestazioni energetiche degli edifici nuovi ed esistenti in modo olistico. Lo scopo principale della norma è quello di stabilire convenzioni e metodi per stimare l’impatto dei BACS (Building Automation and Control Systems, sistemi di controllo e automazione degli edifici) e della TBM (Technical Building

Management, gestione tecnica degli edifici) sulle prestazioni energetiche e l’uso dell’energia negli edifici stessi. È una norma di rilevante importanza, ma ancora sconosciuta ai più, e in genere poco utilizzata, forse perché la sua applicazione richiede, oltre alla comprensione delle funzioni di regolazione e di gestione tecnica degli edifici, anche un’approfondita conoscenza dei sistemi impiantistici e la capacità di tradurre i livelli prestazionali in implementazioni e azioni impiantistiche.

La Norma pone in evidenza come l’inserimento negli edifici (residenziale e terziario) di Sistemi di Controllo e Automazione comporti una riduzione dei consumi energetici in generale, soprattutto dei più importanti: riscaldamento, raffrescamento, ventilazione, illuminazione e

produzione acqua calda. Definisce inoltre i metodi per la valutazione del risparmio energetico conseguibile in edifici in cui vengono impiegate tecnologie di gestione e controllo automatico degli impianti tecnologici e dell’impianto elettrico.

METODI DI CALCOLO DELLE PRESTAZIONI

La definizione di metodi di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici che tengano conto delle funzioni BAC e TBM è tutt’altro che semplice. Infatti, il calcolo delle prestazioni energetiche condotto sulla base delle norme della famiglia UNI/TS 11300, allo stato attuale, considera solo parzialmente aspetti quali la riduzione dei tempi di funzionamento o l’attenuazione degli impianti, e non tiene conto in maniera esaustiva di quanto indicato all’interno della UNI EN 15232. In base al documento redatto da ANIE e Politecnico di Milano, dal titolo “Incidenza dell’automazione, della regolazione e della gestione tecnica nella certificazione energetica degli edifici”, del marzo 2015, nel quale viene descritto come il sistema di automazione sia in grado di migliorare la prestazione energetica globale dell’edificio, si evince che il miglioramento può essere compreso tra il 4% e il 40% per quanto riguarda il riscaldamento e tra il 7% e il 46% per gli ausiliari del riscaldamento e della ventilazione meccanica.

Il miglioramento prestazionale può essere valutato in termini tecnico-economici confrontando i BACS con altre tipologie di interventi di efficienza energetica del sistema edificio-impianto evidenziandone la competitività in ter-

mini di mercato. Il merito della UNI EN 15232-1:2017 (“Prestazione energetica degli edifici - Parte 1: Impatto dell’automazione, del controllo e della gestione tecnica degli edifici”) è l’aver introdotto una classificazione delle funzioni di controllo degli impianti tecnici degli edifici, in base alle quali sono definiti diversi livelli di complessità in funzione della classe di efficienza energetica. In particolare la UNI EN 15232 si focalizza su tre aspetti fondamentali: 1. La classificazione dei “Sistemi” e delle “Funzioni di

Building Automation” che possono essere implementati all’interno degli edifici; 2. L’individuazione di 4 classi dei sistemi di Building Automation (da “D” ad “A”, in ordine crescente), in base alle funzioni di automazione implementate; 3. La stima dell’impatto che i sistemi di Building Automation hanno sulle prestazioni energetiche degli edifici attraverso due Metodi di Calcolo distinti, in base alla disponibilità dei dati energetici.

Il metodo di classificazione contenuto nella norma UNI EN 15232 viene utilizzato come riferimento per l’erogazione di incentivi per interventi di miglioramento dovuti alla introduzione dei sistemi di BA e per l’imposizione di livelli minimi di automazione negli edifici (si veda Tabella 1 “Elenco delle funzioni di controllo” della norma). Il D.M “Requisiti Minimi” del 26/05/2015, al punto 10 del par. 3.2 dell’Allegato 1 ha prescritto, in particolare, per edifici a uso non residenziale, nel caso di nuove costruzioni o ristrutturazioni importanti, il

livello minimo di automazione corrispondente alla classe

B di tale norma, introducendo così l’obbligatorietà dei sistemi di automazione e controllo avanzati per gli edifici del settore terziario, sia pubblici che privati. Per quanto riguarda gli edifici residenziali è la stessa UNI EN 15232 a stabilire che (salvo diversamente imposto dalle varie normative nazionali) il livello di automazione minimo è il livello C.

La UNI EN 15232-1:2017 introduce un metodo per definire i requisiti riguardanti le funzioni di controllo, automazione e gestione tecnica degli edifici che contribuiscono all’efficienza energetica. In particolare individua: ■ una lista strutturata delle funzioni di controllo, automazione e gestione tecnica degli edifici che contribuiscono alla prestazione energetica degli stessi. Le funzioni BAC (Building Automation and Control) sono classificate e strutturate in riferimento alla regolamentazione per l’edilizia; ■ un metodo per definire i requisiti minimi o ogni altra specifica riguardante le funzioni di controllo, automazione e gestione tecnica degli edifici che contribuiscono all’efficienza energetica di un edificio, implementabili in edifici di diversa complessità; ■ un metodo semplificato per arrivare a una prima stima dell’impatto delle suddette funzioni su edifici e profili d’uso rappresentativi; ■ metodi dettagliati per la definizione dell’impatto delle funzioni di automazione su un dato edificio, consentendo pertanto di valutarne l’impatto mediante calcolo di ratings e indicatori secondo la prEN-15203 e la prEN-15217.

LE CLASSI DI EFFICIENZA ENERGETICA

Nel dettaglio, la norma definisce quattro diverse classi di efficienza energetica crescente per la classificazione dei sistemi di automazione di edificio, valide sia per le applicazioni di tipo residenziale che per le applicazioni di tipo non residenziale, da non confondere con la classe energetica degli edifici. Si parte dalla Classe D, a cui corrispondono BACS “Non Energy Efficient”, comprendente gli impianti tecnici tradizionali e privi di automazione e controllo, non efficienti dal punto di vista energetico (il livello medio del parco tecnologico esistente installato), per passare alla Classe C “Standard”, o di riferimento, che corrisponde ai BACS tradizionali, eventualmente dotati di BUS di comunicazione, comunque a livelli prestazionali minimi rispetto alle loro reali potenzialità, per arrivare ai BACS e TBM avanzati della Classe B e a elevate prestazioni della Classe A. La Classe B “Advanced” comprende gli impianti dotati di un sistema BACS avanzato e dotati anche di alcune funzioni di gestione degli impianti tecnici di edificio (TBM) specifiche per una gestione centralizzata e coordinata dei singoli impianti: “I dispositivi di controllo delle stanze devono essere in grado di comunicare con il sistema di automazione dell’edificio”. Mentre la Classe A “High Energy Performance” corrisponde a sistemi BAC e TBM “ad alte prestazioni energetiche”, cioè con livelli di precisione e completezza del controllo automatico tali da garantire elevate prestazioni energetiche all’impianto: “I dispositivi di controllo delle stanze devono essere in grado di gestire impianti HVAC tenendo conto di diversi fattori (per esempio, valori prestabiliti basati sulla rilevazione dell’occupazione, sulla qualità dell’aria etc.) e includere funzioni aggiuntive integrate per le relazioni multidisciplinari tra HVAC e vari servizi dell’edificio (per esempio, elettricità, illuminazione, schermatura solare etc.)”.

LE FUNZIONI DI AUTOMAZIONE

La norma UNI EN 15232-1:2017 definisce inoltre le funzioni di automazione e i requisiti minimi per le classi di efficienza energetica: controllo riscaldamento, acqua calda sanitaria, raffrescamento, ventilazione e condizionamento, illuminazione e schermature solari. Per ogni funzione sono definiti diversi livelli di complessità in funzione della classe di efficienza energetica. Nel modello di richiesta/apporto di energia per un edificio, sul quale si basano le funzioni di automazione e controllo della EN15232 riportate nella Tabella 1 - “Elenco delle funzioni di controllo in relazione alle classi di efficienza BACS”, le funzioni di efficienza energetica sono gestite a partire dal consumer richiedente, passando per la distribuzione, fino alla generazione. La Tabella, che costituisce il cuore della norma stessa, riporta in funzione della tipologia applicativa, l’elenco delle funzioni di controllo (per esempio, nessun controllo automatico, controllo automatico centralizzato, controllo automatico in ogni ambiente, etc.), le quattro classi di riferimento, i livelli prestazionali da garantire per ogni classe di efficienza (variabili da 0 a 4). Definita la Classe, la tabella permette di determinare il livello minimo prestazionale che deve essere garantito in un impianto di riscaldamento. A volte la scelta del livello è libera, tra più opzioni. L’elenco delle Funzioni di Controllo procede dall’esame dell’emissione in ambiente, partendo cioè dai terminali, all’esame della rete di distribuzione e infine a quello della generazione, seguendo lo stesso ordine seguito nella Progettazione dell’impianto. La Tabella 1 è utile a tutti i soggetti, proprietari, architetti, ingegneri, Enti Pubblici, produttori apparecchiature, installatori etc., soprattutto nella fase preliminare di progetto, sia nel nuovo che nella ristrutturazione dell’esistente. È importante sottolineare che un Sistema di Automazione

raggiunge una certa Classe (D → A) se tutte le Funzioni

implementate raggiungono almeno quella Classe. Questo non esclude tuttavia che anche implementazioni parziali, in cui, per esempio, alcune funzioni vengano implementate fino alla classe A e altre solo fino alla classe B, possano consentire efficientamenti. Nel qual caso, la classe del sistema è la B, comune a tutte le funzioni.

COME CALCOLARE IL RISPARMIO ENERGETICO

La norma ha identificato e verificato due diversi metodi di calcolo dell’efficienza energetica per un sistema di domotica: il metodo dettagliato (detailed method) e il metodo “BAC Factor”.

Metodo dettagliato

Consiste in una procedura di calcolo analitica utilizzabile solo quando il sistema è completamente noto, cioè quando sono già state stabilite tutte le funzioni di controllo/comando/gestione e l’impianto energetico è conosciuto; il calcolo dettagliato può essere utilizzato anche in fase di verifica. Si articola lungo cinque metodi di calcolo basati su standard differenti: ■ calcolo diretto: utilizzato sfruttando metodi di simulazione dettagliati (secondo la prEN 13790) calcolando direttamente l’impatto effettivo delle varie funzioni; ■ calcolo secondo le modalità di funzionamento: metodo utilizzato calcolando sequenzialmente l’impatto delle singole funzioni di automazione per ciascuna modalità di funzionamento; ■ calcolo basato sul tempo: utilizzato quando il sistema di controllo interviene direttamente sui tempi di funzionamento di un dispositivo, modificandone la modalità di funzionamento anziché spegnerli o accenderli; ■ calcolo basato sulla temperatura: utilizzato quando il sistema di controllo interviene direttamente agendo sulla regolazione della temperatura ambiente; ■ calcolo basato sui coefficienti di correzione: utilizzato quando il sistema è in grado di agire combinando fattori quali il tempo di funzionamento e il valore di temperatura impostato.

Metodo dei “BAC Factor”

Questo metodo consente una rapida valutazione dell’impatto dei sistemi BACS e TBM utilizzando dei fattori di efficienza BAC legati al consumo annuale dell’edificio, in funzione di fattori quali condizionamento (riscaldamento/ raffrescamento), illuminazione e ventilazione. Ogni fattore è calcolato seguendo i relativi standard. Al fine della valutazione vengono calcolati due set di fattori di efficienza

BAC (fBAC,hc, fBAC,e). Il primo relativo alla climatizzazione, il secondo relativo all’illuminazione e dispositivi sussidiari. L’influenza dell’applicazione di funzioni automatiche a diversi tipi di edifici, quantificata in un fattore di efficienza energetica BACS/HBES, viene ricavata confrontando il consumo annuale di energia di un locale standardizzato di riferimento (EPBD 2006) con quello introdotto nello stesso locale nelle stesse condizioni (tempi di occupazione, profilo d’utente, tempo atmosferico, esposizione solare, conduttanza termica, dimensioni, superfici radianti) dall’applicazione di un sistema di automazione BACS/HBES secondo diverse classi di efficienza energetica (A, B, C, D). I fattori di efficienza energetica (BAC Factor) così determinati sono inseriti nelle tabelle riportate nella norma EN15232 – divisi per tipologia di impianto, riscaldamento/raffrescamento ed elettrico, per tipologia di applicazione, residenziale e non residenziale, e per Classe di Efficienza Energetica del sistema di automazione e forniscono il risparmio energetico conseguibile. Nella tabella in questione, la colonna denominata: ■ risparmio B/C indica il risparmio percentuale ottenuto adottando la Classe B invece della C; ■ risparmio B/D indica il risparmio percentuale ottenuto adottando la Classe B invece della D; ■ risparmio A/C indica il risparmio percentuale ottenuto adottando la Classe A invece della C; ■ risparmio A/D indica il risparmio percentuale ottenuto adottando la Classe A invece della D.

FUNZIONI DI AUTOMAZIONE E RISPARMIO ENERGETICO

BOX 2

Le funzioni di automazione che consentono un risparmio energetico possono essere individuate nella gestione del clima a multizona: con regolazione della temperatura in funzione delle modalità di utilizzo e in modo indipendente per i diversi ambienti della casa; nell’accensione e spegnimento automatico della luce, in funzione della presenza di persone; nella disattivazione degli impianti di riscaldamento e raffrescamento localizzata alla singola stanza in caso di apertura di porte e finestre;

nell’automatizzazione dell’impianto di riscaldamento in relazione alla

presenza o all’assenza delle persone; nell’automazione delle ventole di areazione programmabile sia su fascia oraria che in funzione dell’utilizzo di determinati ambienti; nell’attivazione automatica degli elettrodomestici in determinate fasce orarie, normalmente le più economiche offerte dal fornitore di energia; infine nell’automazione delle tapparelle e tende da sole su base temporizzata in relazione all’irraggiamento del sole.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. D.M. 26 giugno 2015. Adeguamento linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici, G.U. serie generale n. 162 del 15 luglio 2015 – supplemento ordinario n. 39. 2. D.Lgs. luglio 2014, n. 102. Attuazione della direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica, GU Serie Generale n.165 del 18-07-2014. 3. UNI/TS 11300. Prestazioni energetiche degli edifici. 4. UNIEN 15232. Impatto dell’automazione del controllo e della gestione degli edifici. 5. D.Fusco, M.Picco, D.Chiaroni, M.Marengo, “L’impatto della Building Automation nelle nuove costruzioni residenziali nZEB”, 2018. 6. A. Lodi, R. Salimbeni, “BUILDING AUTOMATION E SUPERBONUS 110%”, Webinar del 24/11/2020 organizzato dal Collegio degli Ingegneri e Architetti di Milano. 7. Vademecum ENEA: Building Automation – Aggiornamento del 25/01/2021.

Cosa offre il mercato

Integrazione totale

Una smart home è una casa tecnologicamente attrezzata e ottimizzata per funzionare anche in modalità “connessa” così da migliorare la vita dei suoi inquilini e ridurre i consumi energetici. In quest’ottica AVE ha sviluppato DOMINA Smart IoT, un sistema domotico intelligente in grado di creare nuove e molteplici opportunità che l’impianto elettrico di tipo tradizionale non può offrire. Attraverso la domotica si possono infatti determinare i livelli di sicurezza, comfort, fruibilità ed efficacia energetica con i quali si vuole perfezionare l’abitazione. Non solo: attraverso il sistema sviluppato da AVE l’utente ha la possibilità di visualizzare i consumi energetici della propria casa e governarla da remoto. A questi benefici si sommano quelli previsti dal Decreto Rilancio: l’installazione del sistema domotico AVE, infatti, può rientrare tra gli interventi (trainati) di efficientamento energetico previsti nel Superbonus 110%. Il valore aggiunto della proposta DOMINA Smart IoT sta inoltre nella sua flessibilità sia impiantistica – con svariate possibilità tecniche e di design per incontrare le esigenze tecnologiche e di budget della committenza – sia di controllo per permettere agli utenti finali di gestire la propria smart home attraverso touch screen interattivi, interruttori (touch e a levetta), app, web e persino con comandi vocali.

www.ave.it

La temperatura giusta in un tocco

Gewiss ha deciso di rinnovare la propria offerta per la casa smart sviluppando un sistema completo in grado di assicurare benessere, sostenibilità e connettività. Thermo ICE è un termostato che consente di controllare la temperatura degli ambienti in cui è inserito. In ogni istante della giornata e in ogni stagione dell’anno, infatti, il dispositivo permette di impostare i sistemi di climatizzazione adatti ad assicurare la temperatura più confortevole, senza inutili sprechi di energia. È realizzato in due diverse finiture: una con placca in tecnopolimero e finitura lucida, per installazione a parete, e l’altra con placca in vetro per applicazione da incasso. Entrambe le varianti sono disponibili nei colori bianco, nero e titanio. Contengono comandi di tipo touch, uno slider circolare touch RGB e un display a retroproiezione a LED bianchi. Lo stile di Thermo ICE gli ha permesso di vincere il prestigioso premio IF Design 2016 nella categoria Building Automation.

www.gewiss.com

Home automation sotto controllo

Con le soluzioni Hager Bocchiotti è possibile fare un utilizzo corretto dell’energia, avere una gestione ottimale della climatizzazione e di tutti i principali carichi domestici, oltre che monitorare i dati, contribuendo alla realizzazione di impianti conformi alle condizioni di applicabilità dell’Ecobonus 110% per la Building Automation. Tutto questo grazie a dispositivi come il server domovea, il “cuore” degli ambienti smart building basati sul sistema KNX di Hager Bocchiotti, che consente di gestire, anche da remoto, gli ambienti con notevoli vantaggi di comfort e di risparmio energetico. Tramite il sistema KNX è possibile controllare tutti i sistemi energetici come termostati, attuatori per valvole, split e caloriferi oltre che contatori di energia, acqua e gas. Inoltre, è possibile integrare nell’ambito del risparmio energetico anche le automazioni che normalmente ne sarebbero escluse. Tutte le funzioni dell’impianto KNX possono essere controllate anche da remoto, tramite domovea, un’app intuitiva disponibile per PC, tablet e smartphone, ma anche per Apple Watch. Domovea permette, inoltre, di controllare tutte le utenze dell’impianto interagendo con le principali applicazioni smart presenti nel mondo IoT: dagli assistenti vocali, ai portali per la geolocalizzazione o la gestione degli elettrodomestici (IFTTT, Google Home, Alexa, Philips Hue, Sonos, Netatmo etc.).

www.hager-bocchiotti.it

Guarda l’intervista: GIANLUCA MAURI Hager Bocchiotti

Ripensare la building automation

Il sistema SpaceLogic KNX di Schneider Electric permette di controllare impianti a corpi scaldanti (radiatori), ventilconvettori e pavimenti radianti, coprendo quindi la quasi totalità degli impianti di riscaldamento e raffrescamento usualmente presenti negli edifici. Il controllo della temperatura ambientale avviene mediante un dispositivo da parete – Multitouch Pro – e tramite attuatori KNX per valvole e ventilconvettori. Questi ultimi dispongono anche di un’uscita con tensione 0-10V, richiesta per controllare in modo continuo la velocità dell’unità ventilante. La supervisione avviene mediante il sistema Wiser for KNX che consente il controllo dell’impianto tramite app, anche integrato nelle piattaforme Alexa e Google.

www.se.com

Domotica integrata “user friendly”

Le nuove tendenze della domotica prevedono una integrazione sistemica avanzata e semplicità di utilizzo per gli utenti. A questo proposito, il brand Yokis propone l’app YnO, da scaricare gratuitamente sia per iOS che per Android. Tramite l’app ogni componente della famiglia potrà infatti personalizzare la proprio esperienza, creando, ad esempio, centralizzazioni e scenari per gestire, con un solo tocco dal proprio tablet o smartphone, uno o più moduli digitali Yokis. Per accendere e spegnere le luci, alzare e abbassare le tapparelle oppure regolare la temperatura di casa sarà sufficiente montare Yokis Hub, il dispositivo che mette in comunicazione tutti gli elementi del sistema e salvare le configurazioni dell’impianto desiderate. L’app, inoltre, può gestire il sistema antintrusione wireless Zeno e le telecamere WiFi di Urmet monitorando, in tempo reale e a distanza, la propria abitazione. Infine, grazie all’integrazione con le tecnologie firmate Urmet, tutte le funzionalità Yokis installate nell’appartamento potranno essere azionate anche dal videocitofono Max premendo un tasto.

www.yokis.com | www.urmet.com

Per il controllo della temperatura

Il termostato touchEikon Tactil di Vimar è una soluzione semplice e versatile per il controllo del riscaldamento e del raffrescamento. Il dispositivo, che può beneficiare del Superbonus 110%, è realizzato in cristallo bianco o nero diamante, con display RGB a led. Disponibile su standard By-me Plus e KNX per l’integrazione nei sistemi di home&building automation, il termostato è dotato di tecnologia touch e di sensore di prossimità che accende il display non appena ci si avvicina al dispositivo. L’innovativa funzione 3D gesture ne permette, inoltre, il controllo con dei semplici gesti, senza toccarlo. Il nuovo termostato può essere controllato con diverse modalità: localmente, agendo sullo stesso dispositivo oppure via smartphone tramite l’app View, che consente di gestire e programmare la temperatura dei diversi ambienti anche fuori casa. Per i sistemi By-me Plus sono inoltre già abilitati il controllo attraverso assistenti vocali e l’integrazione con il servizio IFTTT.

www.vimar.com

Guarda l’intervista: MAURO STEFAN Vimar