Building Management System
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PROGETTAZIONE EVOLUTA Building Management System Gabriele Landi, Gabriele Raffellini Dalla progettazione BMS edifici intelligenti che assicurano efficienza energetica e manutentiva, sostenibilità ambientale, comfort per gli occupanti. E un buon investimento finanziario Il Sieeb a Pechino. Nei moderni edifici ecologici ed efficienti energicamente, con una diffusa utilizzazione delle fonti di energia rinnovabile, con sistemi cogenerativi, con controlli sulla luce solare ed artificiale, il BMS è determinante per il corretto funzionamento e per il rapido rientro economico dell’investimento. I l tema dell’efficienza e sostenibilità ambientale applicato agli edifici, rappresenta uno degli aspetti prioritari delle attuali politiche mondiali ed europee. La riduzione delle emissioni ed il raggiungimento degli obiettivi del Protocollo di Kyoto stanno divenendo parte integrante della vita e del lavoro quotidiano dei tecnici. Le Direttive Europee e le applicazioni legislative nei singoli paesi dell’Unione, in Italia il superamento della Legge 10/91 con i D.Lgs. 192/2005 e 311/2006, comportano una nuova visione dell’edificio che non può più prescindere dalla “sostenibilità ambientale” di tutti i suoi componenti. L’involucro e l’impiantistica sono chiamati a rispondere a specifiche precise ed inoltre a coesistere in maniera sempre più stretta per ottenere le prestazioni richieste. L’ideazione dell’edificio con questi obiettivi prestazionali modifica il moderno ruolo del tecnico ed il lavoro quotidiano di “ingegneria” cerca fra mille compromessi di massimizzarne i risultati attraverso la creatività e le tecnologie. Abbiamo così espresso la definizione della “ingegneria del BMS”, cioè l’abilità progettuale di definire il miglior sistema di Building Management sulla base delle specifiche prestazionali ottenibili. La progettazione del BMS Il sistema-edificio contiene tecnologie impiantistiche e richiede processi gestionali di Facility & Energy Management (FM&E). In fase progettuale è necessario definire le migliori soluzioni tecniche per i componenti impiantistici e per gli strumenti di gestione. Le tecnologie IT di Information Technology per edifici consentono di fornire le soluzioni che siano in grado di “regolare” gli impianti e di “assistere” i processi gestionali, di fornire cioè una “intelligenza”, la cui progettazione deve essere corretta come per qualsiasi altro componente dell’edificio. Le componenti impiantistiche di un edificio sono storicamente suddivise in due settori. Impianti Meccanici HVAC: Riscaldamento; Ventilazione; Condizionamento; Refrigerazione. Impianti Elettrici e Speciali: Distribuzione energia; Illuminazione; Security & Safety; Comunicazioni. Entrambi i settori impiantistici nei moderni edifici richiedono sistemi BMS di automazione e supervisione, che nel caso degli impianti meccanici sono chiamati di regolazione. Le tecnologie attuali consentono architetture dei sistemi integrati di controllo che prevedono piattaforme comuni standard ed Aperte, in grado di gestire sia gli impianti meccanici che quelli elettrici e speciali. A volte il dialogo non sufficiente fra la progettazione meccanica e quella elettrica, la non conoscenza degli standard Aperti, esigenze parziali, etc. portano a scelte progettuali settoriali che creano una errata coesistenza di sistemi simili e non integrati fra di loro; ciò è causa di problemi ed extracosti in fase gestionale e manutentiva. Un altro errore progettuale può essere l’inserimento di sistemi di controllo non correttamente dimensionati, in Il Polo Fieristico di Morbegno integra in un unico sistema di BMS tutti gli impianti del complesso (meccanici, elettrici, illuminazione, rivelazione incendio, contabilizzazione energia), con gestione locale e remota presso gli uffici della Provincia. grado magari di fornire quantità enormi di dati ed automazioni che rischiano di essere inutilizzati o male interpretati. L’ingegneria del BMS è quindi un momento importante per definire le corrette e migliori modalità di controllo e gestione che accompagneranno tutta la vita dell’edificio. Il contributo del BMS per il miglioramento della prestazione energetica dell’edificio L’efficienza energetica degli edifici a Sistemi BMS Aperti I Sistemi per la regolazione e supervisione degli impianti per edifici si basano sull’utilizzo di uno o più bus di comunicazione per il collegamento fra i diversi dispositivi di controllo dei sottosistemi impiantistici. Progetto&Pubblico Luglio 2007 • 31 PROGETTAZIONE EVOLUTA livello europeo è oggetto della Direttiva 2002/91/CE (European EPBD Energy Performance of Building Directive). La Comunità Europea ha incaricato il CEN di produrre tutte le norme necessarie per l’attuazione della Direttiva e per questo è stato creato il Project Group on EPBD, che ha presentato il documento cosiddetto “umbrella document” che raggruppa tutti i progetti di norma in corso. Specificatamente per i sistemi BMS, è allo studio da par te del Comitato Tecnico CEN/TC 247 il progetto di norma prEN 15232 - Calculation methods for energy efficiency improvements by the application of integrated building automation systems. Nella bozza si prevedono 4 classi di efficienza delle funzioni: Classe D - dotazione BMS non efficiente (i nuovi edifici non possono avere tale classe) Classe C - dotazione BMS standard Classe B - dotazione BMS avanzata Classe A - dotazione BMS ad alto livello di performance energetica La Classe del sistema di BMS contr ibuirà al calcolo della prestazione energetica dell’edificio in 32 • Progetto&Pubblico Luglio 2007 termini di kWh / m 2·anno. Il payback del BMS Determinare il payback del BMS consente di effettuare le scelte progettuali opportune sulla base della tipologia di edificio e degli obiettivi prestazionali. Il Centro Studi di Schneider Electric Nella realizzazione di importanti complessi sportivi, le articolate esigenze di Facility & Energy Management, comfort e qualità dell'aria, sicurezza, richiedono la realizzazione di un unico sistema di gestione dell'intero complesso, aperto ed integrato. tac ha elaborato un metodo di calcolo che associa parametri alle caratteristiche di edificio, ambientali ed ai sistemi Le parole chiave BMS (Building Management System) – Sistema per la gestione integrata dell’impiantistica dell’edificio, con componenti di building automation e software di supervisione. Regolazione HVAC – Sistema di gestione dell’impiantistica meccanica e del comfort climatico dell’edificio. Telecontrollo – Sistema di gestione dell’impiantistica, tipicamente da remoto. HVAC (Heating Ventilation & Air-Conditioning) – Impiantistica meccanica dell’edificio. FM (Facility Management) - Organizzazione e gestione dei servizi non strategici - o non core business - di un'azienda. Quando avviene in modo integrato si dice anche "Integrated Facility Management"(IFM). EM (Energy Management) – Attività responsabile per la conservazione e l’uso razionale dell’energia, in termini di gestione consumi ed attività ricorrenti, analisi ed ottimizzazione dei contratti di approvvigionamento, definizione dei possibili interventi di efficienza / risparmio energetico ed utilizzo di fonti rinnovabili. FM&E (Facility & Energy Management) – Attività integrata di Facility Management ed Energy Management. BMS, per valutare i Risparmi tangibili (Gestione generale: gestione carichi elettrici; manutenzione guasti; manutenzione preventiva; supervisione; analisi e reportistica; funzioni di sicurezza; Gestione Sistemi HVAC: gestione oraria; gestione su richiesta; efficienza del sistema di controllo; Apporti di riscaldamento gratuiti: illuminazione; apparecchiature) ed i Risparmi intangibili (Miglioramento del comfort; Miglioramento dell’accessibilità; Miglioramento dell’immagine aziendale; Miglioramento della flessibilità; Efficienza energetica dall’esperienza di utilizzo; Modifica dei termini assicurativi). Il calcolo di questi risparmi è confrontato con il Costo del sistema di BMS, definito da: Componenti - Installazione e commissioning - Training del personale - Operation & Maintenance. Il confronto fra Risparmi e Costi è determinato sulla base di un indice finanziario attualizzato (NPV Net Present Value). Il metodo di calcolo del NPV è stato utilizzato su casi esempio, in particolare per quattro città (Stoccolma, Bruxelles, Barcellona e Singapore), considerando edifici direzionali di tipo nuovo e ristrutturazioni. In tutti ed otto i casi, il NPV ha dato risultati positivi ed interessanti. Migliorare in termini di Facility & Energy Management gli edifici con il contributo dei sistemi BMS è quindi possibile. Questo in un certo senso lo si sapeva già, in quanto nei moderni contratti di gestione calore, l’utilizzo dei sistemi di supervisione e telecontrollo è oramai generalizzato e le società di Facility Management sempre più si avvalgono degli strumenti tecnologici di Building Management. Nell’ottica di una più diffusa utilizzazione delle fonti di energia rinnovabili per il soddisfacimento delle esigenze energetiche degli edifici, il BMS risulta uno strumento essenziale. Spesso infatti le fonti rinnovabili, per le proprie caratteristiche intrinseche, non sono disponibili in misura sufficiente alle necessità Riferimenti a Norme e Leggi nazionali in tema di efficienza e sostenibilità negli edifici - D.Lgs. 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell'edilizia. - D.Lgs. 29 dicembre 2006, n.311 - Disposizioni correttive ed integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico nell'edilizia. - Legge 27 dicembre 2006, n. 296 (legge finanziaria 2007) comma 344 e seg. - D.M. 19 febbraio 2007 (decreto attuativo di alcuni articoli della Finanziaria) - Legge 10/91 - DPR 412/93 dell’edificio in ogni momento. Ciò rende necessario il ricorso ad accorgimenti impiantistici (accumuli energetici), e a più sorgenti energetiche da utilizzare a seconda dell’ora del giorno, della stagione, etc. È proprio nella gestione delle diverse fonti disponibili in un certo momento e delle corrispondenti esigenze dell’edificio che il BMS può essere determinante per il corretto funzionamento di realizzazioni di questo tipo e, di conseguenza, per il rapido rientro economico dell’investimento iniziale. Sistemi BMS Aperti I Sistemi per la regolazione e supervisione degli impianti per edifici si basano sull’utilizzo di uno o più bus di comunicazione per il collegamento fra i diversi dispositivi di controllo dei sottosistemi impiantistici. I Sistemi BMS Aperti: • sono realizzati con bus di comunicazione Aperto • rispondono a Standard Internazionali • non sono proprietari di Aziende costruttrici • l’infrastruttura (“architettura”) del sistema è basata su una tecnologia standardizzata per cui è nativo Aperto, per operarvi occorre conoscere lo Standard e non le specifiche del costruttore • nell’architettura del sistema vi possono essere componenti di marche diverse interagenti tra loro I vantaggi dei Sistemi BMS Aperti sono: • omogeneità fra i componenti dei sistemi di controllo degli impianti • interoperabilità e quindi possibilità di sostituzione dei componenti fra prodotti di aziende diverse • indipendenza dall’azienda produttrice dei sistemi e dei componenti hardware e software • indipendenza dall’azienda integratrice dei sistemi • unica interfaccia uomo-macchina • valorizzazione delle risorse umane: - minore impegno a comprendere gli eventi - maggiore focalizzazione sulle procedure conseguenti - semplificazione nell’addestramento - intercambiabilità dei ruoli • risparmi manutentivi: - programmazione e periodicità degli interventi - riduzione delle tipologie di apparecchiature - attenuazione dell’obsolescenza degli impianti Un esempio nei Sistemi BMS Aperti è Schneider Electric, che attraverso la divisione TAC è un fornitore di primo piano a livello mondiale nel settore delle soluzioni di building automation basate su standard aperti e integrati per gli edifici. Gabriele Landi, ingegnere, è presidente di Novanet srl, società di ingegneria impiantistica Gabriele Raffellini, ingegnere, è docente a contratto presso l’Università di Firenze.ecnolo Progetto&Pubblico Luglio 2007 • 33