Prendiamo in esame alcuni aspetti progettuali per il controllo e la regolazione delle schermature solari, che contribuiscono a raggiungere le migliori condizioni ambientali a livello di temperatura e luminositĂ , ottimizzando i consumi energetici.
Nel controllo integrato ambiente degli edifici, i sistemi frangisole e/o le schermature solari, quali tapparelle o veneziane, assumono un ruolo importante per il raggiungimento del massimo comfort visivo e climatico (oltre a dare il proprio contributo per il risparmio energetico). La funzione principale di un sistema di controllo frangisole è, in ogni caso, quella di evitare all’interno dell’ambiente l’abbagliamento provocato dall’irraggiamento solare nell’arco della giornata.
Soluzioni progettuali per la schermatura solare
Per gestire in modo intelligente un sistema di schermatura solare è possibile impiegare differenti opzioni progettuali. Le soluzioni esistenti si possono identificare sulla base delle quattro classi (A, B, C, D) di prestazione energetica del sistema di building automation secondo la Norma EN 15232-1, come si può vedere indicato nella tabella 1:
Schermatura solare – Azionamento motorizzato con comando manuale
Tralasciando la soluzione in classe D, che è relativa a una gestione puramente manuale del sistema, la soluzione di figura 1 prevede un azionamento motorizzato della schermatura utilizzando un comando manuale:
Il sensore vento (opzionale) ha la funzione di proteggere il sistema di schermatura in caso di vento forte, portandolo nella posizione di apertura. In questo caso la classe di prestazione energetica offerta dalla soluzione è la classe C.
Schermatura solare –Â Azionamento motorizzato con comando automatico
Una seconda soluzione è rappresentata in figura 2 ed è costituita da tre componenti collegati su bus KNX: la stazione meteo, l’attuatore di comando e un pulsante per il controllo manuale.
La stazione meteo installata in facciata all’esterno dell’edificio, che dispone di molteplici sensori per l’acquisizione della velocità del vento, della luminosità , della temperatura, rileva le precipitazioni e l’inizio e la fine del periodo di crepuscolo, ricevendo il segnale GPS per la data e l’ora.
Sulla stazione meteo risiede l’algoritmo di elaborazione di tutti i dati raccolti dai differenti sensori ai fini del controllo della schermatura solare. La posizione del sole (altezza e azimut) viene determinata sulla base della data e dell’ora del giorno e delle coordinate locali, dati trasmessi via bus alla stazione meteo. Questa soluzione ha come obiettivo primario quello di evitare il verificarsi di fenomeni di abbagliamento in ambiente. In questo caso, la classe di prestazione energetica offerta dalla soluzione è la classe B.
Regolazione combinata tra illuminazione/schermature/HVAC
La terza soluzione, in classe A, è quella di figura 3:
Questa soluzione gestisce il controllo dei sistemi di schermatura solare non solo al fine di evitare gli abbagliamenti, ma anche con lo scopo di ottimizzare i consumi energetici per il riscaldamento, il raffrescamento e l’illuminazione e sfrutta a questo scopo l’energia termica e luminosa offerta dal sole.
In inverno le lamelle delle schermature (quando possibile) vengono automaticamente posizionate per sfruttare l’apporto termico del sole. Viceversa, in estate vengono orientate per schermare maggiormente, considerando anche gli aspetti di luminosità . Il controllo dell’energia solare consente un risparmio sia in inverno sia in estate, mentre le perdite termiche notturne possono venire ridotte con la chiusura automatizzata delle schermature tramite programmazione oraria. In genere una singola stazione meteo può gestire più veneziane disposte su facciate differenti.
Nelle tre soluzioni sopra esposte (in particolare nella 2 e nella 3) l’intelligenza del controllo risiede nella stazione meteo che, oltre a svolgere l’attività di ricezione dei differenti segnali, per mezzo dell’algoritmo caricato a bordo, gestisce attraverso l’attuatore il controllo della schermatura. La stazione meteo può anche disporre di ulteriori funzionalità AND e OR per realizzare ulteriori scenari.
Controllori liberamente programmabili
Il protocollo bus delle soluzioni sopra descritte è di tipo KNX, che si avvale di uno specifico software di configurazione ETS. Situazioni più complesse possono essere realizzate con controllori liberamente programmabili (figura 4):
Il controllore ambiente comunica con il sistema di supervisione dell’edificio e gestisce più locali-ambiente attraverso i protocolli DALI e KNX.
Si tratta di edifici che imparano e si adattano costantemente alle richieste e alle esigenze degli utenti, per una user experience di successo e una creazione di valore per i vari stakeholder: l’investitore, il cliente e l’utilizzatore finale. Le innovative applicazioni digitali cloud-based consentono una più efficiente gestione degli asset e degli spazi, con una conseguente riduzione dei costi operativi, una maggiore sicurezza e un più elevato comfort ambientale. I servizi digitali da remoto unitamente all’analisi dei dati (Big Data) permettono interventi di manutenzione preventiva e predittiva che assicurano il mantenimento delle prestazioni funzionali degli impianti, riducendo al minimo i periodi di downtime per l’intero ciclo di vita dell’edificio.
Gli edifici oggi non solo consumano energia ma sono chiamati anche a produrne diventando dei “prosumer” (utenti attivi), in accordo con quanto definito nella norma IEC 60364-8-2, all’interno delle smart grid. Assumono quindi un ruolo sempre più importante anche nella gestione del sistema elettrico nazionale, fornendo al gestore di rete nuove risorse di flessibilità nell’ambito di quello che viene definito come Demand Response.
Controllo e regolazione integrati degli ambienti
Ad assumere una particolare importanza per quanto riguarda la progettazione dell’infrastruttura tecnologica degli edifici sono il controllo e la regolazione di tutti i parametri ambientali quali la temperatura, l’umidità , la qualità dell’aria, la luminosità , la fruibilità .
Per controllo integrato e digitale degli ambienti si intendono il controllo e la regolazione attraverso un opportuno sistema di automazione di tali parametri ambientali in un locale, sala, open space (che di seguito verranno chiamati con il termine “ambiente”), in modo tale da raggiungere i massimi livelli di comfort, flessibilità , profittabilità ed efficienza energetica.
Il sistema per il controllo ambiente dovrà pertanto integrare in un’unica soluzione il controllo degli impianti e sistemi di:
- riscaldamento;
- ventilazione;
- climatizzazione;
- illuminazione;
- oscuramento.
A queste caratteristiche vanno poi aggiunti i servizi digitali grazie all’IoT come, per esempio, l’integrazione di assistenti vocali.
La soluzione per il controllo integrato ambiente dovrà poi offrire flessibilità sia nella fase di fit-out finale (prima della consegna al cliente), sia nelle eventuali fasi successive di riorganizzazione degli spazi e/o modifiche della destinazione d’uso. In particolare, si dovrà poter riorganizzare l’appartenenza degli impianti tecnici in funzione delle nuove disposizioni architettoniche senza intervenire sulle singole installazioni, ma agendo solo sul modello virtuale dei singoli ambienti attraverso un’opportuna piattaforma digitale e sulla base del concetto di segmento. Di questo concept generale progettuale beneficeranno tutte le figure interessate: l’investitore, l’acquirente e i tenant.
Le caratteristiche prestazionali richieste dalla normativa EN 15232-1 evidenziano, per il sistema BACS dell’edificio, e in particolare per quello relativo ai singoli ambienti, la necessità di rendere interoperabili le differenti funzioni e applicazioni di controllo oggi disponibili, al fine di garantire il più elevato comfort e risparmio energetico.
Occorre quindi impiegare controllori di automazione con applicazioni software integrate ai fini di realizzare un’architettura del sistema BACS il più possibile semplice e affidabile, in conformità alla norma EN 15232-1 con minimo classe B.
Considerato che l’ottimizzazione dei consumi energetici rappresenta uno degli obiettivi più importanti che un sistema di building automation è chiamato a raggiungere, il controllore di automazione utilizzato nel sistema BACS per il controllo integrato ambiente dovrà disporre, nelle sue librerie standard, di tutte le applicazioni software necessarie per contribuire al raggiungimento della classe B o A secondo la norma EN 15232-1 utilizzando inoltre preferibilmente protocolli standard o standard de facto quali i protocolli KNX, DALI, BACnet. Si ricorda inoltre che il raggiungimento della classe B o A non è in ogni caso una prerogativa di un singolo controllore di automazione ma fa riferimento all’intero sistema di building automation.
