Monitoraggio intelligente: Building Automation Control System (BACS)

I BACS sono considerati misure di efficienza energetica attiva volte all’ottimizzazione dell’utilizzo degli impianti tecnologici per migliorare le condizioni di abitabilità indoor e ridurre i consumi energetici. I servizi ai quali poter applicare un sistema di automazione e controllo sono molteplici: climatizzazione, illuminazione (naturale ed artificiale), sicurezza delle persone e monitoraggio della qualità dell’aria.

Nell’ambito delle soluzioni di efficientamento energetico le funzionalità di automazione sono sempre più diffuse perché, pur avendo impatti teorici piuttosto limitati sulla performance dell’edificio rispetto alle soluzioni più pesanti dedicate all’involucro edilizio o alla generazione del calore, sono caratterizzate da diversi aspetti positivi:
poca invasività e reversibilità, flessibilità e facilità di attuazione, bassi investimenti iniziali e costi di gestione quasi nulli ed infine tempi di ritorno buoni grazie all’incentivazione ed alla riduzione dei consumi.

I benefici della implementazione di un sistema smart di controllo si possono genericamente suddividere in tangibili ed intangibili. I primi riguardano la gestione del sistema edificio - impianto orientata all’efficienza. I secondi riguardano le condizioni di abitabilità indoor e la fruibilità degli spazi. Tuttavia definire a priori l’impatto di un sistema di controllo sui consumi energetici di un impianto di climatizzazione non è sempre semplice, dipende dal livello di automazione iniziale e dal tipo di sistemi presenti su cui integrare dei BACS. Ma dipende anche dalle abitudini di fruizione degli ambienti e dai profili d’uso dei servizi energetici, comprendendo nella valutazione anche un non trascurabile fattore umano. Il primo effetto positivo dei sistemi di intelligenti è infatti quello di limitare l’impatto del fattore umano sui consumi energetici, ossia in altre parole correggere o limitare gli sprechi generati da sbagliate abitudini d’uso dell’edificio: apertura delle finestra durante il funzionamento degli impianti, temperature interne troppo alte, profili di accessione errati, e altro.

La normativa sull'automazione, il controllo e la gestione tecnica degli edifici

La normativa tecnica (UNI EN 15232-1:2017 attualmente sostituita dalla UNI EN ISO 52120- 1:2022 “Contributo dell’automazione, del controllo e della gestione tecnica degli edifici”) propone un framework per la valutazione dell' efficacia dei BACS in edifici esistenti e di nuova di costruzione definendo:

• Le funzioni di sistema di automazione e gestione degli edifici;
• Una lista di controllo per la valutazione dell’impatto sul rendimento energetico;
• Il procedimento di definizione dei requisiti minimi per ogni tipologia di edificio;
• Un metodo semplificato e uno dettagliato per fornire una stima dell’impatto di automazione.

Lo schema proposto dalla normativa si basa sulla definizione di quattro classi di efficienza dei sistemi di automazione per gli edifici residenziali e non residenziali e sulla recente UNI/TS 11651:2023 “Procedura di asseverazione per i sistemi di automazione e regolazione degli edifici in conformità alla UNI EN ISO 52120-1” in vigore dal 9 febbraio 2023) che ne ha definito le procedure di valutazione:

• Classe D corrisponde a sistemi BACS non efficienti. Si riferisce generalmente agli edifici esistenti in quanto per le nuove costruzioni e le ristrutturazioni spesso sono implementati sistemi maggiormente efficienti. Gli edifici di questo tipo potrebbero avere un grande beneficio dall’implementazione del controllo, ma bisogna analizzare bene il tipo di sistemi presenti.
• Classe C corrisponde ad un livello di BACS base, generalmente implementato in caso di ristrutturazione e nuova costruzione, comprende le funzioni riportate nel prospetto 3 della norma;
• Classe B corrisponde a BACS e TBM avanzati, obbligatorio per nuove costruzioni e ristrutturazioni di edificio non residenziale, che comprendono alcune specifiche funzioni riportate nel prospetto 1 della norma. In questa classe è previsto che i dispositivi di regolazione presenti negli ambienti comunichino con il sistema di automazione della struttura;
• Classe A corrisponde a BACS e TBM ad elevata prestazione energetica dove i dispositivi di regolazione degli ambienti devono essere in grado di gestire i sistemi HVAC in base alla richiesta (set point adattativo, presenza, controllo della qualità dell’aria, … etc.) incluse altre funzioni integrate tra HVAC e diversi servizi dell’edificio (illuminazione, schermatura solare, ... etc.).

Classi di efficienza del BACS

La valutazione della prestazione energetica dei sistemi di automazione

La norma propone due metodologie per calcolare la prestazione energetica dei BACS: il metodo dettagliato e il metodo factor-based. Il primo è un metodo preciso e adattato allo specifico edificio ma richiede una modellazione energetica completa, una conoscenza approfondita dei sistemi e dei loro profili d’uso ed una modellazione accurata dei BACS, perciò è più costoso e richiede anche il tempo per la validazione.

Si tratta ovviamente di un metodo da applicare nei casi di ristrutturazioni di un certo valore economico, quando sia possibile svolgere tutti i passaggi del calcolo. Il secondo metodo è basato su alcuni prospetti semplificativi riportati nella norma che permettono di ottenere stime rapide senza la necessità di un’analisi dettagliata e di precisi dati di partenza, naturalmente a scapito della affidabilità dei risultati. Questo metodo è perciò meno costoso e facilmente applicabile per studi preliminari o interventi di modesto valore economico.

Lasciando i dettagli dei metodi di calcolo all’approfondimento diretto sul testo della normativa si riporta nel seguito un prospetto dei coefficienti di risparmio energetico proposti dalla norma. I coefficienti permettono di stimare rapidamente un potenziale risparmio energetico (energia termica per la climatizzazione, energia elettrica) in caso di un aumento di livello dei BACS considerando la situazione di partenza e la tipologia di uso dell’edificio. I valori sono derivati da studi precedenti e dalla letteratura tecnica,
i coefficienti sono perciò delle stime medie che applicate al consumo reale o ai risultati dei calcoli di prestazione (in caso di mancanza dei dati di consumo) rappresentano l’efficienza energetica raggiungibile tramite l’implementazione dei BACS. Ad esempio osservando il residenziale, un passaggio da una classe D (insufficiente) ad una
C genera un potenziale risparmio di circa il 10%, mentre il passaggio alla B ed alla A raggiungono rispettivamente il 20% ed il 26% di efficientamento per il sistema di climatizzazione.

Quali sono le funzioni di controllo di un sistema di automazione?