Massima efficienza con la building automation

Presso il Politecnico di Bielefeld, in Germania, è stato costruito un edificio che dimostra come la building automation possa migliorare l’efficienza energetica. Un ruolo centrale nell’automazione d’impianto e dei locali è giocato dai controllori Wago

di Silvia Foglio

L’edificio delle Scienze Applicate nel campus di Minden, presso il Politecnico di Bielefeld in Germania, è un progetto che integra tecnologie innovative per l’automazione e l’energia, ed è un esempio di costruzione integrata e interdisciplinare. L’Università e BLB NRW, società di gestione e costruzione immobiliare, hanno unito le forze: dopo 22 mesi, l’edificio è stato completato nei tempi previsti e rispettando il budget di 14 milioni di euro.

Soddisfare i requisiti della classe di efficienza energetica A
L’Università di Scienze Applicate voleva un edificio smart con tecnologie energetiche e d’automazione sofisticate. BLB NRW ha progettato un “meeting center” su quattro piani, con uffici, spazi di lavoro, una biblioteca e una caffetteria, che funge anche da struttura di ricerca e insegnamento. Illuminazione, produzione e distribuzione di energia, climatizzazione e protezione solare sono controllate e monitorate in automatico mediante la building automation, che copre tutte le attività specializzate e si estende dai singoli impianti fino alla completa automazione degli ambienti. La struttura del campus di Minden soddisfa già gli elevati requisiti posti dalla classe di efficienza energetica A. In base al regolamento sul risparmio energetico del 2014, non si possono consumare più di 50 kWh l’anno per metro quadrato, sotto forma di elettricità e calore. Per raggiungere i valori di consumo richiesti per la classe A sono necessari degli investimenti nell’automazione degli ambienti. Tuttavia i bilanci del settore pubblico non sono sufficienti, e l’Università si è assunta la responsabilità dei costi per 113.000 euro.

Investire in automazione permette di risparmiare sui costi operativi
La tesi decisiva è stata che la building automation avrebbe sì avuto costi iniziali più elevati, ma l’investimento avrebbe permesso di risparmiare sui costi operativi nel corso della vita utile dell’edificio. Per aumentare il risparmio energetico l’edificio include un involucro strutturale ben isolato, recupera il calore residuo dai server nei laboratori informatizzati, e integra l’energia proveniente da un impianto geotermico. Le sue sonde trasportano il calore dalla terra trasferendolo a una pompa di calore, che a sua volta aumenta la bassa temperatura del calore geotermico per riscaldare l’edificio. Grazie al funzionamento reversibile della pompa di calore, la biblioteca, la caffetteria, il foyer, le aree riunioni e i laboratori vengono raffreddati utilizzando il sistema di riscaldamento a pavimento e i pannelli radianti a soffitto, e l’energia qui estratta viene sfruttata per rigenerare il campo della sonda di terra. Una seconda pompa di calore è collegata allo stoccaggio combinato per il sistema geotermico/raffreddamento del server, e viene impiegata anche per l’impianto di riscaldamento combinato. Una caldaia a condensazione a gas fornisce l’acqua calda ed è utilizzata per i carichi di picco. I picchi di raffreddamento sono gestiti in due raffreddatori. Inoltre, il free cooling è integrato nel sistema di raffreddamento combinato. L’intera tecnologia d’impianto è progettata per ridurre al minimo il consumo di energia primaria.

Comunicazione aperta per il buon funzionamento dei sistemi centrali
I controllori BACnet/IP del Wago-I/O-System 750 giocano un ruolo centrale nell’automazione d’impianto e dei locali. Sono stati installati un totale di 21 di questi impianti. Sette controllori gestiscono i classici nodi dati per il riscaldamento, la climatizzazione e la refrigerazione, e 14 unità si assumono le funzioni di automazione per i singoli piani. Tutte le unità di controllo sono collegate in una rete Ethernet. BACnet fornisce un protocollo di comunicazione dati standardizzato, open source, che consente il trasferimento di dati tra dispositivi di diversi produttori in base alle specifiche della progettazione della costruzione. Come controllori per la strumentazione, il comando e la tecnologia di automazione, la tecnologia Wago garantisce che i sistemi centrali funzionino senza problemi, e che questi sistemi, insieme alla ventilazione, forniscano sempre la temperatura desiderata.

La building automation è monitorata e regolata in qualsiasi momento
L’automazione della stanza include illuminazione, tende parasole e regolazione della temperatura ambiente. Vengono inoltre impiegati i controllori per la qualità dell’aria e l’anidride carbonica nei laboratori pratici e nei locali per i seminari. Anche i segnali di feedback dai contatti delle finestre vengono rilevati ed elaborati nella programmazione dell’automazione. Per rilevare tutti i segnali a livello di stanza, l’azienda Hermos ha usato la struttura modulare del Wago-I/O-System e dei connettori speciali per i sistemi di sub-bus SMI, KNX e DALI. Le funzioni vengono attivate tramite i quadri comando KNX della stanza. In conformità alle specifiche tecniche contenute nei fogli di integrazione del sistema, tutte le informazioni di automazione di locali e impianti, nonché le funzioni di monitoraggio aggiuntive per tutti i sistemi dell’edificio, sono collegate a un livello di servizio di gestione BACnet per monitorare e regolare la building automation in ogni momento. Con il loro aiuto, i dati energetici dell’edificio possono essere registrati e analizzati, i punti di intervento o i tempi di occupazione modificati e tutti i valori e le condizioni, come temperature, messaggi e guasti operativi da tutti gli impianti possono essere visualizzati sia come previsione, sia come revisione utilizzando gli intervalli di tempo. Gli esperti di Wago hanno esaminato attentamente la tecnologia di costruzione di Minden come parte del processo di certificazione eu.bac. La valutazione sistematica consente di ottenere risparmi mirati sui costi energetici e operativi per l’intero ciclo di vita utile. A tal fine, la certificazione del sistema eu.bac per gli edifici stabilisce nuovi standard.

Photo credit: Andreas Secci, Robert B. Fishman (vor-ort-foto.de)