Università di Bologna

Il progetto di Building Automation G.E.CO. (Gestione Energetica e Controllo Remoto) da noi realizzato per l’Università di Bologna ha consentito di ottimizzare i consumi energetici e migliorare il livello di comfort. Il processo ha previsto la raccolta di dati provenienti dagli impianti in tempo reale, il controllo costante del funzionamento, la riduzione dei consumi di energia attraverso l’analisi e il controllo dei dati, la comparazione dei consumi fra i diversi impianti e fra diversi periodi temporali, l'analisi dei rapporti fra consumi di energia e temperature esterne. L’Università risulta quindi indipendente dalle aziende costruttrici di impianti, grazie all’uso di dispositivi che utilizzano protocolli standard e aperti.

Descrizione tecnica degli impianti

Il sistema impiantistico di climatizzazione  del padiglione trefolo è formato da una rete di teleriscaldamento e teleraffreddamento – entrambe alimentata da una centrale termo frigorifera denominata “Energy House”-  che distribuisce i fluidi termo-vettori a quattro sottocentrali principali (una per ogni blocco dell’edificio).

Da ogni sottocentrale i fluidi termo-vettori vengono smistati alle varie utenze del blocco ed in particolare vi sono: un circuito miscelato con commutazione caldo-freddo per  i ventilconvettori e due circuiti (uno solo caldo ed uno solo freddo) per le batterie delle UTA.

In una delle 4 sottocentrali è poi presente un ulteriore circuito miscelato a servizio di un impianto a  pannelli radianti.

Tutte le sottocentrali vengono esercite tramite una logica di funzionamento “on-demand” in cui  la distribuzione dell’energia viene ripartita in base alle effettive richieste delle utenze in campo; ciò viene realizzato tramite la modulazione di valvole a due vie,  all’ingresso di ogni sottocentrale, che determinano la corretta portata d’acqua richiesta dagli impianti a valle.

Sul primario, pompe elettroniche ad inverter modulano il loro funzionamento per adeguarsi alle variazioni di carico.

A i vari piani sono presenti ventil convettori che regolano le condizioni climatiche  nelle zone servizi e all’interno dei tra “tubi” che compongono la struttura del Trefolo (zone studio).

La climatizzazione delle aule didattiche e delle zone comuni è invece realizzato tramite UTA poste in copertura che attraverso cassette a portata variabile e  batterie di post riscaldo  adeguano il rinnovo di aria e la temperatura ambiente in base all’effettivo utilizzo di ogni aula.

Per  adeguare la variazione dinamica del carico aeraulico, i ventilatori delle UTA sono dotati di inverter che modulano il numero di giri per mantenere livelli di pressione prestabiliti per ogni regime di funzionamento.

Descrizione del sistema di regolazione automatica

Il sistema di regolazione automatica adottato nell’impianto sopra descritto è stato realizzato utilizzando componenti comunicativi su protocolli standard (in particolare  il Lonworks, il modbus TCP e l’EnOcean).

Andando nel dettaglio, l’infrastruttura di rete è basata su di un canale Lonworks IP-852 a cui fanno capo n°8 router IP852 – FTT10 (n°2 per blocco); di questi, n°4 (uno per blocco) sono a due canali utilizzati uno per i dispositivi di sottocentrale ed uno per i dispositivi in copertura.

Gli altri n°4 router ad un canale gestiscono i dispositivi di piano e la centrale di pompaggio primaria.

Nella centrale di pompaggio è presente un controllore liberamente programmabile che gestisce la n°5 pompe della rete di tele-riscaldamento/tele-raffreddamento interfacciandosi con sensori di temperatura, pressione e valvole e misuratori di energia termica di ogni sottocentrale.

E’ inoltre presente un misuratore di energia elettrica che monitorizza le prestazioni ed i consumi della centrale stessa.

In ogni sottocentrale è invece presente un controllore liberamente programmabile (che si occupa della gestione delle valvole miscelatrici, delle valvole di commutazione stagionale automatica , della regolazione delle pompe elettroniche e della raccolta dei dati di stato, allarme, temperatura e pressione. Vi è inoltre un display touch screen che consente di visualizzare tutti i dati di funzionamento della sottocentrale, delle UTA e dei ventilconvettori serviti dalla sottocentrale; consente di visualizzare tutti i dati di funzionamento della centrale di pompaggio e di settare parametri e setpoint di funzionamento localmente.

Nelle sottocentrali oltre ai misuratori di energia termica e frigorifera sono presenti anche misuratori di energia elettrica .

All’interno degli ambienti studio, la climatizzazione è effettuata tramite ventilconvettori dotati di modulo di controllo liberamente programmabili e comunicativi su bus Lonworks.

La temperatura degli ambienti viene rilevate da sonde wireless in tecnologia EnOcean raccolte da gateway su bus Lonworks FTT-10.

La logica “on-demand” permette la gestione delle pompe di sottocentrale in base alla richiesta effettiva delle singole valvole dei ventilconvettori.

La climatizzazione delle aule è infine demandata alle UTA situate in copertura di ogni blocco dell’edificio.

Ogni locale tecnico raccoglie n°5 UTA con le relative  cassette VAV (18 per ogni blocco) e batterie di post riscaldo (9 per ogni blocco).

Le UTA sono provviste di un regolatore autonomo (fornito dal costruttore della macchina), interfacciate al sistema di gestione tramite protocollo Lonworks FTT-10.

Il coordinamento di tutti i dispositivi di campo, che in questo caso sono direttamente accoppiati al bus, è delegato ad un controllore liberamente programmabile situato all’interno del quadro di piano.

Il sistema di supervisione utilizzato in questo impianto è basato su di un software cloud che interagisce con i dispositivi di campo tramite un’interfaccia multiprotocollo (lonworks/modbus) e chiamate XML/SOAP. Da notare che tale piattaforma raccoglie anche tutti gli altri siti dell’Univeristà di Bologna a livello regionale.

Una delle peculiarità del sistema adottato è quello di fornire comunque una doppia interfaccia di supervisione locale/remota (tramite i display touch delle sottocentrali) che garantisce la massima flessibilità di esercizio sia da parte dell’energy managment che dal personale manutentivo operativo.

Marche dei dispositivi di regolazione utilizzati:

  • LOYTEC – Display touch e router Lon
  • DISTECH CONTROL – Controllori liberamente programmabili
  • THERMOKON – Sensoristica e componenti EnOcean
  • BELIMO – Servocomandi e valvole
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