Negli ultimi anni, una rinnovata sensibilità ai temi dell’ecologia e del risparmio energetico ha influenzato positivamente il mercato dell’edilizia, facendo crescere la richiesta dei cosiddetti “green building”, edifici basati su una costruzione sostenibile e su un utilizzo più efficiente dell’energia. Ottimizzare i consumi energetici significa intervenire su tutti i sottosistemi di un immobile, e solo tramite elaborati sistemi di telecontrollo è possibile ottenere risultati efficaci. E questo vale sia per i nuovi edifici, sia a maggior ragione per il “retrofitting” di costruzioni già in uso.
La tedesca Beckhoff è fra i principali player mondiali nel sofisticato settore dello Smart Building, grazie a una piattaforma di controllo basata su PC che, con alle spalle tre decenni di utilizzo intensivo nell’automazione industriale, negli anni è stata estesa e ottimizzata anche per impieghi nell’edilizia. Alla base del concetto di automazione di Beckhoff c’è un’idea apparentemente semplice: raggruppare tutti gli automation process su una CPU, con una piattaforma software universale e un sistema di controllo. Il risultato è una control platform perfettamente integrata che consente nuove opportunità applicative, grazie all’utilizzo ottimizzato di un hardware standard sempre più potente. Inoltre, gli utenti godono di significativi miglioramenti di efficienza.
Un caso da manuale
Il case study sul centro commerciale Porta di Roma, presentato da Beckhoff al recente Forum sul Telecontrollo tenutosi alla Fortezza da Basso di Firenze, è stato scelto dal comitato scientifico come migliore presentazione dell’evento. «Il caso di studio che abbiamo esposto mostra come siamo intervenuti su un edificio già esistente rendendolo migliore e “smart”, abbattendo i costi di gestione del 70% per la parte di illuminazione e in generale del 40%, ottenendo inoltre una capacità di controllo del sistema molto arricchita» ci ha detto il relatore, Mirko Vincenti, Market Manager Infrastructure and Building Automation di Beckhoff Automation Srl.
Il progetto Porta di Roma ha dimensioni davvero notevoli, visto che si tratta di uno dei maggiori poli commerciali d’Europa, gestito al 50% da due colossi come Klepierre e Allianz. Realizzato su un’area di 150mila mq a Nord di Roma, il centro comprende 220 negozi, 4 megastore, un cinema multisala a 13 schermi e attira 19 milioni di visitatori all’anno. Ma tradotto in impianti? «Ci sono da gestire 8.000 lampade con protocollo DALI (Digital Addressable Lighting Interface), 5 caldaie da 800 kW ciascuna, 24 unità rooftop, 12 di trattamento aria, 12 torri evaporative, due stazioni di trasformazione da 1.250 kW ciascuna, 1.600 telecamere di sorveglianza e un totale di 90.000 punti SCADA» elenca Vincenti. Prima dell’intervento di Beckhoff, l’edificio disponeva di un BMS (Building Management System) limitato a pochi sottosistemi e controllava solo 1.300 punti; per questo la proprietà aveva chiesto di far evolvere sia il BMS, sia l’EMS (Energy Management System). Nel progetto sono intervenute altre due aziende, la GMC Costruzioni Elettriche Srl in veste di società di gestione e manutenzione – che ha suggerito gli interventi necessari, le logiche di funzionamento e le soluzioni impiantistiche da adottare; e la Eurotec Srl, che in veste di integratore di sistema ha definito le architetture di controllo e sviluppato il software rendendo possibile la gestione secondo i requisiti dettati da GMC e l’integrazione dei vari sottosistemi.
L’approccio di intervento prevedeva sistemi BMS e EMS capaci di coordinare in modo pronto e omogeneo tutti i sottosistemi da controllare usando logiche distribuite, mentre la comunicazione fra i vari controllori era affidata a un’infrastruttura di rete dedicata ridondata su base Ethernet TCP/IP. L’intervento è consistito poi nell’installare una serie di controllori (PLC multiprotocollo) che attraverso una programmazione dedicata risolvono la porzione di BMS-EMS in carico a loro sfruttando un sistema di I/O distribuito e modulare o dei BUS di campo standard per raggiungere i dispositivi in campo. Un ausilio fondamentale per la visualizzazione e la gestione arriva dal sistema SCADA installato, che tuttavia non detiene le logiche del BMS. Un ultimo requisito era che il sistema potesse mantenere un carattere di apertura e modularità che lo rendesse sempre aggiornabile e facile da adeguare a nuove esigenze. Alla fine, tutte le specifiche sono state rispettate, e il sistema di gestione controlla tutti i sottosistemi, dall’illuminazione all’HVAC, dalla videosorveglianza al sistema antintrusione e a quello antincendio, dai sistemi rooftop all’irrigazione delle piante nelle aree verdi.
I risultati
Parlando di numeri, la trasformazione in Smart Building ha prodotto una notevole riduzione del fabbisogno energetico: se prima dell’intervento il Polo Commerciale necessitava di 2 stazioni di trasformazione da 1.250 kW ciascuna, dopo ne è stata sufficiente una da 400 Kw. I costi di illuminazione sono scesi del 70%, tramite l’uso di lampade LED dimmerabili via bus DALI in base alle reali condizioni di luce presenti al momento. Il consumo è sceso da 14 kW a 4. In generale, il risparmio energetico totale è stato intorno al 40%, grazie anche alla migliore amministrazione dei sistemi rooftop, UTA (Unità Trattamento Aria) e ai processi di pompaggio e ricircolo dell’acqua.
Tutta la gestione ora è concentrata su una sola console, e la totalità di sistemi e impianti ha una serie di funzioni orientate alle routine di manutenzione e diagnostica, con rilevazione automatica dei fault delle luci, gestione della manutenzione delle lampade d’emergenza, videosorveglianza e antintrusione integrate fra loro, gestione ottimizzata delle parti di impianto soggette a usura o invecchiamento. In questo modo molte delle attività vengono indirizzate già verso gli operatori. Anche per l’Energy Manager esistono cruscotti e DB che vengono precostituite.
In generale, i risultati ottenuti sono stati superiori alle aspettative della proprietà. «Di fatto, la tecnologia Beckhoff, con la sua apertura e le sue architetture, ha facilitato uno sviluppo apparentemente molto complesso, creando una completa omogeneizzazione di sottosistemi eterogenei e non comunicanti – prosegue Vincenti – e permetterà future espansioni ed evoluzioni. Infatti, anche se per ora gli impianti speciali sono relativamente separati e autonomi, in un prossimo futuro verranno anche questi integrati totalmente nel BMS».
Il ruolo di Beckhoff
In progetti di queste dimensioni, spesso è difficile definire chi fa che cosa. Nel caso di Beckhoff, il problema non si pone: l’azienda fornisce il controllo. «Noi andiamo dalla sonda di temperatura da collegare fino ai PC server industriali da 40 core, per fornire quella che è l’architettura hardware di controllo e il software necessario per gestirla. C’è un kernel run-time che viene usato trasversalmente su tutte le piattaforme, sempre lo stesso ambiente, quindi permette una portabilità universale del codice sviluppato e una gestione modulare dei sistemi molto facile. Anche lo scambio fra CPU in Ethernet (ed EtherCATt per il campo) ci rende molto semplice l’interconnessione sul network con una serie di logiche distribuite» spiega Vincenti. Questa apertura si riverbera anche nei protocolli utilizzabili, visto che le RTU di Beckhoff possono comunicare anche in MQTT o in OPC UA. «Uno dei protocolli che puntiamo a fare emergere, perché dà la massima interoperabilità dei sistemi in senso ampio, è l’OPC UA, con il quale possiamo far evolvere i sistemi verso il cloud, dove diventa tutto facile e velocemente gestibile. – spiega Vincenti – Per esempio si possono creare delle dashboard che possono essere asservite a gestire una serie di edifici come le stazioni ferroviarie. Abbiamo diverse installazioni dove un grosso player, fornitore di Rfi, ha sperimentato una soluzione dedicata per la gestione di stazioni, e il BMS si sposta verso il cloud con i protocolli».
Ma come si arriva al mercato nel settore degli Smart Building? «Attraverso i system integrator, o i grossi impiantisti, o tramite società che si sono strutturate come EPC (Engineering, Procurement, Construction) ma con un forte know-how tecnologico interno, che tecnologicamente è vicino a noi. – conclude Vincenti – A noi servono interlocutori che abbiano la capacità di apprendere i dettami costitutivi delle architetture, poi su questo li supportiamo. Non ci poniamo mai sul cliente finale come concorrente dei nostri partner, ma invece cerchiamo, attraverso attività di consulenza sui progettisti o sulle società degli utenti finali, di creare una cultura, che poi si riverbera positivamente sull’integratore o su chi ha promosso sul cliente ultimo la propria soluzione basata sui prodotti Beckhoff».
