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Nuove frontiere dell’efficienza energetica: strategie di controllo evolute in ambito Smart Building

Tree Solutions - Start Up Innovativa
BRAIN: intelligenzaper l'efficienzaenergetica
Nuove Tecnologie per gli usi termici
Criticità delle soluzioni usuali
Vantaggi del Modello "INTEGRAZIONE"
Regolazione con curva climatica
Logica di gestione innovativa
Case history -Residenziale

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
HOME & BUILDING ottobre 2017 Smart Building: tecnologie per servizi innovativi

Pubblicato
da Benedetta Rampini
HOME & BUILDING 2017Segui aziendaSegui




Settori: 


Estratto del testo
Veronafiere 18-19 ottobre 2017 Gli atti dei convegni e pi di 8.000 contenuti su www.verticale.net Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore 27 ottobre Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore Alimentare Alimentare Petrolchimico Alimentare 28 ottobre Alimentare Petrolchimico Alimentare Alimentare Petrolchimico Visione e Tracciabilit 28 ottobre Luce Energia Domotica LED Luce Energia Domotica LED A BRAIN FOR ENERGY EFFICIENCY for Heating and Cooling Systems by Presentiamoci' Amerigo Restucci: - Laurea in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
- Master in Management ed Economia del 'Energia e del 'Ambiente.
- Gruppo Eni: 2000-09
- E.On Italia: 2009-11
- eEnergia: 2011-12 Nel corso della suo percorso professionale ha avuto l'opportunit di maturare esperienze in diverse aree aziendali: dall'auditing al business development. Dal 2012 ha dato il via al progetto di Tree Solutions Chi siamo Start Up Innovativa: iscritta nel a sezione speciale del Registro delle Imprese Mission Aziendale: Sviluppare e commercializzare tecnologie per raggiungere la pi ampia diffusione dell'efficienza energetica. 2. Ambiente strategico: da aprile 2015 la sede operativa in Polihub: incubatore e distretto tecnologico del Politecnico di Milano 3. Collaborazioni di valore:
' Partecipazione al panel dei partner dell'Osservatorio sull'Efficienza Energetica curato dal MIP; Relatori invitati per Executive Master in Energy Management 2017. ' Accordo quadro di ricerca della durata di 3 anni con il Dipartimento di Energia del Politecnico per l'ulteriore sviluppo delle nostre soluzioni tecnologiche. Il primo lavoro congiunto ha validato i risultati ottenibili. Clienti / Collaborazioni Comune di SCANZOROSCIATE Condomini Residenziali Utilities Alcuni risultati* -33% -21% -20% -34% Casa di cura 'Le Terrazze' Varese Scuola 'Guastalla' Monza Residenziale Milano Scolastico Saronno *Altri esempi pi dettagliati sono riportati nelle diapositive successive BRAIN: intelligenza per l'efficienza energetica MONITORAGGIO REMOTO CONTROLLO REMOTO LOGICA DI CONTROLLO INNOVATIVA ENERGY METERING FACILITA' DI IMPOSTAZIONE PIATTAFORMA CLOUD GLI EDIFICI SONO TRA I MAGGIORI CONSUMATORI NON INDUSTRIALI DI ENERGIA: 1/3 dell'energia consumata a livello mondiale!1 60% dell'energia usato per CONDIZIONAMENTO AMBIENTALE 1 Fonte: International Energy Agency (IEA) Nuove Tecnologie per gli usi termici Generazione
' Condensazione
' Pompa di calore
' Radiazione IR Distribuzione/
' Pompe a inverter
' Sistemi a bassa temperatura (es. pannelli radianti)
' Fan coils (caldo/freddo) Regolazione
' Controllo zonale
' Sistemi domotici con apprendimento
' Valvole termostatiche Involucro
' Nuovi materiali costruttivi
' Sistemi attivi di controllo dei flussi d'aria in intercapedine
' Coibentazione interna/esterna Le principali tecnologie disponibili sono mature e/o tese a massimizzare il "SACRIFICIO" energetico piuttosto che ad aumentare l'efficienza di sistema. Criticit delle soluzioni "usuali" Tutte queste soluzioni prevedono elevati investimenti e lunghi tempi di rientro. MODELLO "SOSTITUZIONE" ' Elevati CAPEX ' Accesso a strumenti finanziari. ' Stima dei tempi di ritorno basati su ipotesi. ' Tempi di rientro generalmente lunghi (6/8 anni). ' Lavori impegnativi e invasive. ' Processo decisionale lungo e impegnativo. NUOVA TECNOLOGIA La proposta: un nuovo modello La soluzione che proponiamo consente di ottenere risparmi di energia agendo sulla gestione dell'impianto di condizionamento. Gestiamo l'impianto di generazione e distribuzione in maniera integrata, e usando una logica innovativa. TECNOLOGIA ESISTENTE MODELLO "INTEGRAZIONE" 'la nuova tecnologia non sostituisce quella esistente ma gli consente di
ottenere prestazioni migliori,
lavorandoci insieme"
Vantaggi del Modello "INTEGRAZIONE" Soluzioni Modello "integrazione" Elevati CAPEX Accesso a strumenti finanziari. Stima dei tempi di ritorno basati su
ipotesi.
Tempi di rientro generalmente lunghi. Lavori impegnativi e invasivi. Processo decisionale lungo e
impegnativo.
Problemi Modello "sostituzione" CAPEX sensibilmente inferiori Nessun bisogno di finanziamenti. Accettabilit incertezze sui tempi di
ritorno.
Tempi di rientro estremamente brevi. Lavori poco invasivi (1-2 giorni/team),
Possibilit di intervento su 12 mesi.
Processo decisionale semplificato. Supervisione e controllo BRAIN Monitoraggio Gestione evoluta Processo di miglioramento continuo LIVELLO 2:
ALGORITMO DI CONTROLLO EVOLUTO
Controllo dinamico dello scambio termico
Attraverso due step o livelli produttori di efficienza: LIVELLO 1:
MONITORAGGIO E OTTIMIZZAZIONE
Errori di programmazione, ottimizzazione settaggi
0% 40% Riduzione consumi Monitorare per responsabilizzare Spreco inconsapevole: la semplice conoscenza dei consumi energetici attraverso un attento
monitoraggio pu portare al a riduzione dei consumi. Secondo una ricerca della Oxford University la lettura del consumo energetico direttamente da
uno strumento di misura, grazie al a consapevolezza che se ne pu trarre pu portare ad un
abbassamento dei consumi tra il 5 e il 15% senza bisogno di ulteriori interventi. (Fonte: Oxford University ' The Effectiveness Of Feedback On Energy Consumption) Monitorare per gestire meglio Ore 5 am: l'impianto parte apparentemente senza un motivo in anticipo rispetto alla programmazione e resta acceso per 1 ora'. Senza monitoraggio nessuno se ne era accorto!! Sistema di gestione: Edificio/Impianto/Ambiente Una "relazione dinamica"'' L'interazione tra l'edificio, l'ambiente e l'impianto estremante variabile nel corso del periodo di
funzionamento (sia a livel o stagionale che giornaliero); inoltre governata da parametri non
facilmente model abili.
Gestire l'impianto solo sulla base delle assunzioni di progetto pu essere nel maggior parte del
tempo di funzionamento molto inefficiente e quindi "dispendioso". Regolazione con curva climatica Sistema con controllo in avanti Fonte: Wikipedia Il controllo in avanti (detto anche ad anello aperto in avanti o in feedforward), una tecnica di controllo caratterizzata dall'assenza di una misura diretta della grandezza da controllare, poich l'ingresso del sistema da controllare calcolato sulla base delle caratteristiche note di tale sistema e sull'eventuale misura dei disturbi agenti su esso. L'elemento cardine la conoscenza del comportamento del sistema da control are e di conseguenza del modello matematico che lo descrive. Tipicamente si tratta di un modello matematico costruito sulla base delle leggi fisiche che regolano il sistema. Se il modello cos costruito pu essere invertito, sar possibile ricavare l'ingresso da applicare al sistema per ottenere l'uscita desiderata grazie al modello inverso. Risulta evidente che le prestazioni del sistema saranno legate alla capacit del modello di descrivere in modo accurato il sistema da controllare. Sistema con controllo in avanti Fonte: Wikipedia Vantaggi ' L'assenza di una misura diretta della grandezza da controllare ha un impatto positivo su costi e tempi di implementazione del controllore. ' La possibilit di eliminare sensori per la misura della grandezza da controllare comporta anche un vantaggio in termini di affidabilit, in quanto il funzionamento del sistema non dipender dalla qualit dei dati letti dal sensore. ' L'assenza di ritardi nella lettura dell'uscita misurata (dovuti alle dinamiche del sistema o dei sensori) garantisce una migliore prontezza di risposta. Svantaggi ' La necessit di sviluppare un modello matematico accurato, si traduce in prove sperimentali sul sistema con conseguente aumento dei costi di sviluppo. ' Scarsa robustezza alle variazioni parametriche nel modello, dovute all'invecchiamento dei componenti. ' Scarsa robustezza alla presenza di disturbi agenti sul sistema. Scambio termico dell'edificio Gli apporti dell'impianto sono l'unica
quantit di energia scambiata
dall'ambiente internamente all'edificio
che possiamo conoscere in maniera
puntuale attraverso il monitoraggio e
contemporaneamente influenzare
attraverso il sistema di controllo
Dispersione ' Trasmittanza Testerna - Tinterna Spessore parete Superficie parete Sistema ad anello chiuso La retroregolazione o retroazione (feedback in inglese) la capacit di un sistema dinamico di tenere conto dei risultati del sistema per modificare le caratteristiche del sistema stesso. In un controllo in retroazione il valore della variabile in uscita dal sistema viene letto dal controllore che agisce modificando l'ingresso del sistema. Sistema ad anello chiuso Fonte: Wikipedia Vantaggi ' Modello matematico molto semplificato. ' Limitata soggettivit degli interventi gestionali. ' Verifica delle variazioni dei parametri di controllo rispetto alle previsioni e capacit di adattamento alle nuove condizioni. ' Capacit di fronteggiare eventuali disturbi agenti sul sistema. Svantaggi ' Possibile impatto negativo su costi e tempi di implementazione del controllore se questo prevede un elevato numero di punti di monitoraggio. ' Il sistema di gestione dipender in maniera fondamentale dalla qualit e granularit dei dati raccolti. ' Lo sfasamento tra le azioni applicate e gli effetti che si manifestano richiede maggiore attenzione nella lettura dei fenomeni in corso. Logica di gestione innovativa ' Corretta ed evoluta applicazione delle leggi della termodinamica ' Riduzione della differenza tra energia prodotta e energia distribuita ' Focus sui fabbisogni energetici degli utenti ' Massimizzazione del rapporto di scambio termico Semplicit di installazione L'intero sistema pu essere installato da un elettricista in meno di un giorno! CASE HISTORIES Case histories 1. Residenziale 2. Terziario Case history - Residenziale Condominio La Spezia. Alimentazione a gas naturale, consumi: 33.000 mc/anno Andamento gestionale "tradizionale" Sabato 25/2/2017 Circa 140 cicli di spegnimento e riaccensione del bruciatore in una singola giornata Andamento gestionale "ottimizzato" Venerd 24/2/2017 La distanza tra la linea blu e la linea arancione proporzionale alla quantit di calore ceduta all'edificio. La maggior distanza indica un migliore utilizzo del calore prodotto dal a caldaia. Questo risultato ottenuto intervenendo sugli organi di "manovra" del 'impianto: pompe, valvole e bruciatore. Si modula il funzionamento dell'impianto limitando la PRODUZIONE di calore che non riuscir ad essere distribuito agli utenti. Performance Test: ON/OFF Media -25,5 % BRAIN On BRAIN Off LIVELLO 2 Confronto consumi mensili BRAIN On BRAIN Off CONSUMI SPECIFICI -44,9 % -52 % CONSUMI ASSOLUTI LIVELLO 1 & 2 CASE HISTORIES Case histories 1. Residenziale 2. Terziario Case history - Terziario Caratteristiche dell'edificio e dell'impianto ' 2 generatori di calore con bruciatori a gasolio bistadio ' Distribuzione idronica tramite pompe di tipo ON/OFF ' Fancoil bitubo a tre velocit, stesso circuito per caldo e freddo ' Regolazione tramite valvola miscelatrice con curva climatica ' Edificio con 4 piani fuori terra ' Piano terra servito da fancoil e UTA con singola batteria (caldo d'inverno, freddo d'estate) ' Altri piani serviti da solo fancoil Interventi di Livello 1 ' Blocco caldaia per intervento pressostato sicurezza ' Dipendenti percepivano freddo a seguito dello spegnimento nel weekend ' Motore ventola UTA acceso h24/24 ma con cinghia rotta ' Pompe secondario con partenza anticipata di un'ora Problematiche riscontrate ' Reimpostazione della pressione massima di esercizio ' Anticipo di due ore del a partenza impianto il luned mattina ' Sostituzione cinghia e accensione in ore lavorative ' Correzione degli orari degli orologi Azioni risolutive Interventi di Livello 1 ' Regolazione climatica inutilizzata (tre vie a punto fisso) ' Cambio ora legale incompleto (solo alcuni orologi adattati) ' Impostazione corretta della curva climatica e degli orari della tre vie ' Informato terzo responsabile e temporaneo adattamento da remoto degli orologi Problematiche riscontrate Azioni risolutive Gran parte dei problemi stata individuata grazie all'analisi dei dati da remoto Risultati ' Livello 1 & 2 Andamento consumo specifico [litri/GG] 15,1 14,8 11,8 2015/16 2016/17 THS - 21,1 % BRAIN ha controllato le sezioni di: ' generazione (bruciatori) ' distribuzione (pompe) ' emissione (ventole fancoil) Misurazione del Comfort Temperatura media degli ambienti tra le 8:00 e le 18:00 dei giorni feriali T > 22 C 20 < T < 22 C T < 20 C Data Ambiente centrale Saletta Uffici 1 Ingresso Casse Primo piano Secondo piano Ufficio 2 26/1/17 24,1 23,1 22,2 20,4 23,4 22,1 26,2 22,4 27/1/17 24,2 22,9 22,1 20,4 23,4 23,0 26,4 21,5 30/1/17 22,9 21,7 20,9 19,3 22,4 23,4 25,5 20,2 31/1/17 23,2 22,3 20,9 19,3 22,5 24,0 25,8 20,3 1/2/17 23,4 22,4 21,1 19,9 22,9 23,5 26,2 20,5 2/2/17 23,2 22,8 21,8 19,8 22,6 22,4 25,4 20,7 3/2/17 23,8 23,0 21,8 20,7 23,0 22,6 25,7 21,5 6/2/17 23,3 22,2 21,3 20,0 22,5 23,4 25,2 20,8 7/2/17 24,1 23,4 22,2 20,6 23,3 23,5 25,8 21,7 8/2/17 24,3 23,7 22,5 21,1 23,6 23,8 24,8 22,2 9/2/17 23,9 23,2 22,2 21,4 23,2 21,9 24,2 21,8 10/2/17 24,4 23,6 22,6 22,2 23,7 23,1 24,1 22,2 13/2/17 24,0 22,8 22,1 21,6 23,2 22,5 24,8 21,6 14/2/17 24,5 23,5 22,8 22,3 23,8 23,2 26,1 22,3 15/2/17 23,9 23,0 22,4 21,9 23,1 23,3 25,6 21,9 16/2/17 24,1 23,0 22,7 21,2 23,4 23,3 25,5 22,5 17/2/17 23,6 22,9 22,2 20,6 23,2 22,8 25,2 22,2 20/2/17 22,7 21,6 21,4 19,7 22,3 21,1 24,3 21,4 21/2/17 22,6 21,5 21,2 19,7 22,0 23,3 25,0 21,2 22/2/17 22,9 22,3 21,4 19,9 22,5 22,2 25,1 21,1 23/2/17 23,7 23,1 22,1 20,6 23,3 22,3 24,5 21,7 24/2/17 22,8 22,4 21,8 20,4 22,8 23,3 24,6 21,1 27/2/17 23,0 22,7 21,4 20,0 22,4 22,2 25,0 21,0 28/2/17 22,7 22,4 21,3 20,3 22,3 23,1 23,7 21,0 1/3/17 23,1 22,5 21,8 20,4 22,4 24,0 25,0 21,4 2/3/17 22,9 22,4 21,6 20,3 22,3 23,6 25,0 21,2 BRAIN off BRAIN on Partners: Amerigo Restucci +39 333 5374900
a.restucci@tree-solutions.it
www.tree-solutions.it DO NOT REPLACE JUST HAVE A BRAIN


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