Progetto CASARIGA – agriturismo e B&B
La presente relazione ha lo scopo di descrivere le principali caratteristiche del sistema di gestione edificio.
Edificio
L’edificio è una moderna struttura casaclima Oro, con elevate prestazioni energetiche.
E’ un edificio sostenibile in quanto realizzato in legno XLAM, molto isolato, quindi tutta l’energia termica accumulata viene mantenuta, compreso il calore umano.
Le fonti di calore sono:
- il sole, sfruttato in varie modalità, riscaldamento diretto con effetto serra, riscaldamento acqua Acs e integrazione al riscaldamento a pavimento;
- il recupero del calore dell’aria in ricambio;
- il calore della terra tramite pompa di calore acqua-acqua e sonde geotermiche.
Obbiettivo
L’obbiettivo prefissato in questo progetto era di poter gestisse tutte le componenti e tutte le utenze in modo agevole. L’intento è stato raggiunto grazie ad una interfaccia semplice che permette agli utilizzatori il controllo completo senza l’aggiunta di centraline di terze parti.
Normalmente negli edifici di una certa dimensione, il controllo di alcune parti del sistema, quali ad esempio il riscaldamento, il ricircolo dell’aria, è demandato all’elettronica di controllo fornita insieme al prodotto. Così facendo però, si ottiene un edificio non ottimizzato, perchè i vari sottosistemi hanno una loro intelligenza indipendente che spesso non dialoga con il sistema di controllo principale.
La TeknoRb è stata coinvolta nel progetto fin dalla nascita dell’idea dell’edificio, prima ancora che iniziasse qualunque tipo di progettazione esecutiva. Possiamo dire che la partecipazione attiva allo sviluppo dell’idea, ha permesso di trovare le soluzioni migliori per il raggiungimento dell’obbiettivo preposto. TeknoRb si è poi occupata del progetto di sistema, elettrico e sofware, della realizzazione e messa in opera, fino alla fase finale dell’avviamento dell’edificio. Procedendo in questo modo non ci sono state perdite di informazioni ed è sempre stata attiva una comunicazione continua tra la committenza e la progettazione.
Scelte tecniche
E’ stato scelto di progettare l’edificio utilizzando sistema a PLC, normalmente vengono utilizzati sistemi KNX o simili, ma che hanno meno aperture nella gestione integrata dei vari impianti. Il PLC scelto è stato Panasonic per diverse ragioni: qualità del prodotto, competenza dello staff tecnico Panasonic, potenza di calcolo del sistema, librerie già utilizzabili senza costi aggiuntivi.
La famiglia adottata è stata la FPX-C38, un ottimo prodotto con un buon rapporto potenza/prezzo.
Vi sono 16 stazioni con intelligenza nell’edificio, dislocate nei vari locali. La comunicazione avviene via ethernet con l’ausilio di diversi protocolli. Questo ha permesso di ridurre drasticamente i cavi di interconnessione e di sfruttare la rete sia per gli utilizzi classici di connessione ad internet che per la gestione dell’edificio.
Protocolli utilizzati
Per la realizzazione di questo progetto sono stati utilizzati diversi protocolli:
- Rete nativa PLCLink su rete ethernet che permette uno scambio di informazioni tra tutti i PLC connessi alla rete attraverso un’area condivisa con scambio trasparente e continuo.
- Modbus Ip dove c’era la necessità di una quantità di dati maggiore della rete PLCLink e che non interessava tutte le stazioni.
- Nei componenti ausiliari come pompa di calore o macchina dell’aria, sono stati scelti prodotti che permettevano comunicazioni in MODBUS-RTU, in modo tale da poterli integrare e gestire totalmente dai PLC.
Di seguito i componenti gestiti dal Sistema integrato.
Centrale termica, compresa la gestione delle curve della Pompa di calore. Quest’ultima viene utilizzata solo come fonte di calore mentre il suo inserimento e le sue temperature di lavoro vengono scelte dal sistema PLC.
Pannelli Solari termici. Anche qui non sono state adottate le centraline classiche normalmente fornite a corredo, ma la gestione dei setpoint e della pompa è realizzata direttamente dal PLC, in modo tale da poterla ottimizzare al massimo.
Valvole di zona (60 circuiti). Sono state utilizzate delle valvole tradizionali che in funzione di un algoritmo sviluppato dalla TeknoRb riescono a gestire la loro apertura dallo 0 al 100%. In questo modo il sistema fornisce il calore al locale solo in funzione della sua minima dispersione, migliorando il comfort e riducendo i consumi.
Sistema fognario con gestione e controllo della pompa di sollevamento.
Ombreggiamento
Viste le caratteristiche costruttive dell’edificio, la gestione dell’ombreggiamento risulta fondamentale. Avendo una parete completamente in vetro, orientata a sud, la stessa viene impiegata per riscaldare direttamente l’edificio sfruttando l’effetto serra nei mesi meno caldi. Nei mesi estivi invece vi sarebbe il rischio di surriscaldare l’edificio che, essendo fortemente isolato, non riuscirebbe a smaltire il calore accumulato. Questo sistema di regolazione, ovviamente, tiene conto della presenza di clienti all’interno delle stanze.
Per risolvere il problema del giusto ombreggiamento, si è fatto uso della libreria Panasonic “Solar Tracking Libraries”, la quale genera Azimuth e Zenith. Con la misurazione dell’irraggiamento solare e con opportuni calcoli matematici, è stata individuata la posizione che devono assumere le tende in tutti i momenti della giornata, ombreggiando solo la parte in vetro necessaria affinchè il sole non irradi la stanza. Ogni tenda è dotata di un encoder per posizionarla precisamente secondo i calcoli del sistema.
Stazione meteo
E’ stata istallata una stazione meteo per misurare una serie di grandezze fisiche necessarie alla gestione dell’edificio ed alla campagna circostante.
Vengono misurate:
- Potenza dell’irraggiamento solare per ottimizzare la gestione delle tende, del riscaldamento, ottimizzazione pannelli solari termici, ottimizzazione PDC e luci notturne.
- Temperatura esterna per le curve di riscaldamento.
- Anemometro per la protezione delle tende.
- Pluviometro, sensore foglia bagnata, umidità e pressione atmosferica per la gestione della campagna di pertinenza dell’agriturismo.
- Energia elettrica. Attraverso degli analizzatori di rete, viene misurata l’energia elettrica per evitare sforamenti o picchi che potrebbero aumentare il costo della bolletta. Inoltre, viene gestito il carico nelle varie utenze.
- Consumi energetici. Attraverso le varie sonde di temperatura presenti ed ai misuratori di portata, vengono calcolati tutti i consumi energetici in kwt dell’edificio; questo permette di avere sotto controllo il consumo effettivo e di verificare in tempo reale se una soluzione adottata migliora le prestazioni. Ad esempio, abbiamo verificato che una riduzione notturna del riscaldamento non porta benefici a livello di consumo di risorse.
- Videosorveglianza. Avendo una struttura basata su rete dati sono state applicate delle Ip cam, sempre Panasonic, che permettono il controllo visivo dell’edificio. Una di queste telecamere, è stata utilizzata come video citofono, visualizzabile direttamente da smartphone o tablet.
- Supervisione. Attraverso un sistema di supervisione, sono visualizzate le varie grandezze ed i parametri del sistema che gestisce l’intera struttura. Tutte le misurazioni sono archiviate e visualizzate in forma di grafico. La registrazione di tutti i dati non è fatta in formato proprietario, ma in semplici file *.csv. in questo modo sono facilmente esportabili e gestibili da altri sistemi di elaborazione qualora fosse necessario. Il sistema è pensato in modo che “la macchina” sia al servizio dell’uomo e non il contrario, dunque in caso di evento problematico il sistema di gestione invia una email di segnalazione. In questo modo, non è necessario verificare il buon funzionamento di tutti i componenti.
Come ha affermato il padrone di casa “L’impressione è che la casa abbia una vita propria, come fosse un organismo vivente.”
Implementazione future
Un centro di ricerca della Fondazione Bruno Kessler, ha scelto CASARIGA per il progetto GEOTERM vista la tipologia di struttura e la modalità di gestione. Il progetto in questione ha lo scopo di iniettare nel sottosuolo acqua riscaldata dai pannelli solari al fine di immagazzinare energia termica nel sottosuolo.
Praticamente tutta l’energia termica non utilizzata dall’edificio, anche ad alta temperatura, viene iniettata nel sottosuolo nei mesi estivi attraverso le sonde geotermiche.
Questa energia verrà utilizzata nei mesi invernali attraverso la Pdc migliorando notevolmente il Cop della pompa stessa e di conseguenza riducendo i consumi elettrici. Il sistema di controllo attuale verrà espanso per gestire le nuove sonde di temperatura, ne verranno inserite di nuove nel sottosuolo a diverse profondità. Tutti i dati verranno registrati ed inviati in modo autonomo dal supervisore al centro di ricerca per le analisi.
Difficoltà riscontrate
Una progettazione di questo livello ha richiesto un’intensa analisi nella scelta dei vari componenti, e spesso la difficoltà è stata nel trovare i prodotti che corrispondessero alle richieste di comunicazione.
Un’altro scoglio superato senza non poca difficoltà, è stato farsi fornire i componenti senza le loro interfacce o centraline aggiuntive fornite abitualmente a corredo, ma la stessa difficoltà è stata incontrata da parte dei fornitori stessi.
Un’altra problematica è stata quella “dell’ignoranza” di alcune figure che si occupano di progettazione, le quali, non hanno ancora oggi presente il beneficio che ne trae una struttura quando è gestita in modo armonioso.
Questo è il commento rilasciato dal committente e direttore lavori Sig. Bernardi Omar:
“CASARIGA è una struttura ipogea parte in legno e parte in cls; l’involucro risponde ai canoni di CASACLIMA ORO. Il bloower door test ha dato un risultato di 0,34 (per casaclima oro era sufficiente 0,6). Il calore fornito da un campo geotermico profondo 100 m posizionato sotto la casa, da un campo solare termico, dall’effetto serra delle finestrature molto abbondanti e dal calore umano interno alla casa.
La casa consente altissime prestazioni termiche e un alto confort interno. Tutto però deve funzionare insieme come un orchestra e abbiamo pochi margini di errore.
Si è resa necessaria quindi l’adozione di un’intelligenza unica per gestire il tutto.L’intelligenza della casa controlla tutti i componenti.
A lavori terminati possiamo dire che il sistema consente un totale controllo della casa; l’avviamento e la messa a regime è risultata facile; la messa a punto e le modifiche sono molto facili;
l’impressione è che la casa abbia una vita propria, come fosse un organismo vivente.
Eccezionale!”
committente e direttore lavori
Bernardi Omar“
L’edificio è stato visitato da riviste specialistiche, di seguito i link:
http://www.tgcom24.mediaset.it/viaggi/on-the-road/alla-scoperta-della-comano-valle-salus_2082982201402a.shtml
http://www.viagginbici.com/alberghi-turismo-sostenibile/casariga-un-bb-con-un-tetto-derba-a-comano