I sistemi HVAC (riscaldamento, ventilazione ed aria condizionata) sono un progresso tecnologico trascurato, appartengono a quella classe delle comodità moderne da cui le persone dipendono quotidianamente e che non possono immaginare di vivere senza di esse. Tuttavia, uno dei maggiori carichi di consumo energetico, sia negli edifici commerciali che residenziali, sono proprio i sistemi HVAC.
Attraverso l'applicazione dell'Intelligenza Artificiale (AI) nella gestione dei sistemi HVAC e all'applicazione di aggiornamenti tecnologici avanzati è possibile ottimizzare variabili come il flusso d'aria, la sanificazione, l'umidità e la temperatura ottenendo un consumo energetico molto inferiore e migliorando altresì la qualità dell'ambiente interno.
Stato di fatto dei sistemi HVAC
I sistemi HVAC rappresentano fino al 40% del consumo totale di energia negli edifici, indipendentemente dal fatto che l'edificio sia commerciale, residenziale o industriale. Le apparecchiature HVAC, controllate da sistemi di automazione o da un sistema di gestione degli edifici (BMS) di vecchia concezione, garantiscono che la produzione di caldo/freddo sia distribuita correttamente e mantenuta nell'intervallo di tempo desiderato. Questi sistemi di automazione hanno un funzionamento fisso e possono rispondere solo agli ambienti esterni ed interni in base a logiche preprogrammate.
Questo tipo sistemi se inefficienti e mal progettati sono costosi da gestire, spesso sono inefficaci nel mantenere livelli di comfort adeguati e tale inefficienza contribuisce in modo determinante alle emissioni di gas serra oltre a costi energetici molto elevati.
Difficoltà tecniche di efficientamento
È difficile controllare efficacemente un sistema HVAC poiché le condizioni degli edifici cambiano costantemente:
- I requisiti di ventilazione, riscaldamento e raffreddamento degli edifici cambiano in continuazione.
- La temperatura esterna fluttua frequentemente, influenzando il raffreddamento e il riscaldamento richiesti.
- Le persone entrano ed escono costantemente dagli edifici, il che ha un impatto sulla ventilazione e sul controllo della temperatura.
- Diverse attività indoor hanno un impatto differente sui requisiti HVAC.
Solo un sistema di controllo intelligente può elaborare tutti questi dati in tempo reale e regolare il sistema HVAC. Un sistema con comandi manuali non potrebbe mai raggiungere le massime prestazioni.
Grazie ad un software con logiche di Intelligenza Artificiale (IA) la gestione degli edifici sarà autonoma, autoadattante, in grado di fornire enormi risparmi e ridurre drasticamente le emissioni di CO2. L'apprendimento automatico, l'analisi di modelli di consumo energetico e i controlli predittivi, consentono di regolare le operazioni in previsione di cambiamento delle condizioni ambientali e tutto ciò permette una efficiente gestione energetica dell'edificio.
L'utilizzo dell'intelligenza artificiale per ottimizzare l'HVAC
L'obiettivo finale dell'utilizzo dell'intelligenza artificiale (IA) nella gestione dei sistemi HVAC e quello di ridurre al minimo la quantità di energia utilizzata. In questo periodo nel quale l'energia consumata ha un tasso notevolmente superiore alla media standard, trovare il giusto equilibrio tra picco di domanda, costo energetico e confort ambientale è possibile solo attraverso l'uso di sistemi HVAC dotati di Intelligenza Artificiale. Questi sistemi possono essere impiegati per ottenere il massimo dell'efficienza nei seguenti casi:
- Ottimizzazione della climatizzazione e del riscaldamento degli ambienti
Attualmente esistono caldaie, mini-split, forni, refrigeratori e altre apparecchiature HVAC con intelligenza artificiale integrata. La sostituzione e l'utilizzo di queste nuove apparecchiature prevede un risparmio energetico intrinseco, però è possibile migliorare ulteriormente le prestazioni bilanciando la qualità dell'aria e il consumo di energia. I sistemi di raffreddamento e riscaldamento devono bilanciare il comfort umano e il consumo di energia:
- Uno studio mostra che la produttività umana può raggiungere il suo picco a una data temperatura adeguata.
- Quando la temperatura diminuisce o aumenta, provoca disagio.
- Quando c'è una temperatura estrema, diventa un pericolo per la salute e può essere pericolosa per la vita.
All'interno degli edifici con un'installazione HVAC non adeguata gli scostamenti di temperatura sono più evidenti, inoltre la qualità dell'ambiente interno (IEQ) può progressivamente peggiorare in quanto la temperatura si discosta dall'intervallo standard. Per utilizzare sistemi HVAC in modo più efficiente è fondamentale monitorare ogni fase utilizzando un software evoluto come Maetrics, in grado di garantire una facilità di gestione del comfort ambientale e una adeguata gestione dei sistemi tecnologici da parte dei manutentori.
- Controlli intelligenti per sistemi di ventilazione
Si ritiene che i sistemi di gestione dell'aria consumino solo meno energia rispetto ai termosifoni e ai condizionatori d'aria, però il flusso d'aria esterno che verrà fornito agli edifici può influire sulle esigenze di raffreddamento e riscaldamento. Utilizzando un software dotato di IA è possibile pianificare, regolare e gestire alcuni aspetti su cui bisogna fare attenzione:
- Se i sistemi di ventilazione aumentano il flusso d'aria, in particolare durante l'inverno, è necessario ulteriore calore a causa del volume di aria fredda esterna.
- Lo stesso vale per l'aria condizionata, soprattutto quando il sistema di ventilazione aumenta il flusso d'aria durante la stagione estiva.
Diversi edifici oggi dispongono di sistemi di ventilazione che di solito funzionano con il massimo flusso d'aria e questo purtroppo rappresenta un enorme spreco di energia. Se si applica l'intelligenza artificiale ai controller della ventilazione è possibile determinare un flusso d'aria ottimale, inoltre il sistema è in grado di monitorare il numero di occupanti dell'edificio e la concentrazione di importanti inquinanti atmosferici che influiscono sulla qualità ambientale.
- Sinergia IA con misure di efficienza energetica
Sulla base dei punti precedenti è evidente che le misure di efficienza energetica sono considerate l'implementazione più efficace se abbinate all'IA. L'Energy Recovery Ventilation e gli Airside Economizers sono due esempi dei principali di aggiornamenti HVAC che funzionano meglio con l'intelligenza artificiale.
- Ventilazione a recupero di energia (Energy Recovery Ventilation): quando il flusso d'aria esterno viene ottimizzato è possibile evitare lo spreco energetico dovuto al raffreddamento e al riscaldamento dell'aria supplementare. Inoltre, il sistema ERV ha la capacità di scambiare calore tra l'aria di scarico e l'aria di mandata, riducendo notevolmente i carichi di lavoro HVAC. Il riscaldamento degli ambienti e l'aria condizionata sono le due aree in cui ERV funziona meglio.
- Economizzatori d'aria (Airside Economizers): l'economizzatore tende ad aumentare i tassi di ventilazione mentre diminuisce la resa dell'aria condizionata dovuta all'umidità e alla temperatura dell'aria esterna. Inoltre, l'uso dei ventilatori è meno costoso rispetto ai condizionatori e permette un buon risparmio energetico.
Come abbiamo visto l'utilizzo di controlli automatici dotati di IA permette di migliorare le prestazioni dei sistemi HVAC, possono altresì contribuire a raggiungere gli standard elevati per le prestazioni di riscaldamento, raffreddamento e ventilazione richiesti dalle certificazioni degli edifici come LEED e WELL.
Maetrics sfrutta l'intelligenza artificiale per i sistemi HVAC
L'intelligenza artificiale (IA) viene utilizzata da Manni Energy attraverso il sistema Maetrics per aiutare a ridurre il consumo energetico degli edifici. L'esperienza e la tecnologia dell'azienda sono messe a disposizione del cliente per apprendere ciò che è necessario per ottenere il massimo comfort ed efficienza dell’edificio, ottimizzando le prestazioni dei sistemi HVAC esistenti.
Il sistema Maetrics raccoglie informazioni in tempo reale per rispondere nel miglior modo ed in breve tempo a una varietà di circostanze mutevoli, per ogni microzona dell'edificio è possibile scoprire le migliori impostazioni per ridurre al massimo i costi energetici, le emissioni di CO2 e ottimizzare il confort ambientale.
www.maetrics.it
