Un sistema di gestione dell’energia degli edifici, o BEMS, misura come un edificio commerciale usa l’energia e controlla le apparecchiature che la consumano, soprattutto riscaldamento, ventilazione, condizionamento e illuminazione, in modo che i consumi seguano l’occupazione e il meteo invece di abitudini fisse. Si colloca tra una semplice dashboard energetica, che mostra solo numeri, e un sistema completo di automazione dell’edificio, che gestisce gli impianti.

Di solito i proprietari arrivano all’argomento con un insieme di obiettivi: bollette più basse, una rendicontazione di sostenibilità che regga, inquilini che si lamentano meno del comfort. Quale sistema sia adatto dipende soprattutto da ciò che l’edificio ha già e da quanta parte del lavoro debba essere automatica.

In breve

  • Il monitoraggio mostra dove va l’energia; la gestione interviene anche, attraverso programmazioni orarie, setpoint e avvisi.
  • Un BEMS ha bisogno di tre tipi di input: contatori di energia, sensori di contesto come temperatura e presenza, e apparecchiature controllabili.
  • Gli edifici che hanno già un sistema di gestione dell’edificio di solito lo estendono; quelli che ne sono privi possono essere adeguati con sensori wireless.
  • Il costo dipende molto più dall’hardware e dall’installazione che dal software.

Monitoraggio energetico vs BEMS negli edifici commerciali

La prima decisione è se serve vedere, oppure vedere e agire. Un sistema di monitoraggio energetico per edifici commerciali raccoglie le letture dei contatori, le rappresenta in grafici e mette in evidenza i consumi anomali. Una persona esamina i dati e decide cosa cambiare. Un BEMS aggiunge la parte di controllo: può modificare i setpoint del riscaldamento, accendere e spegnere zone di illuminazione, scaglionare gli orari di avvio delle apparecchiature o inviare un’istruzione a un controllore dell’edificio quando una regola lo prevede.

Monitoraggio energetico commerciale Sistema di gestione dell’energia degli edifici Sistema di gestione dell’edificio (BMS)
Compito principale Mostrare dove e quando si usa l’energia Misurare l’energia e intervenire per ridurla Far funzionare in modo affidabile HVAC e altri impianti
Input tipici Contatore generale, sottocontatori, pinze amperometriche Contatori più temperatura, presenza e stato degli impianti Sensori degli impianti, controllori, dispositivi di campo
Agisce sulle apparecchiature No, agiscono le persone in base ai rapporti Sì, tramite programmazioni orarie, setpoint e comandi Sì, tramite anelli di regolazione
Di solito in capo a Team energia o finanza Responsabile della struttura o energy manager Responsabile della struttura o impiantista HVAC

Molti edifici iniziano di proposito con il monitoraggio. Costa meno, non tocca nulla che influisca sul comfort e nel giro di poche settimane mostra quali impianti vale la pena controllare. Una tipica prima scoperta è che riscaldamento, ventilazione o raffrescamento restano in funzione ben al di fuori degli orari di occupazione, un problema di programmazione che un BEMS può poi correggere automaticamente.

Gli edifici con più inquilini hanno un motivo in più per partire dal monitoraggio. I sottocontatori per inquilino o per piano trasformano un’unica bolletta condivisa in consumi individuali, il che rende difendibile il riaddebito degli oneri accessori e dà agli inquilini un motivo per occuparsi dei propri consumi. Quei dati sono anche la base di riferimento rispetto alla quale verrà misurato qualsiasi successivo progetto di gestione.

Il passaggio alla gestione conviene quando gli stessi problemi continuano a ripresentarsi. Se qualcuno deve ricordarsi di regolare la programmazione del riscaldamento a ogni festività, o il carico di base notturno torna a salire un mese dopo ogni intervento, automatizzare la risposta costa meno che rincorrere il problema a mano.

Sistema di gestione dell’energia per edifici commerciali

Un sistema di gestione dell’energia per un edificio commerciale si compone di tre tipi di apparecchiature, e scegliere il sistema significa sceglierle tutte e tre.

I contatori di energia vengono per primi. Il contatore fiscale fornisce il totale dell’edificio, di solito tramite un’uscita a impulsi o un’interfaccia ottica. I sottocontatori lo suddividono per piano, inquilino o uso finale: HVAC, illuminazione, prese, sale server, cucine. L’obiettivo di un sistema di monitoraggio energetico degli edifici è che ogni carico importante sia visibile separatamente, quindi conviene pianificare la sottocontabilizzazione in base alle decisioni che si vogliono prendere, non in base alla disposizione dei quadri elettrici.

Per un ufficio di sei piani, un’impostazione ragionevole potrebbe comprendere il contatore fiscale, un sottocontatore per ogni quadro di distribuzione di piano, contatori separati sul gruppo frigo e sulle unità di trattamento aria e uno sulla sala server: una decina di punti di misura che spiegano la maggior parte della bolletta. La misura per singolo inquilino può seguire dove i contratti di locazione lo richiedono.

Kilo Electronics offre dispositivi per il monitoraggio energetico come trasformatori di corrente wireless e prese intelligenti con misura dei consumi, ma funzionano anche contatori compatibili di qualsiasi fornitore.

I sensori di contesto spiegano i dati dei contatori. Temperatura ambiente, umidità, CO2 e presenza mostrano se l’energia viene spesa per le persone o per spazi vuoti, e la temperatura esterna spiega le oscillazioni stagionali.

Le apparecchiature controllabili sono ciò che trasforma il monitoraggio in gestione: termostati e controllori HVAC che accettano setpoint, relè e prese intelligenti che commutano i carichi, e comandi dell’illuminazione. Non tutti i dispositivi si possono controllare a distanza, e quelli che lo permettono hanno bisogno di limiti chiari su ciò che il sistema può modificare. Quei limiti vanno messi per iscritto prima di automatizzare qualsiasi cosa: per esempio, il sistema può spostare il setpoint di riscaldamento di una zona tra 19 e 22 °C durante le ore di occupazione e abbassarlo a 16 °C durante la notte, ma non può mai spegnere la ventilazione in una sala riunioni che segnala CO2 elevata.

Negli edifici più vecchi privi di BMS, i sensori wireless a batteria eliminano la maggior parte del costo di installazione. Si montano con viti o adesivo, non richiedono nuovi cablaggi, e la radio a lungo raggio permette a un solo gateway di coprire un intero edificio o diversi edifici vicini.

BEMS e BMS: qual è la differenza?

Spesso i due termini vengono usati come sinonimi, ma un sistema di gestione dell’edificio (BMS), chiamato anche sistema di automazione dell’edificio, e un sistema di gestione dell’energia degli edifici rispondono a domande diverse. Un BMS mantiene in funzione gli impianti: controlla unità di trattamento aria, gruppi frigo, caldaie e pompe attraverso controllori sul campo, di solito tramite protocolli come BACnet, Modbus o KNX. La sua prima preoccupazione sono il comfort e la sicurezza delle apparecchiature. L’energia passa in secondo piano.

Un BEMS mette l’energia al centro. Aggiunge la misura che spesso il BMS non ha, confronta i consumi con l’occupazione e il meteo e regola programmazioni orarie e setpoint per ridurre gli sprechi. Negli edifici dotati di BMS, il BEMS di solito ne legge i dati e invia le modifiche attraverso di esso, invece di sostituirlo.

La norma europea EN ISO 52120-1 offre un modo utile per descrivere l’ambizione. Suddivide l’automazione e il controllo degli edifici in quattro classi di efficienza: D per i sistemi non efficienti dal punto di vista energetico, C come riferimento standard, B per i sistemi avanzati e A per quelli ad alta prestazione energetica. Passare dalla classe C alla B di solito comporta funzioni di controllo più avanzate, tra cui il controllo in base alla domanda, come una ventilazione che segue l’occupazione o la CO2 invece di un orario, ed è proprio lì che un BEMS si ripaga.

Un BEMS intercetta anche un problema che la maggior parte delle installazioni BMS sviluppa nel tempo: la deriva. Qualcuno mette un’unità di trattamento aria in comando manuale per risolvere un reclamo sul comfort e non la riporta mai in automatico, una programmazione per le festività non viene caricata, un sensore si guasta e l’anello di regolazione compensa facendo lavorare di più l’impianto. Nessuno di questi casi fa scattare un allarme del BMS, perché l’impianto è ancora in funzione. Il confronto tra energia misurata e occupazione li fa emergere nel giro di pochi giorni.

Al momento della scelta conviene chiedersi se il BMS è aperto. Alcuni sistemi consentono ad altri software di leggere i punti e scrivere i setpoint tramite BACnet o un’interfaccia documentata; altri sono chiusi e solo l’installatore originale può modificarli. Un BMS chiuso non esclude un BEMS, ma rende più costosa la parte di controllo.

Miglior sistema di gestione dell’energia per edifici commerciali

Per un edificio commerciale che vuole prima misurare e poi automatizzare dove le apparecchiature lo consentono, Kilo è la scelta migliore, perché contatori, sensori ambientali e la risposta a ciò che mostrano stanno tutti in un unico sistema. Contatori e sensori ambientali wireless di produttori diversi inviano i dati alla stessa organizzazione tramite LoRaWAN, mioty o MQTT, e le letture dei contatori Modbus o delle apparecchiature BACnet di un BMS esistente arrivano attraverso un gateway edge MQTT che le traduce in MQTT. La potenza di un piano si trova così accanto alla sua occupazione e alla sua temperatura sulla stessa dashboard.

Le regole decidono cosa succede quando queste letture non sono coerenti. Una regola può sorvegliare la potenza di un piano, recuperare l’ultima lettura del sensore di presenza di quel piano e generare un allarme quando la potenza resta sopra l’obiettivo di carico di base mentre il piano è vuoto. Si sceglie per quanto tempo la condizione deve durare prima che succeda qualcosa, per esempio 30 minuti, così una pompa che si avvia per qualche minuto non fa scattare nulla.

Dove le apparecchiature lo accettano, la stessa regola può agire. Si definisce un comando una sola volta su un dispositivo, per esempio un setpoint di riscaldamento, e si assegnano al suo parametro un minimo e un massimo corrispondenti ai limiti di setpoint concordati. I comandi vanno a dispositivi MQTT e a controllori LoRaWAN di Classe C, come un termostato o un controllore HVAC che supporta i setpoint da remoto, e ognuno viene registrato con i suoi parametri e il risultato, così si può vedere se una modifica è stata consegnata, confermata o non è andata a buon fine.

La parte di misura, dai contatori wireless agganciati all’alimentazione principale e ai quadri di piano fino alle regole che individuano i consumi fuori orario, è descritta nella soluzione di Kilo per il monitoraggio energetico degli edifici, da cui si può anche iniziare gratuitamente.

Quanto costa un sistema di gestione dell’energia degli edifici?

Il software raramente è la voce più alta del conto. Il costo di un sistema di gestione dell’energia degli edifici dipende da quattro fattori: il numero di punti di misura e di sensori, il modo in cui vengono installati, il lavoro di integrazione con un eventuale BMS esistente e l’impegno continuo di qualcuno che guardi i dati e intervenga.

La misura cablata in un edificio occupato è costosa per via dei cavi e del tempo dell’elettricista; pinze e sensori wireless costano meno da installare, ma comportano la sostituzione delle batterie ogni qualche anno. L’integrazione con un BMS esistente è spesso il costo più difficile da stimare, perché dipende da quanto è aperto il sistema. Il software è di solito la voce minore, e normalmente viene preventivato a parte rispetto a hardware e installazione.

Prima di confrontare le offerte, conviene preparare le stesse domande per ogni fornitore. Quali protocolli usano contatori, sensori e controllori, e sono aperti? Si possono esportare tutti i propri dati in un formato standard se in futuro si cambia software? Chi installa e manutiene i sensori, e come viene gestita la sostituzione delle batterie? Quali setpoint e programmazioni orarie potrà modificare il sistema, e chi approva quell’elenco? E il software ha un prezzo per edificio, per punto o per utente?

Supponiamo, a titolo di esempio, che un edificio commerciale spenda 150.000 € all’anno in energia. Un progetto BEMS costa 45.000 € tra hardware, installazione e primo anno di software, e ottiene una riduzione del 12 per cento grazie a programmazione oraria, controllo dei setpoint ed eliminazione degli sprechi individuati nei dati. Sono 18.000 € all’anno, con un tempo di ritorno di due anni e mezzo. L’entità dei risparmi varia molto da un edificio all’altro, quindi il modo onesto di stimarlo è misurare prima e usare i dati di monitoraggio per dimensionare il progetto.

Domande frequenti sui sistemi di gestione dell’energia degli edifici

Un sistema di gestione dell’energia degli edifici è obbligatorio nell’UE?

Per gli edifici non residenziali più grandi, l’automazione degli edifici è ormai un obbligo di legge. La rifusione della direttiva (UE) 2024/1275 sulla prestazione energetica nell’edilizia impone, ove tecnicamente ed economicamente fattibile, sistemi di automazione e controllo negli edifici non residenziali i cui impianti di riscaldamento, di condizionamento dell’aria o combinati superano i 290 kW, ed estende l’obbligo agli impianti oltre i 70 kW entro la fine del 2029. Gli Stati membri fissano le regole precise nella legislazione nazionale.

Quali dati raccoglie un sistema di gestione dell’energia degli edifici?

Di solito letture a intervalli dei contatori fiscali e dei sottocontatori, condizioni interne come temperatura, umidità e CO2, occupazione, meteo esterno e stato degli impianti, per esempio se un gruppo frigo o un’unità di trattamento aria è in funzione. Molti sistemi registrano anche ogni modifica dei setpoint e delle programmazioni orarie, il che aiuta quando i risparmi devono essere verificati.

Un sistema di gestione dell’energia degli edifici ha bisogno di internet?

Non necessariamente. I sistemi installati in locale funzionano interamente all’interno della rete dell’edificio, mentre i sistemi in cloud inviano le letture a un servizio ospitato e si consultano dal browser. In entrambi i casi, i controllori locali dovrebbero mantenere l’edificio in funzione in sicurezza se la connessione cade, con il livello di gestione dell’energia che regola programmazioni orarie e setpoint al di sopra del controllo di base invece di sostituirlo.

Un sistema di gestione dell’energia degli edifici funziona in un edificio vecchio?

Sì. Gli edifici più vecchi senza BMS sono spesso quelli in cui si ottengono risultati più facilmente, perché non c’è ancora nulla di automatizzato. Contatori e sensori ambientali wireless a batteria evitano di aprire le pareti, e valvole termostatiche intelligenti per radiatori o relè controllabili possono fornire la parte di controllo senza sostituire l’impianto di riscaldamento.

Si può provare tutto questo sul piano dell’edificio che preoccupa di più, senza dover chiedere un budget. Si installa un misuratore a pinza sul suo quadro di distribuzione, tre sensori ambientali di temperatura e presenza in zone diverse e un sensore di temperatura esterna, poi si crea una dashboard e una regola che genera un allarme quando la potenza del piano resta alta mentre il sensore di presenza lo segnala vuoto. Sono cinque dispositivi, che il piano gratuito di Kilo copre senza dati di pagamento e senza data di scadenza. Il piano gratuito conserva un giorno di storico dei dispositivi, sufficiente per vedere il carico di base della notte precedente, e la regola sorveglia in tempo reale giorno e notte. Per confrontare un mese di consumi prima e dopo una modifica della programmazione, il piano Pro da 145 € al mese conserva un mese di storico.