Importanza dei sistemi efficienti nella progettazione di edifici intelligenti
La tecnologia intelligente sta ridefinendo il modo in cui le persone interagiscono con gli edifici, sia nella vita privata che in quella professionale. Nella vita privata, i dispositivi di domotica per l'efficienza energetica accendono o spengono automaticamente le luci e gestiscono i sistemi HVAC. Sul luogo di lavoro, l'IoT ha permesso di ottenere enormi vantaggi in termini di efficienza dei magazzini, personalizzazione dell'illuminazione commerciale, ottimizzazione dei sistemi HVAC e non solo.
I sistemi IoT intelligenti offrono controllo, comodità ed efficienza negli edifici. Questo articolo illustra come una progettazione metodica e integrata consenta l'efficienza energetica nei dispositivi IoT per edifici intelligenti.
Ottimizzazione dei dispositivi per edifici intelligenti
Alcuni dispositivi IoT possono essere collegati a una fonte di alimentazione, come la telecamera di un campanello o l'apriporta intelligente di un garage, ma molti dispositivi si affidano esclusivamente all'alimentazione a batteria. Dispositivi quali sensori intelligenti per le finestre, sensori di temperatura intelligenti e sensori di presenza utilizzano sensori e microcontroller ad alta efficienza per mantenere basso il consumo energetico. In combinazione con modalità energetiche ottimizzate, stati di inattività e consumo minimo in modalità inattiva, l'hardware specializzato a basso consumo può prolungare la durata della batteria dei sensori wireless utilizzati in un edificio intelligente, riducendo i costi di manutenzione e garantendo il funzionamento per periodi più lunghi.
Comunicazione e connettività ad alta efficienza energetica
I dispositivi IoT per edifici intelligenti si basano su una connettività continua e una comunicazione efficiente per consentire funzioni critiche come la condivisione dei dati e il controllo centralizzato. L'efficienza energetica delle comunicazioni è fondamentale per ridurre al minimo la corrente utilizzata dalle comunicazioni cablate e wireless. I protocolli wireless a basso consumo, come Zigbee, Z-Wave, Thread o Bluetooth Low Energy (BLE), sono comunemente utilizzati nelle applicazioni per edifici intelligenti, per garantire una conservazione ottimale della corrente a livello di dispositivo.
Come realizzare edifici ad alta efficienza energetica con sistemi integrati
L'efficienza energetica e le fonti di energia sostenibili sono i due pilastri della progettazione e della tecnologia degli edifici intelligenti. Questi vengono realizzati attraverso l'energy harvesting e l'ottimizzazione dei consumi energetici, anche nei sistemi HVAC ad alto consumo.
Energy harvesting negli edifici intelligenti
L'energy harvesting e i sistemi di accumulo, come pannelli solari, raccoglitori di energia cinetica e gruppi di batterie, possono essere controllati tramite le tecnologie per edifici intelligenti. Ad esempio, gli interruttori della luce wireless possono raccogliere energia dalle interazioni dell'utente e dalla luce ambientale per eliminare la necessità di batterie o manutenzione. Inoltre, gli interruttori intelligenti possono rilevare la presenza di persone in una stanza e spegnere le luci se lo spazio è vuoto. Nel caso dell'interruttore intelligente, un sistema di energy harvesting e uno di gestione dell'energia progettati con metodo possono ottimizzare i consumi del dispositivo e l'uso della corrente del sistema che questo controlla.
Monitoraggio e controllo in tempo reale degli edifici intelligenti
Il monitoraggio in tempo reale del consumo energetico svolge un ruolo di primo piano negli edifici intelligenti. I sistemi integrati che supportano il monitoraggio energetico sono generalmente composti da sensori di corrente che monitorano la cronologia e la domanda in tempo reale. Questi sistemi, tra cui prese e ciabatte intelligenti, sono in grado di monitorare il consumo energetico di molti dispositivi e, se necessario, di limitarne l'alimentazione.
In ambito commerciale, le apparecchiature industriali sono spesso dotate di sistemi di gestione della potenza integrati in grado di monitorare il consumo energetico, di avviare e interrompere l'alimentazione e persino di avviare automaticamente le macchine durante le ore di riposo per contenere i costi energetici. Questi sistemi integrati di gestione della potenza si collegano ai sistemi di gestione energetica dell'edificio occupato per ottimizzare l'efficienza.
L'efficienza energetica è fondamentale nei sistemi di gestione intelligente dell'energia che controllano la distribuzione, l'ottimizzazione e il bilanciamento del carico in un edificio intelligente. Negli edifici molto complessi, i sistemi di gestione intelligente dell'energia possono fornire corrente a centinaia di macchinari e a diversi sistemi HVAC e di illuminazione. Per ottimizzare in modo intelligente il consumo energetico complessivo di un edificio, questi sistemi di gestione intelligente dell'energia possono essere costituiti da reti complesse di sistemi di gestione della potenza integrati e centrali.
Ottimizzazione dei sistemi HVAC
I sistemi HVAC rappresentano spesso la porzione maggiore del consumo energetico di un edificio. I sistemi integrati ad alta efficienza energetica nelle infrastrutture HVAC consentono un controllo preciso della temperatura, algoritmi di utilizzo predittivi, ottimizzazione energetica, rilevamento di presenze, accumulo di corrente e recupero di energia.
Ad esempio, un edificio può integrare sensori di presenza e sensori ambientali ad alta efficienza energetica, in grado di regolare le impostazioni della temperatura in base alle presenze, alla richiesta di illuminazione, all'uso di macchinari, alle condizioni ambientali come la luce solare e persino alle preferenze degli utenti. Questi sistemi non sono solo altamente reattivi agli input, ma possono anche utilizzare algoritmi predittivi che anticipano i cambiamenti della domanda. A livello domestico, i termostati intelligenti ottengono risultati simili in termini di efficienza nelle case intelligenti, ottimizzando la durata, tenendo conto dell'occupazione dell'edificio e fornendo dati in tempo reale all'utente.
Sistemi integrati e progettazione di edifici intelligenti
Tra le tecnologie per l'edilizia ad alta efficienza energetica, la progettazione integrata svolge un ruolo chiave nel garantire la funzionalità e la sostenibilità di questi sistemi intelligenti. È possibile ridurre al minimo il consumo energetico a livello di dispositivo selezionando componenti a basso consumo che prolungano la durata della batteria e migliorano l'esperienza dell'utente. Il monitoraggio e il controllo in tempo reale di dispositivi, sistemi elettrici e di illuminazione e infrastrutture HVAC sono indispensabili per ottimizzare l'efficienza complessiva dell'edificio, il tutto sotto il controllo di precisi sistemi integrati. L'efficienza energetica non è solo una considerazione progettuale negli edifici intelligenti: è un prerequisito per la riuscita e la fattibilità della tecnologia IoT per edifici intelligenti.
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