Auto elettriche, energia verde ed elettronica di consumo: queste tre applicazioni (e molte altre) stanno subendo una rivoluzione grazie alle nuove tecnologie. Il "mondo costruito" (case, fabbriche, uffici, aziende, ecc.) è un po' indietro in confronto. In questo articolo scopri il modo in cui i controller per edifici basati su 10BASE-T1L di Analog Devices stanno aiutando gli operatori a raggiungere nuovi obiettivi di sostenibilità ed efficienza.
Gli operatori del settore edile sono alla ricerca di tecnologie che consentano loro di raggiungere gli obiettivi di sostenibilità ed efficienza energetica, sfruttando i dati operativi per ottimizzare sistemi quali riscaldamento, ventilazione, condizionamento dell'aria e illuminazione. Per sfruttare appieno il valore di tali dati, saranno essenziali sistemi avanzati di connettività e controllo. In questo articolo vengono evidenziati i vantaggi dell'utilizzo dei controller digitali diretti Ethernet (DDC), noti anche come controller degli edifici, nei sistemi di gestione degli edifici (BMS) e viene spiegato come il protocollo 10BASE-T1L può integrarsi in una tipica architettura BMS.
Con un rate dati di 10 Mbps, il supporto di diverse topologie e l'alimentazione tramite un singolo cavo a doppino intrecciato, il protocollo 10BASE-T1L fornisce una connettività Ethernet ininterrotta ai controller DDC e ai nodi periferici in configurazioni di rete punto a punto, ad anello e in linea. Fornisce un controllo in tempo reale e supera i limiti dei protocolli precedenti, supportando al tempo stesso un numero virtualmente illimitato di nodi periferici. La capacità di trasmettere dati su lunghe distanze (fino a 1 km) lo rende una soluzione ideale per l'aggiornamento dei sistemi di gestione degli edifici esistenti, poiché consente di riutilizzare il cablaggio a doppino intrecciato esistente. Le funzionalità di cui dispone eliminano la necessità di gateway energivori, consentendo una connettività senza interruzioni dall'edge al cloud. Ciò lo rende una risorsa preziosa per coloro che sono interessati alla più recente tecnologia dei sistemi di gestione degli edifici, acquisendo nuove informazioni sul funzionamento del proprio edificio e sul potenziale di ottimizzazione dell'efficienza energetica.
Sistemi, sensori periferici intelligenti e attuatori consentono efficienze operative che si traducono in miglioramenti sostenibili a lungo termine nella gestione degli edifici. Queste informazioni fruibili aiutano a ridurre il consumo energetico, creare ambienti più sicuri e migliorare il comfort degli occupanti, portando a una maggiore produttività e a un futuro più verde.
DDC compatibile con T1L
I sistemi DDC sono essenziali per la moderna gestione degli edifici, poiché consentono il monitoraggio e il controllo in tempo reale di vari sistemi in un edificio. Man mano che avanzano i progressi tecnologici, i sistemi DDC connessi tramite Ethernet diventeranno sempre più diffusi, migliorando ulteriormente l'efficienza e la sicurezza degli edifici. Il PHY ADIN1100, il MAC PHY ADIN1110 e l'interruttore a due porte ADIN2111 di Analog Devices sono soluzioni ideali per aggiungere 10BASE-T1L a un sistema DDC. Questa tecnologia consente di trasmettere valori del processo, informazioni di configurazione, aggiornamenti software e di diagnostica, facilitando la gestione e la manutenzione dei sistemi dell'edificio. Con una lunghezza del cavo fino a 1 km, 10BASE-T1L è dotato di funzioni di diagnostica che consentono una risoluzione rapida ed efficiente di qualsiasi guasto del sistema.
L'integrazione di 10BASE-T1L con stack software come Modbus IP e BACnet IP fornisce una soluzione completa per i sistemi di automazione industriale, facilitando un'efficace raccolta dei dati, il controllo dei dispositivi e il monitoraggio del sistema. Nella Figura 1 si evidenzia come i prodotti 10BASE-T1L possono essere integrati nei controller dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria e nei controller delle stanze per comunicare con più controller di stanze o edifici in una topologia ad anello o in linea.
Per comprendere meglio ed esplorare in modo approfondito i controller per edifici connessi tramite Ethernet e la tecnologia ADI, consigliamo questo video didattico. Questo video offre preziose informazioni e approfondimenti sugli ultimi progressi e sviluppi compiuti in questo campo.
Applicazione: controller VAV compatibile con T1L nel sistema di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria
Definizione di VAV
Un sistema a volume d'aria variabile (VAV) è un dispositivo/controller di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria comunemente utilizzato nei moderni edifici per uffici dove più sistemi sono spesso installati in zone/aree diverse per mantenere livelli di temperatura confortevoli. Consente a zone diverse di funzionare a temperature diverse utilizzando lo stesso sistema di ventilazione, variando il volume d'aria fornita mantenendo la temperatura costante. Per garantire una ventilazione adeguata, i sistemi VAV utilizzano la programmazione DDC, che calcola e controlla le necessarie regolazioni delle serrande.
I moderni controller di zona VAV programmabili includono un attuatore integrato e mantengono la temperatura della zona azionando la ventola del terminale e regolando il flusso di aria condizionata nello spazio. Forniscono funzioni di controllo dedicate per terminali a condotto singolo, terminali con scatola della ventola in parallelo e terminali con scatola della ventola in serie con riscaldamento modulante. Il controller è composto da due blocchi principali: l'attuatore della serranda e un DDC programmabile integrato. Supporta inoltre l'interfacciamento dei vari sensori necessari per regolare correttamente il volume e controllare la qualità dell'aria nelle applicazioni VAV. Il controller di zona VAV programmabile può misurare e visualizzare la temperatura della zona, rilevare il livello di occupazione, misurare la temperatura del condotto, la temperatura dell'aria in uscita e l'umidità della zona, determinare il punto di rugiada, rilevare i livelli di CO2 e controllare la velocità della ventola della scatola AV. L'utilizzo dei controller 10BASE-T1L in edifici di grandi dimensioni, come gli aeroporti, può aiutare a ottimizzare l'efficienza energetica e la qualità dell'aria interna, riducendo al tempo stesso i costi operativi e di manutenzione.
Figura 1: Un controller dell'edificio compatibile con T1L.
Esempio di caso d'uso in edifici di grandi dimensioni
Per questa applicazione, ci concentreremo su un'area specifica di un aeroporto, come illustrato nella Figura 2. Tuttavia, è importante notare che il sistema VAV e gli algoritmi di controllo qui descritti possono essere applicati anche ad altri edifici di grandi dimensioni. Questa zona è composta da due stanze e il sistema VAV impiega cinque sensori e attuatori posizionati in punti diversi lungo i condotti della stessa zona. Nella prima stanza vengono utilizzati due attuatori (D1 e D2), un sensore di temperatura (S1) e un sensore di pressione (S2). S1 e S2 si trovano nel condotto dell'aria di alimentazione vicino al terminale e utilizzano D2 come serranda dell'aria di scarico e D1 come serranda dell'aria fresca per controllare il flusso d'aria della stanza.
Allo stesso modo, nella seconda stanza viene utilizzato lo stesso numero di sensori e attuatori (D3, D4, S3, S4) ma, a causa del carico aggiuntivo nella stanza, un sensore di CO2 (S5) e un attuatore aggiuntivo (D5) sono stati aggiunti nel condotto dell'aria di ritorno per fornire un migliore controllo del flusso e della qualità dell'aria. L'unità di controllo VAV utilizza degli algoritmi del circuito di controllo per monitorare e controllare i sensori e gli attuatori. Modula la posizione della serranda in base alla lettura dei sensori di temperatura e pressione, quindi agisce in funzione di come è stato programmato. Ad esempio, se la temperatura cambia nella prima stanza, l'unità VAV inizierà ad aprire e chiudere le serrande D1 e D2, provocando una variazione di pressione nel condotto di alimentazione dell'aria, che può essere rilevata da S2. Se la pressione aumenta, l'unità VAV lo rileverà e rallenterà la velocità della ventola situata nell'unità di trattamento dell'aria (AHU).
Tutti i sensori sono collegati in una topologia in linea e posizionati in punti diversi nella rete di condotti. Ogni serranda si collega direttamente dall'unità VAV utilizzando una topologia punto a punto. L'infrastruttura esistente è fortemente limitata a causa delle limitazioni sulla lunghezza del cavo, sull'impedenza, sullo spessore e, soprattutto, sulla resistenza del circuito CC del sistema. Tuttavia, per risolvere questi problemi, è possibile utilizzare i controller DDC 10BASE-T1L per fornire il controllo in tempo reale di una rete di sensori e attuatori su una rete di oltre un chilometro utilizzando solo una coppia di cavi intrecciati.
Inoltre, l'attuatore del dispositivo di regolazione 10BASE-T1L può essere configurato da remoto per regolare con precisione il tempo di funzionamento e la posizione della serranda su un set-point minimo. Può anche essere utilizzato per valutare la serranda in caso di guasto. Il sistema VAV è uno strumento potente per mantenere confortevole un ambiente in edifici di grandi dimensioni, ad esempio gli aeroporti. Utilizzando sensori e attuatori posizionati in luoghi diversi, l'unità VAV può modulare il flusso e la qualità dell'aria per mantenere temperatura e pressione costanti. Con l'aiuto di tecnologie avanzate come i controller DDC 10BASE-T1L, è possibile controllare e mantenere il sistema di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria garantendo al tempo stesso un prezioso risparmio energetico per una maggiore efficienza.
Figura 2: Un controller VAV compatibile con T1L.
Conclusione
L'aggiunta di 10BASE-T1L al controller dell'edificio elimina la necessità di gateway complessi e energivori e migliora i sistemi di gestione dell'edificio fornendo un controllo in tempo reale di sensori e attuatori su lunghe distanze utilizzando un cavo a doppino intrecciato. I controller degli edifici possono raggiungere una maggiore portata con un numero virtualmente illimitato di dispositivi periferici, a seconda delle prestazioni e dei requisiti di rete. I controller di edifici compatibili con 10BASE-T1L possono anche monitorare i guasti di rete e identificare i problemi di cablaggio con l'aiuto delle funzioni di rilevamento guasti e diagnostica dei cavi.
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