Controllare le luci per edifici a emissioni zero

AUTOMAZIONE EDIFICI –

I sistemi di controllo domotico rappresentano un’opportunità significativa per l’industria elettronica europea, che può essere colta utilizzando le migliori tecnologie nel campo dei sensori e dei dispositivi di commutazione.

La Direttiva 2010/31 dell’Unione Europea, che ha rafforzato la precedente Direttiva del 2002 sulle prestazioni energetiche degli edifici, stabilisce che entro il 31 dicembre 2020 tutti i fabbricati di nuova costruzione dovranno essere “nearly zero energy”; per i nuovi edifici occupati e posseduti da autorità pubbliche questo termine è anticipato al 31 dicembre 2018. L’illuminazione costituisce una parte importante del consumo energetico degli edifici; per rispettare le nuove norme europee sarà quindi necessario adottare sistemi di controllo automatico che consentano di accendere e spegnere le luci in funzione della presenza o assenza delle persone. Questi sistemi permettono infatti di ridurre i consumi energetici del 50-70% nelle sale conferenze e negli uffici open space, del 40-60% nei corridoi e nelle corsie tra gli scaffali dei magazzini. Elementi essenziali di queste soluzioni sono i sensori per rilevare la presenza delle persone e i commutatori per azionare le lampade, due categorie di componenti che negli ultimi anni hanno compiuto progressi notevoli.

Sensori di presenza

Tradizionalmente il rilevamento della presenza di persone viene effettuato tramite sensori con tecnologia piroelettrica o a microonde, che però consentono di rilevare solo corpi in movimento. La tecnologia Mems consente oggi di superare questo limite. Un sensore Mems a infrarossi è infatti in grado di monitorare la temperatura della stanza e, individuando le aree più calde, di rilevare la presenza di una persona anche se immobile. Tipicamente questa soluzione impiega sensori IR con una struttura a matrice che rendono possibile ottenere anche un’indicazione sulla posizione della persona all’interno della stanza. Ad esempio, il sensore Mems D6T di Omron con matrice 16x16 può localizzare con precisione una persona all’interno di un’area di 6x6 metri. Grazie all’ampio campo di rilevamento e alla risposta veloce, un piccolo numero di questi dispositivi è in grado di coprire grandi aree e di ‘seguire’ anche persone che si spostano rapidamente da una parte all’altra dell’edificio. Il sensore D6T di Omron è dotato di una elevata precisione ed è in grado di rilevare cambiamenti di temperatura di soli 0,15 °C. Il dispositivo può essere utilizzato anche per controllare il riscaldamento o attivare le telecamere di videosorveglianza quando viene rilevata la presenza di una persona in un’area che non dovrebbe essere occupata.

Dispositivi di commutazione 

Per quanto riguarda i dispositivi di commutazione delle luci, la sfida più difficile per i progettisti riguarda le fortissime correnti di spunto associate in particolare alle lampade fluorescenti e Ccfl. La corrente di spunto è dovuta alla presenza di un condensatore in parallelo al driver della lampada, una configurazione circuitale molto comune anche per lampade a Led, che può generare un picco di corrente di oltre dieci o quindici volte il valore nominale. La scelta di un relè inappropriato può quindi ridurre drasticamente la vita dell’intero sistema. I produttori di relè affrontano questa sfida con innovazioni quali l’impiego di materiali avanzati per la realizzazione dei contatti. Omron, ad esempio, utilizza una lega argento-indio-stagno che è caratterizzata da estrema durezza, alta temperatura di fusione ed eccellente resistenza agli archi elettrici e alla saldatura dei contatti. È pertanto il materiale ideale per sopportare forti correnti di spunto e inoltre, essendo priva di cadmio, è anche conforme alla direttiva Rohs. Ad esempio il relè Omron G5RL-HR impiega contatti in Ag-In-Sn e offre inoltre un tempo di rimbalzo inferiore del 90% rispetto a precedenti modelli Omron, assicurando un’azione di commutazione molto netta che limita l’arco elettrico in modo da aumentare la vita elettrica. Sebbene i contatti realizzati in Ag-In-Sn siano per loro natura resistenti alla fusione, il relè è dotato di un meccanismo di pulitura che consente di sbloccare ogni eventuale incollaggio. Questo accorgimento ha consentito a Omron di raggiungere 40.000 commutazioni nel controllo di una lampada da 2400 W. Le versioni bistabili del relè, come la futura G5RL-U/K, non richiedono alimentazione per mantenere la posizione ‘on’ e quindi consentono un ulteriore risparmio energetico. I contatti realizzati in Ag-In-Sn permettono ai relè, a seconda dei modelli, di sopportare correnti di spunto superiori a 100 ampere, anche nel caso di lampade fluorescenti. Un relè da 16 ampere può operare con tutti i tipi di lampade in commercio, dalle fluorescenti ai Led. Nel caso delle lampade a Led, che assorbono correnti più basse, è possibile utilizzare relè di minore portata con il vantaggio delle dimensioni ridotte. I relè compatti e slimline sono particolarmente utili nei moduli di commutazione usati per controllare le lampade Led; dispositivi da 6,5 mm, come il relè da 5 ampere G6D-ASI, anch’esso dotato di contatti in lega argento-indio-stagno, offrono riduzioni degli ingombri e dei costi. Il rumore generato della commutazione dei relè è un aspetto negativo dei circuiti di controllo automatico dell’illuminazione: gli utilizzatori nella stanza non vogliono sentire un click ogni volta che le luci si accendono o si spengono. Il meccanismo silenzioso brevettato del relè G5RL-LN di Omron, un dispositivo a basso profilo da 16 ampere, può ridurre il rumore della commutazione di oltre 10 dB, rendendo il suono praticamente inudibile anche in un ufficio silenzioso.

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