La building automation nell’era del wireless

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La convergenza tra Internet delle Cose e tecnologie informative sta stimolando la crescita di aree applicative nel mercato della building automation e del controllo dei sistemi Mep (Mechanical, electrical and plumbing) degli edifici in tutti gli ambiti: residenziale, commerciale o istituzionale. Con il termine building automation si fa riferimento non solo ai sistemi che garantiscono un risparmio energetico, ma anche a quelli che assicurano un miglior tenore di vita per gli utenti. Comfort ed efficienza, declinati nel senso più ampio dei termini, sono due aspetti imprescindibili per i prodotti di building automation. Ne sono un esempio i controlli di sicurezza e di accesso, che nell’ambito del mercato della building automation detengono la quota maggiore, forse a causa della crescente sensazione di insicurezza dettata dal clima sociale, e i controlli dedicati al clima, mercato in forte crescita a causa della crescente criticità dei temi riguardanti il risparmio energetico. Altro esempio sono i controlli per l’illuminazione, i quali consentono di ottimizzare i livelli luminosi in base alle condizioni interne o esterne agli ambienti e di risparmiare energia attraverso nuove tecnologie di sorgente, sistemi di regolazione e sensori. Nata dalle tecnologie cablate, in cui dominava la figura del classico elettricista, la building automation è ormai entrata nell'era delle tecnologie wireless, le quali hanno avuto il pregio di aumentare ulteriormente l'implementazione dei controlli di automazione; soprattutto nel retrofit degli edifici, le tecnologie wireless permettono di limitare l’impatto in termini di opere murarie e consentono, praticamente a chiunque, di arricchire il proprio impianto con qualche funzione intelligente senza richiedere l’intervento di tecnici esperti.


Un panorama differenziato
Secondo l’istituto di ricerca Research and Markets, il mercato totale della building automation e del controllo degli edifici dovrebbe raggiungere i 55,48 miliardi di dollari entro il 2020, con un tasso di crescita medio del 9,04% dal 2014. I primi cinque player a livello globale sono l’americana Honeywell International, la tedesca Siemens, l’americana Johnson Controls, la francese Schneider Electric e l’americana United Technologies. Altre aziende di rilievo in questo mercato sono Lutron, Bosch, Control4, Legrand (proprietaria del marchio BTicino) e Tyco. Secondo il report “2015 World Building Automation and Control Systems ” di un’altra società di ricerche, World Market Intelligence, il mercato dovrebbe valere poco più di 26 miliardi di dollari entro il 2019. Lo studio mette in luce alcuni aspetti, come la forte differenziazione dei modelli di business a livello geografico, sottolineando in che modo in alcune aree - ad esempio nel Nord America - dominano gli installatori indipendenti concentrati esclusivamente su un singolo brand, mentre in altre - come l’Europa - valore aggiunto e servizi stanno aumentando il proprio ruolo, sotto la spinta delle esigenze di risparmio energetico, aprendo la strada agli installatori specializzati. In Cina e in India il segmento è dominato da system integrator e appaltatori indipendenti. La situazione è simile in Medio Oriente e Africa, dove piccoli integratori di sistemi indipendenti, sono in competizione con alcuni grandi integratori di sistemi. La crescita del mercato Bacs (Building automation and control systems) nell’area Bric (Brasile, Russia, India e Cina) ha rallentato, principalmente a causa del calo dei prezzi del petrolio e degli sviluppi politico-economici. I precedenti ottimi risultati dell'economia e del mercato delle costruzioni brasiliano hanno portato a buone performance del mercato Bacs nel 2014; tuttavia, la recessione economica e gli scandali che interessano il paese avranno sicuramente un impatto negativo almeno fino al 2017. Stante la situazione mondiale, World Market Intelligence ritiene che il Nord America rappresenti il 26% del mercato dei prodotti Bacs, mentre la quota europea (comprese Turchia e Russia) è del 38%. L’area Asia-Pacifico (tra cui Cina e India) rappresenta circa il 20%, mentre il Medio Oriente e l'Africa si attestano intorno al 15%.

Lento ritorno degli investimenti
Abi Research ritiene invece che il mercato dell'automazione degli edifici beneficerà di una costante crescita incrementale nei prossimi 5 anni, generando 45 miliardi di dollari nel 2021. L’Europa sarà il più grande mercato in termini di ricavi, seguita da Nord America e Asia-Pacifico. I quattro grandi Oem del settore building automation, vale a dire Honeywell, Schneider, Johnson e Siemens, detengono una quota di mercato superiore al 60% e una forte influenza sul mercato. Secondo la società un aspetto che sino ad ora ha vincolato lo sviluppo del settore è il lento ritorno sugli investimenti per i proprietari di edifici dovuto agli alti costi di installazione dei sistemi di building automation. L’avvento delle tecnologie IoT nel mercato consumer potrà però avere un impatto significativo anche nelle industrie più tradizionali, favorendo l’accettazione di aspetti quali intelligenza distribuita e l’analytics cloud-based. Benché il mercato continui ad assistere a un graduale spostamento verso soluzioni più integrate, cresce la diffusione dei sistemi interoperabili che favoriscono l'innovazione delle applicazioni per ottimizzare l'edificio. Ciò incoraggia inoltre la potenziale integrazione dei sistemi di building automation con i contatori intelligenti installati dalle utility, garantendo una maggiore comprensione dei profili di consumo di energia e di acqua, per gestire in modo più efficiente le risorse. Nonostante attualmente siano dominanti le apparecchiature cablate, le tecnologie senza fili stanno guadagnando trazione per il collegamento di apparecchiature di campo. Garantendo l’alta qualità del servizio, le soluzioni wired continueranno a essere utilizzate nelle applicazioni di sicurezza, antincendio e protezione con requisiti critici di conformità alle normative, mentre nelle applicazioni come illuminazione e Hvac aumentano la loro penetrazione le tecnologie wireless, che nel 2021 rappresenteranno una quota dal 19% al 21%.

Ritardo nell’innovazione tecnologica
Bcc Research ritiene che il mercato dei sistemi di building automation globale abbia toccato nel 2015 i 94,1 miliardi di dollari, con una proiezione di quasi 116,4 miliardi di dollari nel 2020, registrando un tasso di crescita annuale composto del 4,3%. Secondo l’istituto, questo mercato è in ritardo rispetto ad altri settori limitando l’impatto che le nuove tecnologie hanno avuto sul modo in cui lavorano i sistemi di gestione degli edifici. Bcc Research ritiene che i sistemi Bms avranno una profonda influenza nel futuro e, di conseguenza, i fornitori stanno cercando di posizionarsi per approfittare di questi cambiamenti. Il mercato della building automation esce da un periodo di crescita, lenta ma costante, diversificata a seconda dello stadio di sviluppo dei singoli segmenti: settori più maturi, come la Hvac e l’illuminazione, hanno beneficiato di tassi di crescita inferiori a settori emergenti, come ad esempio la gestione energetica e la sicurezza. Il panorama è complesso. Nei mercati industrializzati, come l'Europa e il Nord America, il numero di nuovi progetti di costruzione si è indebolito. Nei mercati in espansione, come la Cina, e nei mercati emergenti, come il Sud America e l’Africa, l'infrastruttura di base non è ancora ben incrementata, quindi vi sono molte più opportunità e tassi di crescita più elevati rispetto alle aree sviluppate. Un aspetto importante è legato al fatto che i cambiamenti nelle dinamiche di mercato lasciano spazio ai nuovi attori, ​​che possono sfruttare la leva tecnologica per fornire prodotti e servizi più efficaci. I responsabili della ricerca sottolineano come i sistemi di controllo più sofisticati, estesi e integrati si trovino spesso negli edifici nuovi o in quelli che subiscono delle ristrutturazioni significative. Pertanto, il mercato dei sistemi di automazione è indissolubilmente legato alle fortune del settore delle costruzioni.

L’automazione degli edifici in Italia
Questo trend a livello mondiale trova ovviamente riscontro anche in Italia. I numeri suggeriscono che fra il 2008 e il 2014, il settore delle costruzioni nel suo complesso ha perduto, a valori correnti, il 17%. Nello stesso periodo, la spesa destinata agli impianti nelle nuove costruzioni è invece passata da un peso percentuale del 9,8%, sul costo di costruzione globale di un fabbricato, a un peso pari al 14,4%, dimostrando così il ruolo progressivamente crescente degli impianti, sia di tipo elettrico ed elettronico sia di tipo meccanico. A dimostrarlo sono i numeri dell’Osservatorio Cresme (Centro Ricerche Economiche Sociali di Mercato per l'Edilizia e il Territorio) elaborati da Anie (Federazione nazionale delle imprese elettrotecniche ed elettroniche) e Anima (Federazione nazionale dell’industria meccanica). Le tecnologie elettrotecniche ed elettroniche che si rivolgono al mercato delle costruzioni hanno un’importanza rilevante all’interno del mondo dell’edilizia e delle infrastrutture. Nel 2013 hanno infatti sviluppato un fatturato congiunto di circa 46 miliardi di euro, di cui 23 nel mercato nazionale. Gli investimenti in costruzioni ed edilizia nel 2014 hanno rappresentato un mercato da 103 miliardi, a cui si aggiungono 36,3 miliardi di manutenzione ordinaria. Nel monitorare le dinamiche dei fatturati delle diverse famiglie di prodotti, l’Osservatorio si è posto, fra gli obiettivi, anche quello di misurare la differenza fra gli aggregati che includono elementi di innovazione e quelli di tipo più tradizionale, mettendoli in relazione con gli investimenti in costruzioni. In altri termini si sono comparati i fatturati delle diverse famiglie di prodotti con le risorse investite complessivamente nei comparti di destinazione di tali prodotti. Entrando nel dettaglio, si può osservare la crescita tendenziale di quelle tecnologie con un maggiore contenuto di innovazione. In particolare, la crescita si riscontra soprattutto nelle nuove tecnologie e nei prodotti per la sicurezza, il risparmio energetico e il benessere. Ed è proprio il settore del risparmio energetico che negli ultimi sei anni ha registrato un vero e proprio boom. Secondo i dati dell’Osservatorio, tra il 2008 e il 2014 il settore dell’illuminazione/sorgenti Led è cresciuto del 577% fino a quota 2,81 milioni di euro, quello degli impianti fotovoltaici è salito del 55% con una capacità installata di 7.300 MW. Il trend è stato positivo anche per domotica (+34% a 368 milioni di euro), pompe di calore, gruppi refrigeratori, condizionatori d’aria e di acqua (+20% a 472 milioni di euro), sistemi antintrusione (+4% a 7,68 milioni) e sistemi tecnologici di prevenzione incendi (+2,2% a 2,35 milioni). L’elaborazione condotta sulle tecnologie elettrotecniche ed elettroniche, nelle quali è più facile distinguere la componente innovativa da quella tradizionale, mostra un progresso ancora più evidente: a un calo del mercato di riferimento fra il 2008 e il 2014, pari al -27,3%, le tecnologie con maggiore spazio di innovazione (illuminazione, domotica e sicurezza) hanno registrato una diminuzione di solo il 7,5%. Un’ulteriore lettura interpretativa delle dinamiche dei mercati, in particolare riferiti alle tecnologie meccaniche, fornisce ulteriori spunti di analisi. Se si osservano le dinamiche del fatturato interno (Italia) con quello proveniente dalle esportazioni, si può verificare un andamento assolutamente migliore – in relazione anche ai mercati edilizi di riferimento – nella domanda estera. Prendendo a riferimento l’aggregato dei prodotti della tecnologia meccanica con maggiori componenti innovative, si registra fra il 2009 e il 2014 un calo del fatturato interno del -8% e un aumento del fatturato derivante dalle esportazioni del +14%. Entrambi i settori di destinazione (vedi i grafici riportati più avanti), nello stesso periodo hanno registrato una perdita: il settore delle costruzioni italiano del -11% (a valori correnti) e quello europeo (che rappresenta il maggior bacino di domanda estera) del -4.5%. È il caso delle tecnologie per il trattamento delle acque primarie, dove un buon risultato interno si accompagna a un ulteriore miglior esito delle esportazioni 2009-2014 (mercato Italia +14%, esportazioni +29%). Ancora più evidente negli impianti di climatizzazione 2009-2013 (mercato Italia -8% ed esportazioni +13%), negli infissi motorizzati 2009-2014 (mercato Italia +1%, esportazioni +8%), negli impianti termici 2009-2014 (mercato Italia -12%, esportazioni +16%). È pertanto lampante che l’accoglienza all’estero dei prodotti italiani più innovativi è maggiore che in Italia.

L’edificio come sistema
Forse meno evidenti sono le cause alla base di questa differenza. Il ruolo, ad esempio, dei diversi attori coinvolti nella filiera, oppure delle prescrizioni dell’apparato regolamentativo, o altri ulteriori fattori che rallentano i processi innovativi. Le tecnologie elettrotecniche, elettroniche e meccaniche costituiscono uno dei principali driver di innovazione per il settore delle costruzioni e il processo edilizio, l’abitare e il vivere urbano. Sono il motore di un processo in atto che renderà il mondo degli impianti, nei prossimi venti anni, attraverso l’applicazione dell’elettronica e della meccanica all’edificio e alla casa, il vero protagonista di una fase di radicale innovazione e cambiamento nei prodotti edilizi e nei modi di abitare. Nessuno più pensa all’edificio come a un solo e semplice involucro, perché l’evoluzione ci porta a vedere il building come un “sistema” in cui i diversi impianti evolvono e si integrano per fornire agli utenti condizioni di vita ottimali e sostenibili di tutte le funzioni e i servizi disponibili. In questo contesto sarà la sinergia tra le varie tecnologie a fare da traino. Gli scenari a medio termine evidenziano dinamiche di crescita interessanti. In termini reali, dal 2015 al 2020 si prevede una crescita del 15,7% del valore della produzione nel settore delle costruzioni in Italia, con una crescita del 33,1% del mercato dell’impiantistica in generale. L’impiantistica a più alto grado di innovazione invece crescerà del 47,7%. Percentuale che potrebbe salire al +69% in caso di rimozione dei freni di natura burocratica ed economica che attualmente vincolano pesantemente la crescita.

Le soluzioni disponibili
Le proposte di building automation presenti sul mercato sono innumerevoli ma sicuramente i prodotti dei leader - società accomunate dalla loro origine “hardware” - giocano un ruolo trainante per tutto il settore. Nella building automation di fascia alta, il trend principale riguarda l’integrazione dei prodotti all’interno di soluzioni di piattaforma complete per la gestione dell’edificio, più o meno aperte e più o meno intelligenti, e la proposta di servizi che spaziano dall’implementazione iniziale alla gestione esternalizzata. Questo comporta un grosso sforzo in termini architetturali che mira a standardizzare l’interfacciamento con i dispositivi di campo, spesso considerati alla stregua di commodity.
Honeywell Building Solutions, ad esempio, progetta e realizza tecnologie di automazione degli edifici per affrontare alcune delle sfide più difficili del mondo legate alle macro tendenze globali come l'efficienza energetica, la produzione di energia pulita, la sicurezza e la produttività. La proposta è basata su una gamma integrata di proposte hardware e software supportate da una serie di servizi dedicati a qualsiasi tipo di edificio residenziale, pubblico, commerciale o produttivo. Uno dei cavalli di battaglia della società è il concetto di “smart building”. Tale concetto è declinato in Enterprise Buildings Integrator R430, una soluzione network-based per l’automazione degli edifici e la gestione d’impresa. Attraverso un’architettura flessibile basata su standard aperti, Ebi permette di integrare i sistemi di edificio esistenti per semplificare i processi e ottimizzare le prestazioni dei fabbricati in termini di sicurezza, efficienza e comfort. Il supporto per dispositivi mobili e l’accesso da web ai sistemi dell’edificio consentono di aumentare produttività ed efficacia di reazione, con un benefico impatto su funzionalità e costi. L’ambiente Ebi integra in un’unica piattaforma varie soluzioni Honeywell, tra le quali il sistema Building Manager di interfacciamento con gli impianti di controllo per Hvac e illuminazione, il sistema Energy Manager di ottimizzazione dei consumi, il sistema Security Manager per la gestione degli accessi, della sorveglianza e del personale, il sistema LifeSafety Manager per la protezione da incendi e dai fumi, e il sistema Digital Video Manager, per la sorveglianza Cctv. La piattaforma supporta un ricco catalogo di prodotti di campo dedicati al rilevamento e all’azionamento.
Schneider Electric propone Continuum, un sistema modulare completo di monitoraggio e controllo del comfort, dell'efficienza energetica e della sicurezza dell'edificio. L'integrazione del controllo di accessi, videosorveglianza, Hvac e illuminazione - anche di terze parti - in un unico sistema basato su BACnet permette di ridurre la quantità di cavi e dispositivi necessari, riducendo drasticamente complessità e costi. A Continuum si affianca Vista, un sistema di gestione basato sul protocollo aperto LonWorks all’insegna della scalabilità e della compatibilità It. Anche qui l'architettura aperta permette di integrare agevolmente prodotti di terzi e offre un'interoperabilità completa. La piattaforma contempla i regolatori TAC Xenta, i quali permettono di accedere a tecnologie di rete standardizzate, basate su LonWorks, che supportano sistemi di controllo flessibili a cui possono essere collegati componenti di altri fabbricanti, e TAC Menta, software di programmazione per i controllori Xenta che permette di risparmiare tempo e aumentare l'affidabilità operativa delle applicazioni Hvac. TAC Menta prevede una vasta serie di blocchi funzione pre-programmati e di elementi applicativi di base nonché una funzione di monitoraggio delle simulazioni offline e dei test online con un trend log integrato. Tac Menta può essere installato come software singolo su un Pc o come parte del pacchetto software Vista.
Efficienza energetica, comfort, sicurezza e sostenibilità sono i punti cardinali delle attività di Building Technologies di un altro colosso della Building automation: Siemens. La società propone un catalogo completo e integrato di prodotti e soluzioni degli impianti Hvac e per la protezione degli edifici in ogni settore: dal museale al data center, dall’industriale ai beni storico artistici, dal residenziale al terziario. Un esempio è il sistema di building automation Desigo, in Classe di efficienza energetica A, conforme con la norma En 15232. Siemens offre un’unica piattaforma di supervisione integrata e intelligente di tutti i sistemi e i servizi che costituiscono l’infrastruttura impiantistica degli edifici. I protocolli di comunicazione che il sistema utilizza sono standardizzati a livello internazionale: BACnet, Konnex, LonWorks, Dali. Inoltre, Desigo è in grado di integrare anche sistemi di terze parti con differenti protocolli di comunicazione. Il sistema Desigo è modulare, flessibile e scalabile: con la sua ampia gamma di controllori risulta ideale per qualsiasi progetto indipendentemente dalle dimensioni e dai requisiti.
Johnson Controls infine si propone con una forte competenza nel comfort, la sicurezza e l’efficienza all’interno degli edifici, in particolare nel mondo della refrigerazione e del condizionamento grazie ai prestigiosi marchi quali York, Sabroe, Frick, Stal e Gram. I prodotti si rivolgono a un novero si applicazioni che spaziano dagli edifici per uffici ai mercati specifici quali telco, retail, hospitality, aeroporti, cruise & navy e farmaceutico (con soluzioni specifiche per la validazione). Le soluzioni distribuite, scalabili a tutti i livelli e interoperabili, sono basate su protocolli standard di comunicazione (BACnet, BACnet/Mstp, LonWorks, Modbus, N2, XML, Web Services, Opc), con possibilità d’integrazione di protocolli proprietari di terze parti, che rendono possibile la convergenza di sistemi eterogenei verso un’unica piattaforma integrata, Metasys, ove i dati sono normalizzati, condivisi e trasformati in informazioni per attuare tutte le interazioni strategiche tra i differenti impianti (quali Hvac, Fire & Security, Lighting e Ict), necessarie all’efficientamento dell’intero edificio.

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