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Domotica. Lo stato dell’arte

di Alessandra Marra
Commenti 22090

Una panoramica sui sistemi intelligenti e le relative applicazioni domestiche per la gestione dell’energia, la sicurezza e il controllo da remoto

Vedi Aggiornamento del 20/02/2018
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03/12/2015 – Automatizzare le tende e i serramenti, centralizzare l’accensione delle luci per evitare sprechi, regolare la temperatura, controllare da remoto ogni stanza della propria abitazione, prevenire inconvenienti domestici come fughe di gas, allagamenti, black-out attivando in caso di necessità le opportune contromisure e infine monitorare costantemente i consumi di elettricità, gas e acqua.
 
Questi sono solo alcuni dei numerosi vantaggi delle soluzioni domotiche oggi in commercio che permettono di rendere “smart” tanto un piccolo appartamento quanto un intero edificio aperto al pubblico.
 

Domotica: cos’è e perché è importante

La domotica è la scienza che si occupa delle applicazioni dell’informatica e dell’elettronica all’abitazione. Il termine “domotica” infatti, deriva dal neologismo francese “domotique” che letteralmente significa “casa informatica”. Per building automation invece si intende l’automazione delle funzioni di un edificio di dimensioni maggiori ad uso diverso dal residenziale (ad esempio commerciale o industriale).
 
Oggi quindi per domotica s’intende una scienza interdisciplinare capace di automatizzare le funzioni di tutti gli impianti presenti in una casa ottimizzandone le prestazioni per aumentare i livelli di vivibilità, di comfort e di sicurezza all’interno degli ambienti.
 
Tali operazioni sono possibili grazie al fatto che in ogni edificio esistono procedure ripetitive o situazioni simili che ben si adattano ad essere automatizzate; tra queste procedure ad esempio quella di accendere la luce di una scala buia e spegnerla quando rimane vuota, accendere e spegnere le luci anche quando non si è in casa per simulare delle presenze, ridurre automaticamente la climatizzazione quando si abbassa la temperatura esterna, scegliere se utilizzare l’energia elettrica autoprodotta da un impianto fotovoltaico o quella tradizionale, comandare telecamere e antifurto, ecc.
 
In ogni settore di attuazione (settore residenziale, alberghiero, pubblico ecc) la domotica, intesa come sistema di controllo integrato, permette di sfruttare le nuove tecnologie (come impianti rinnovabili, rete wireless ecc) per ottenere diversi vantaggi come risparmio energetico, risparmio di tempo, sicurezza, controllo da remoto e maggiore comfort.
 
Ad esempio grazie alla gestione intelligente dell’illuminazione è possibile eliminare il problema delle luci accese inutilmente, con conseguenti risparmi economici, grazie alla termoregolazione è possibile gestire il riscaldamento in modo dinamico secondo le eventuali esigenze e riducendo gli sprechi; infatti molte soluzioni permettono di modulare la temperatura, anche in zone distinte della casa, a seconda dell’affollamento e rendono immediata la visualizzazione dei consumi di elettricità, gas e acqua, anche su apposite schermate Touch screen.

In quest'ottica quindi l’edificio si fonde con le tecnologie diventando un unico organismo (sistema impianto-edificio) in cui è impossibile slegare la progettazione architettonica da quella impiantistica.
 

Impianti domotici: evoluzione normativa

Molte norme emanate nel tempo mirano a questa nuova concezione di edificio; per esempio nel 2011 è stata resa obbligatoria la norma del Comitato Elettrotecnico Italiano CEI 64 - 8 che ha introdotto standard minimi di prestazioni, in termini di funzioni e di fruibilità, per gli impianti elettrici.

La norma introduce tre livelli di impianto per aiutare professionisti e utenti finali a valutare la soluzione migliore per le proprie esigenze. Il livello 1 è quello minimo che individua la dotazione minima di conformità prescrivendo anche il numero minimo di punti-prese e punti-luce in funzione della metratura o della tipologia del locale di installazione e un numero minimo di circuiti in funzione della metratura dell'appartamento; il livello 2 prevede un aumento delle dotazioni e dei componenti e l'aggiunta di servizi ausiliari quali il videocitofono e l'anti-intrusione; infine il livello 3 presuppone dotazioni domotiche (ad esempio per mezzo dell’istallazione del sistema BUS).

Tra le norme più recenti che aiutano lo sviluppo di sistemi domotici c’è La Legge 164/2014 (di conversione del DL 133/2014) che ha fatto scattare dal 1 luglio 2015 l’obbligo della predisposizione alla banda larga per gli edifici di nuova costruzione o per le ristrutturazioni sostanziali. I nuovi edifici devono quindi essere equipaggiati di un’infrastruttura fisica multiservizio passiva interna, costituita da adeguati spazi installativi e da impianti di comunicazione ad alta velocità in fibra ottica fino ai punti terminali di rete, e di un punto di accesso, cioè di un punto fisico situato all’interno o all’esterno dell’edificio e accessibile alle imprese autorizzate a fornire reti pubbliche di comunicazione, che consente la connessione con l’infrastruttura interna all’edificio predisposta per i servizi di accesso in fibra ottica a banda ultralarga.
 
Per il cablaggio e la corretta progettazione si può fare riferimento alle Guide 306-2, 64-100/1, 64-100/2 e 64-100/3 del CEI. La norma CEI 306-2 fornisce le raccomandazioni per la progettazione, l’installazione ed il collaudo del cablaggio per le comunicazioni elettroniche negli edifici residenziali, in conformità alle norme tecniche applicabili. Le CEI 64-100/1, 64-100/2 e 64-100/3 utili per la predisposizione delle infrastrutture per gli impianti elettrici, elettronici e per le comunicazioni si rivolgono in particolare ai progettisti edili, agli architetti e agli installatori che lavorano alla costruzione di nuovi edifici o in fase di ristrutturazione radicale. 
 
Infine si sta cercando di favorire la diffusione di edifici ad energia quasi zero e sistemi domotici efficienti grazie a forme di incentivazione; infatti la bozza del nuovo conto termico prevede incentivi dal 40% al 65% per la sostituzione dei sistemi per l’illuminazione con dispositivi efficienti e per l’installazione di tecnologie di gestione e controllo automatico degli impianti termici ed elettrici degli edifici (building automation), di sistemi di termoregolazione e contabilizzazione del calore.
 

Domotica: le soluzioni impiantistiche  

Per rendere domotica un’abitazione, o un intero edificio, è necessario predisporre gli impianti in questa direzione. Mentre in un impianto tradizionale, dov’è assente l’integrazione, ogni funzione prevede un cablaggio separato e dedicato, in un impianto innovativo, alle apparecchiature tradizionali si sostituiscono dei dispositivi “intelligenti” in grado sia di elaborare informazioni che di comunicare tra loro.
 
Sistema BUS con cavo dedicato
La tecnologia più utilizzata per “rendere intelligente” il sistema è l’impianto a BUS, ovvero quello in cui il collegamento fisico tra i vari dispositivi è un doppino intrecciato, al quale sono connessi in parallelo tutti i dispositivi tramite di un dispositivo elettronico di interfaccia.
 

Confronto tra i cavi presenti in un sistema tradizionale e quelli in un sistema BUS
 
Il BUS, un cavo contenente una coppia di conduttori intrecciati che trasferisce sia i segnali che l’alimentazione ai dispositivi, consente agli attuatori (dispositivi che eseguono un comando come luci, termosifoni, elettrovalvole ecc)  ed ai sensori (i dispositivi che ricevono ordini come interruttori, termostati ecc) di comunicare.
 
Il BUS, che deve passare attraverso tutti i componenti, provvede contemporaneamente all’alimentazione elettrica dei dispositivi ed allo scambio di informazioni tra di essi; questo significa che i dispositivi attuatori devono essere connessi sia alla linea BUS che alla rete elettrica.
 

Il BUS quindi è un sistema chiuso in cui c’è una netta separazione tra la linea di potenza e di comando; così facendo il cavo BUS (a bassissima tensione) può collegare in sicurezza tutti i dispositivi intelligenti. Tali sistemi però vanno predisposti fisicamente, perciò se si vogliono realizzare su edifici esistenti è necessario operare una serie di lavori sugli impianti tecnologici.
 
Per risolvere eventuali problemi comunicativi tra dispositivi di diverse aziende produttrici è stato “creato” uno standard mondiale per la comunicazione tra i vari componenti dell’impianto: Konnex (KNX).
 
Questo protocollo di comunicazione, valido a livello globale, consente di inserire componenti marchiati KNX nel BUS indipendentemente da chi li ha prodotti. Il sistema KNX utilizza un particolare software denominato ETS che permette di effettuare la configurazione del sistema e il monitoraggio dei dispositivi. Esistono anche sistemi BUS studiati dalle singole aziende per applicazioni specifiche di più difficile integrazione con dispositivi di altre marche.
 
Un impianto standardizzato BUS, pur essendo più costoso rispetto ad un impianto tradizionale, è un sistema affidabile, in quanto l’infrastruttura non dipende da onde radio ecc e perciò non è soggetto ad eventuali problemi di disturbi, consente l'integrazione dei sistemi a fronte di una grande semplicità del cablaggio. Questa è una soluzione ideale in abitazioni molto grandi con un gran numero di componenti.
 
Tuttavia potrebbe costituire un problema il fatto che richiede un consistente lavoro di installazione per la posa dei cavi; qualora si voglia evitare la realizzazione di opere murarie si può optare per sistemi alternativi che riducano al minimo l’installazione di nuovi cavi.
 
Sistema ad onde convogliate
Tra i mezzi trasmissivi alternativi per la rete di interconnessione di un sistema domotico c’è quello ad onde convogliate che sfruttata la linea elettrica esistente, evitando il problema dell'installazione di nuovi cavi.
 
I componenti del sistema sono collegati in parallelo e comunicano tra loro attraverso la rete elettrica grazie ad opportuni dispositivi; i comandi quindi vengono inviati sulla rete elettrica e raccolti dalle utenze interessate attraverso un codice di indirizzamento univoco.
 
Poiché la corrente elettrica è soggetta a numerose distorsioni, i problemi di questa tecnologia sono dovuti alle possibili interferenze, il che rende il sistema instabile. Tuttavia questi problemi possono essere superati con l'adozione di un filtro di linea.
 
Lo standard più diffuso per questo tipo di sistema è X10, costituito da una o più unità centrali che dialogano in maniera bidirezionale con dispositivi periferici, utilizzando un sistema ad onde convogliate su rete elettrica per la trasmissione dei dati a bassa velocit à (50 bps in Europa).

Sistema ad onde radio
Per eliminare a monte il problema del cablaggio, in situazioni in cui può essere problematico l’intervento murario, si può optare per metodi di trasmissione wireless basati su onde radio. In questo modo si può coprire facilmente l'intera casa senza bisogno di ripetitori.
 
E’ un sistema stabile ma con alcuni problemi nella standardizzazione, le bande di frequenza infatti variano da paese a paese. Tra i protocolli di comunicazione radio più diffusi c’è ZigBee, protocollo a bassa velocità di trasmissione ed elevata affidabilità e enOcean.
 

Domotica per la casa

Una delle più frequenti applicazioni di impianti domotici è l’uso domestico; sempre più proprietari infatti scelgono di installare, soprattutto nel corso di ristrutturazioni edilizie, sistemi intelligenti per il controllo delle funzioni abitative.
 

Sistemi domotici

Le funzionalità che possono essere automatizzate attraverso l’impiego di un sistema o sottosistema domotico possono essere: gestione e controllo dei carichi, ovvero tutti gli elettrodomestici come frigoriferi, forni, lavatrici ecc permettendone la gestione e la diagnosi manutentiva anche a distanza; la gestione degli impianti e gestione dell’energia, dall’illuminazione (con la possibilità di regolare l’intensità luminosa artificiale negli ambienti interni in funzione della luce naturale alzando o abbassando tapparelle o tende esterne) alla temperatura (coordinando il sistema di riscaldamento o di raffrescamento con la ventilazione artificiale o l’apertura e la chiusura di finestre); la gestione della sicurezza, ovvero tutte le attività di antintrusione e videosorveglianza, protezione da incendi, fughe di gas e allagamenti; la gestione dell’informazione e della comunicazione, attraverso il collegamento di citofono, videocitofono, il telefono, la fibra ottica, ecc.
 
Un esempio di sistema domotico per gestione carichi elettrici è MYHOME di BTICINO, un sistema di automazione che utilizza la tecnologia installativa a BUS con doppino 2 fili e può essere integrato a sistemi diversi quali per esempio KNX e DALI. La modularità installativa e l’integrazione funzionale dei diversi dispositivi offrono la libertà di scegliere quali applicazioni adottare fin da subito e quali integrare nel futuro.
 
Inoltre mediante apposite interfacce e all’impiego del protocollo TC P/IP, è in grado di gestire le funzioni dell’impianto audio e integrarsi con dispositivi e sistemi di altri produttori, gestire e supervisionare la casa anche da remoto utilizzando un telefono fisso, mobile o una connessione Internet. Nel caso si desideri espandere un impianto pre-esistente senza eseguire opere di muratura, l’impianto può essere espanso con interfacce filare/radio e dispositivi di comando radio ZigBee.
 

Tra i sistemi domotici per uso domestico c’è BY-ME di VIMAR, un sistema Bus, facilmente programmabile, che gestisce in modo coordinato funzioni di controllo, comfort, sicurezza, risparmio energetico e comunicazione in un unico sistema in grado di modellarsi di volta in volta sulle esigenze in divenire di chi vive gli spazi e che, grazie ai dispositivi in radiofrequenza, può essere esteso senza intervenire con opere murarie. By-me è inoltre aperto al dialogo con le reti Konnex per garantire la interoperabilità con le migliaia di prodotti realizzati dalle aziende associate.
 

Un altro sistema domotico è offerto da DOMINA plus di AVE un sistema in grado di far interagire tra loro molteplici funzioni, adattandosi a qualunque esigenza attraverso funzioni facili ed intuitive.
 

Una valida soluzione, che sfrutta il sistema wireless è VITRUM HOME CONTROL di VITRUM, compatibile con gli impianti tradizionale (220/230V) ed installabile nelle classiche scatole a 3 e 4 moduli (Box 503e 504), richiede meno cavi elettrici rispetto ad un impianto tradizionale, permettendo di risparmiare tempo per la stesura dei cablaggi. Per usare Vitrum è sufficiente collegare il cablaggio elettrico al modulo elettronico.
 
Vitrum Wireless consente di mettere in rete più elementi; infatti tutti i dispositivi comunicano semplicemente tra di loro in wireless (z-wave). L’elevata flessibilità della tecnologia wireless rende l’impianto versatile e adattabile. Inoltre grazie agli altri prodotti della linea Vitrum è possibile la supervisione e il controllo da iPhone/iPad. 
 

Tra i sistemi domotici ad onde radio c’è 210 | WiCAL di CALEFFI , una centralina di regolazione termica multi-zone, ad onde radio con distanza di trasmissione 30 m in ambienti chiusi ed aderente allo Standard EnOcean EEP A5-04-01.
 

 
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Interfacce per sistemi domotici

Per interfacce domotiche s’intendono tutti quei dispositivi che permettono un'interazione con la casa con lo scopo di supervisionare lo stato dei singoli elementi o di realizzare azioni. Le interfacce sono costantemente collegate all’impianto centrale mediante un sistema di comunicazione su cavo o wireless. Tra le interfacce più comuni vi sono i display touchscreen (da incasso a parete o portatili), PC, TV, Smartphone e Tablet.
 
Tra le caratteristiche più importanti di un’interfaccia: la facilità d’uso e l’intuitività, la flessibilità e la portabilità.
 
Tra le interfacce c’è MASTER ICE di GEWISS, un pannello touch screen che permette di controllare, da un unico punto, tutte le funzioni della casa come punti luce, tapparelle, impianto di climatizzazione, irrigazione, dispositivi d’allarme, videocitofonico e videocontrollo. Il navigatore dell’impianto è caratterizzato da un’interfaccia utente semplice ed intuitiva, integrata nell’ambiente operativo di Microsoft Windows 8 e grazie al display multi touch consente modalità di interazione basate sull’utilizzo di “gesture” divenute ormai abituali con la diffusione di tablet e smartphone. 
 
Infatti grazie all’app HAPPY HOME di GEWISS è possibile gestire gli impianti KNX e KNX Easy da dispositivi mobili.



Un altro esempio è ONE di COMELIT GROUP, un comando domotico touch sensitive per il controllo di 27 diverse funzioni: dall’accensione delle luci alla regolazione della loro intensità, dall’automazione delle tapparelle alla gestione della temperatura e degli scenari. Anche il design dell’interfaccia è studiato con attenzione, infatti è dotato di una superficie lucida in policarbonato antigraffio, impreziosita dal bordo cromato.
 

INTERFACCE PER SISTEMI DOMOTICI >> VEDI TUTTE
 
Bisogna considerare però che ci sono diversi tipi di livelli domotici; infatti oltre ai sistemi domotici che permettono un’elevata integrazione tra tutti i dispositivi, spesso si può ricorrere anche a piccoli impianti, cioè una serie di dispositivi collegati tra loro e gestiti da un unico sistema di controllo presente solo per alcune parti della casa. Questi piccoli sistemi possono servire per gestire una specifica funzione (l'apertura delle porte) oppure per assicurare la gestione completa di una specifica funzione.
 
Oppure si potrebbe optare per piccole apparecchiature o dispositivi singoli ad alto contenuto tecnologico, acquistate e installate direttamente dall'utente come telecomandi, motori elettrici, sensori. Questi dispositivi possono portare all'interno della casa soluzioni innovative con funzioni di automazione o controllo anche se non sono inseriti in un sistema domotico unico.
 

Automazioni per serramenti

Attraverso sistemi di automazione dei serramenti è possibile vivere in perfetta armonia con l’ambiente interno ed esterno grazie all’azionamento automatico dei serramenti (come le tapparelle) per assicurare la loro apertura e chiusura solo quando serve davvero, proteggere la casa dall’irraggiamento del sole per risparmiare sui costi di climatizzazione e trattenere il calore interno per risparmiare sui costi di riscaldamento.

Un esempio di questo sistema è offerto da OXIMO 40 WIREFREE RTS di SOMFY ITALIA, la soluzione per la movimentazione di qualsiasi tipologia di tapparella (tradizionale, a tunnel, monoblocco e per finestra da tetto) che contribuisce all’efficienza energetica dell’edificio; la programmazione dei movimenti di apertura e chiusura secondo effettiva necessità consente un notevole risparmio sui costi di climatizzazione e di riscaldamento.
 

Nel campo dei serramenti un esempio di un singolo prodotto con caratteristiche innovative di automazione è GGL INTEGRA ELETTRICA di VELUX, in grado di aprirsi e chiudersi grazie all’intuitivo control pad touch screen, che consente di scegliere tra 8 programmi d’uso quotidiano predefiniti, oppure di crearne di personalizzati a seconda dei propri bisogni. Inoltre, in caso di pioggia, le finestre si chiudono da sole grazie al sensore di cui sono dotate. 

 
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Automazioni per porte

Tra sistemi innovativi per il controllo delle porte di casa c’è OPEN di SCRIGNO, un dispositivo che consente di rendere automatica l’apertura e la chiusura della porta scorrevole a scomparsa per il modello di controtelaio SCRIGNO GOLD BASE. Consente una semplice installazione e può essere applicato anche su porte scorrevoli a scomparsa già in opera; il gruppo motore è infatti fissato alla guida del controtelaio e si cela totalmente mantenendo inalterata l’estetica della porta.
 


Un altro sistema innovativo è ARGO APP di ISEO Serrature, un’app con cui è possibile aprire tutte le porte dotate di dispositivi della serie Smart di ISEO, senza chiavi ma con lo smartphone, anche da remoto, verificando gli orari e i giorni di ingresso.
 

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Sistemi di controllo per impianti di climatizzazione

I sistemi di controllo per la climatizzazione permettono di regolare il microclima interno e la temperatura della casa.
 
Un esempio è Smartcomfort di Eurotherm, un sistema che regola il funzionamento dell’impianto di riscaldamento per gestire in modo efficiente i consumi energetici e al tempo stesso garantire sempre le condizioni di comfort più appropriate al passo delle stagioni.
 

Tra i sistemi per la gestione del clima c’è il sensore di temperatura Urmet, in grado di rilevare la temperatura ambientale in tempo reale e attivare o disattivare il riscaldamento o la climatizzazione in funzione dei parametri programmati all’interno del sistema. Tramite il programmatore permette di impostare un dato livello di temperatura di riferimento per ogni ora e ogni giorno della settimana.

 
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Termoregolazione e controllo igrometrico

I dispositivi, connessi ad un sistema domotico più ampio o indipendenti, consentono di controllare in modo intelligente la temperatura più confortevole dell'abitazione in ogni istante della giornata e in ogni stagione dell'anno.
 
Un esempio di questo tipo di sistema è offerto da VAILLANT vSMART, un sistema di termoregolazione WiFi per configurare a distanza il comfort di casa e verificare l’efficienza del sistema regolando le temperature.
 

Un esempio di prodotto che si inserisce in un sistema domotico più complesso è KNX di GEWISS, che utilizzando il protocollo di comunicazione internazionale KNX, consente di controllare in modo intelligente la temperatura dell'abitazione e gestire gli impianti di termoregolazione.
 

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Sistemi di monitoraggio per impianti fotovoltaici

Per gestire l’autoconsumo e il monitoraggio di impianti fotovoltaici si possono utilizzare degli appositi sistemi innovativi.
 
Ad esempio Elios4you di 4-NOKS è un modo innovativo per ottimizzare l'autoconsumo e monitorare gli impianti fotovoltaici monofase su dispositivi mobili tramite App in ogni momento e ovunque ci si trovi. Utilizza la tecnologia Wi-FI e si applica su qualsiasi impianto fotovoltaico indipendentemente dall’inverter installato e dai contatori.
 

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