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Soluzioni innovative e all’avanguardia di rilevamento e controllo per la casa intelligente

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Cubic Advanced Sensing Technologies consente una gestione energetica intelligente degli edifici

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1. Contesto politico globale per l’efficienza energetica degli edifici e la riduzione delle emissioni

Nell’ambito del consenso globale sulla lotta ai cambiamenti climatici, il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni nel settore edilizio sono diventati priorità fondamentali nelle politiche nazionali di tutto il mondo. Secondo la Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC), le principali economie hanno stabilito chiari obiettivi di riduzione delle emissioni di carbonio. La Cina ha elevato l’efficienza energetica degli edifici a componente fondamentale dei propri obiettivi di «doppia neutralità carbonica»: raggiungere il picco delle emissioni di carbonio prima del 2030 e la neutralità carbonica entro il 2060. Attraverso politiche quali il Piano d’azione per l’edilizia sostenibile e il continuo inasprimento degli standard di efficienza energetica degli edifici, la Cina sta accelerando l’adozione di tecnologie ad alta efficienza energetica e lo sviluppo di edifici intelligenti. L’Unione Europea si è impegnata a raggiungere la neutralità carbonica entro il 2050 e sta promuovendo miglioramenti nelle prestazioni energetiche degli edifici attraverso il Green Deal europeo. Gli Stati Uniti hanno identificato l’efficienza energetica degli edifici come un’area d’intervento chiave nell’ambito del Piano per l’Energia Pulita e di vari standard edilizi a livello statale. Anche paesi come il Canada, l’Australia e il Giappone hanno integrato nelle loro strategie nazionali il controllo dei consumi energetici e il miglioramento dell’efficienza energetica durante la fase di gestione degli edifici.

I dati mostrano che il settore edilizio globale rappresenta circa il 30%-40% del consumo energetico totale, con oltre il 60% dell’energia utilizzata durante la fase di gestione degli edifici, il che indica che il miglioramento dell’efficienza operativa negli edifici è un fattore critico per il raggiungimento degli obiettivi globali di riduzione delle emissioni di carbonio.

A livello politico, l’Europa e gli Stati Uniti orientano lo sviluppo degli edifici verso un basso consumo energetico, l’intelligenza e ambienti più salubri attraverso la legislazione e le norme. La direttiva sul rendimento energetico nell’edilizia (EPBD) dell’UE richiede che i nuovi edifici soddisfino gli standard degli edifici a energia quasi zero (NZEB) e promuove interventi di riqualificazione energetica per gli edifici esistenti. L’ultima revisione (UE/2024/1275), entrata in vigore nel maggio 2024, impone agli Stati membri di recepirla nel diritto nazionale entro maggio 2026, rafforzando ulteriormente i requisiti normativi relativi ai sistemi di automazione e controllo degli edifici e alla qualità ambientale interna. Inoltre, la direttiva sulla progettazione ecocompatibile promuove standard minimi di prestazione energetica per le apparecchiature degli edifici e incoraggia l’adozione di sistemi intelligenti di misurazione e monitoraggio.

Negli Stati Uniti, norme quali ASHRAE 90.1 e ASHRAE 189.1 impongono requisiti rigorosi in materia di consumo energetico, ventilazione, illuminazione e altri sistemi per gli edifici di nuova costruzione e ristrutturati. Nel frattempo, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e la Commissione per l’Energia della California promuovono attivamente l’implementazione di tecnologie per edifici intelligenti e di sistemi di sub-metering, migliorando la trasparenza nella gestione dei dati energetici.

In questo contesto, la gestione intelligente e basata sui dati dell’efficienza energetica degli edifici sta diventando lo standard di settore a livello globale. La gestione degli edifici deve disporre di capacità di monitoraggio, valutazione e ottimizzazione per soddisfare normative sull’efficienza energetica e requisiti ambientali sempre più rigorosi.

2. Soluzioni innovative di rilevamento e controllo di Cubic per l’efficienza energetica degli edifici e i sistemi per la casa intelligente

Per realizzare una gestione intelligente dell’efficienza energetica degli edifici, Cubic, produttore leader di sensori e analizzatori di gas, ha sviluppato una soluzione completa che spazia dal rilevamento e monitoraggio, al supporto alla comunicazione, fino alla visualizzazione dei dati, pensata su misura per una migliore applicazione domestica.

• Il livello di monitoraggio e rilevamento costituisce la base, responsabile della percezione in tempo reale e completa dell’ambiente dell’edificio e delle condizioni di consumo energetico. Comprende principalmente terminali di rilevamento per il monitoraggio ambientale interno, il controllo degli impianti di climatizzazione (HVAC), il monitoraggio della sicurezza dei gas e la misurazione dei consumi di gas.
• Il livello di comunicazione supporta diversi protocolli e tecnologie di comunicazione, tra cui I2C, UART, Modbus e NB-IoT, garantendo una trasmissione dei dati stabile e affidabile.
• Il livello di visualizzazione dei dati presenta e analizza i dati raccolti attraverso una piattaforma applicativa basata sulle informazioni.
• Il livello applicativo si concentra su specifici scenari applicativi, tra cui il controllo della ventilazione, il collegamento degli allarmi e la gestione dei consumi energetici, consentendo un processo decisionale intelligente e un controllo automatizzato.

Con oltre 20 anni di esperienza nella ricerca e sviluppo nel campo delle tecnologie di rilevamento, Cubic, produttore leader di sensori e analizzatori di gas, si concentra sulle esigenze fondamentali dell’efficienza energetica degli edifici e della sicurezza dei gas; l’azienda ha sviluppato una serie di prodotti che include sensori di qualità dell’aria, monitor integrati per la qualità dell’aria interna (IAQ), allarmi di sicurezza per i gas e contatori di gas intelligenti. Questi prodotti offrono elevata precisione, stabilità a lungo termine e forte scalabilità, fornendo una base di monitoraggio affidabile.

Soluzioni di rilevamento e controllo della qualità dell’aria interna

La progettazione degli edifici residenziali moderni attribuisce sempre maggiore importanza alla qualità dell’aria interna (IAQ), poiché l’esposizione a sostanze inquinanti quali il particolato (PM), l’anidride carbonica (CO₂) e i composti organici volatili (COV) può comportare rischi significativi per la salute. Per contribuire a mantenere un ambiente interno confortevole, Cubic offre soluzioni di rilevamento avanzate, che spaziano dai sensori IAQ ai controller e monitor HVAC OEM/ODM.

1) Soluzioni con sensori IAQ
La gamma di sensori IAQ di Cubic si basa su tecnologie di rilevamento collaudate, tra cui NDIR, diffusione della luce, MEMS MOX e principi elettrochimici. Queste tecnologie consentono il rilevamento accurato e affidabile dei principali parametri della qualità dell’aria interna, tra cui CO₂, PM1,0/PM2,5/PM10, TVOC, temperatura, umidità e formaldeide (HCHO).

I sensori di CO₂ NDIR combinano la tecnologia a infrarossi non dispersiva con una compensazione della temperatura a gamma completa per garantire una precisione costante, pur mantenendo dimensioni compatte e un basso consumo energetico. I sensori di PM a diffusione della luce presentano strutture compatte con design antipolvere per una maggiore durata e stabilità a lungo termine. Grazie all’innovativa tecnologia di identificazione automatica delle particelle (API), garantiscono una classificazione più accurata di PM1,0, PM2,5 e PM10 in condizioni ambientali dinamiche. La tecnologia MEMS MOX supporta sensori compatti per VOC, temperatura e umidità con risposta rapida e integrazione flessibile. Inoltre, il sensore elettrochimico per formaldeide di Cubic adotta una struttura a doppio canale e un esclusivo sistema di contenimento dell’elettrolita per migliorare le prestazioni anti-interferenza, consentendo la misurazione simultanea delle concentrazioni di HCHO e TVOC tramite algoritmi intelligenti e calibrazione.

2) Soluzione con moduli multiparametrici per una migliore integrazione
Basandosi sulle proprie tecnologie di sensori, Cubic ha sviluppato moduli integrati di sensori IAQ multiparametrici che combinano molteplici funzioni di rilevamento in una soluzione compatta. Questi moduli supportano il monitoraggio in tempo reale e simultaneo di PM1,0/PM2,5/PM10, CO₂, COV, temperatura e umidità, rendendoli ideali per una perfetta integrazione nei sistemi di ricambio d’aria e in quelli relativi al riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC).

Dotati di interfacce di comunicazione digitale I2C, i moduli garantiscono una trasmissione dei dati stabile ed efficiente alle unità di controllo. Fornendo dati accurati e in tempo reale sulla qualità dell’aria interna (IAQ), i moduli consentono un’interazione intelligente con il sistema, come l’attivazione automatica, la regolazione del flusso d’aria o il controllo della ventilazione, contribuendo a ottimizzare l’efficienza energetica e a mantenere al contempo un ambiente interno salubre.

3) Soluzioni di controllo HVAC OEM/ODM
Oltre ai sensori e ai moduli, Cubic offre soluzioni OEM/ODM per trasmettitori, monitor e controllori IAQ personalizzati, progettati per applicazioni HVAC. I trasmettitori raccolgono e inoltrano i dati dei sensori, i monitor visualizzano i parametri chiave della qualità dell’aria per gli utenti finali e i controllori eseguono strategie di controllo intelligenti quali la regolazione del flusso d’aria, la commutazione della ventilazione e l’ottimizzazione del sistema.

In qualità di partner OEM/ODM, Cubic supporta l’intero processo di sviluppo del prodotto, dall’integrazione dei sensori e dalla progettazione hardware allo sviluppo del software, alla realizzazione degli stampi e alla validazione dei prototipi. Forte di solide capacità di produzione in serie e di rigorosi sistemi di controllo della qualità, Cubic fornisce soluzioni personalizzate, scalabili e affidabili di controllori e monitor HVAC per la gestione intelligente della qualità dell’aria interna (IAQ).

Soluzioni per il monitoraggio della sicurezza dei gas

La sicurezza è il requisito fondamentale per le applicazioni a gas naturale. Una singola perdita non rilevata può comportare conseguenze catastrofiche quali esplosioni, avvelenamenti o gravi danni materiali. In ambito residenziale, la combustione incompleta rimane una delle principali cause di avvelenamento da monossido di carbonio (CO) in tutto il mondo. Per prevenire questi pericoli, Cubic offre un portafoglio completo di tecnologie di rilevamento del gas, garantendo una protezione totale per l’uso domestico.

Nelle abitazioni, il monitoraggio del gas ha come obiettivo principale quello di proteggere le famiglie da fughe accidentali e dall’accumulo di gas nocivi. Gli edifici residenziali si affidano comunemente a condutture di gas naturale, bombole di GPL o altre fonti di combustibile per le attività quotidiane di cottura e riscaldamento. Sebbene questi sistemi offrano praticità, sono anche soggetti a guasti quali l’invecchiamento e la corrosione delle condutture, collegamenti allentati o malfunzionamenti di apparecchi come fornelli, stufe e caldaie. In aree scarsamente ventilate, anche piccole fughe possono accumularsi rapidamente fino a raggiungere livelli pericolosi.

Per contribuire a mitigare i rischi legati alla sicurezza del gas, Cubic sfrutta le sue tecnologie di rilevamento consolidate per fornire soluzioni di rilevamento del gas rapide e accurate, su misura per la sicurezza residenziale. L’innovativo sensore NDIR a quattro canali per il metano (CH₄), sviluppato autonomamente da Cubic, offre elevata sensibilità, risposta rapida e forte resistenza alle comuni sostanze interferenti come l’acido acetico e l’etanolo, il che lo rende ideale per rilevare fughe di metano da elettrodomestici e condutture del gas.

Inoltre, il sensore elettrochimico di CO di Cubic garantisce un rilevamento affidabile di basse concentrazioni di monossido di carbonio causate da combustione incompleta o scarsa ventilazione. La stabilità e la sensibilità del sensore consentono un allarme tempestivo prima che vengano raggiunti livelli pericolosi, riducendo significativamente il rischio di avvelenamento da CO.

Cubic fornisce inoltre piattaforme OEM/ODM collaudate per il monitoraggio di CO e CH₄. Questi rilevatori di gas sono caratterizzati da una risposta rapida, prestazioni stabili e un design compatto, che li rendono particolarmente adatti all’integrazione in allarmi intelligenti, reti di sicurezza domestica e sistemi per la casa connessa.

Le soluzioni di monitoraggio della sicurezza dei gas per uso residenziale di Cubic sono progettate tenendo conto della facilità d’uso e dell’accessibilità. I rilevatori compatti possono essere installati in cucina, negli scantinati o in prossimità di apparecchi a gas per un monitoraggio continuo. Quando le concentrazioni di gas superano le soglie di sicurezza, il dispositivo emette allarmi sia acustici che visivi, invitando gli occupanti a evacuare, ventilare o chiudere immediatamente l’erogazione del gas.

Soluzioni di misurazione intelligente

La misurazione intelligente è essenziale per ottenere una gestione delle risorse efficiente, trasparente e sostenibile, che consenta una misurazione precisa e in tempo reale del consumo energetico e dei servizi.

Basandosi su un’avanzata tecnologia di rilevamento a ultrasuoni, Cubic sviluppa moduli per contatori del gas a ultrasuoni progettati per applicazioni di misurazione intelligente residenziale altamente accurate e affidabili. La gamma di moduli residenziali comprende i modelli USM-MN/MP-G1.6/G2.5/G4 e USM-MN/MP-L-G1.6/G2.5/G4, compatibili con aria, gas naturale, miscele di gas naturale con fino al 23% di idrogeno e GPL. Privi di parti mobili, i moduli garantiscono un funzionamento stabile, una bassa perdita di pressione, un basso consumo energetico e un'elevata resistenza alla contaminazione. Le strutture ottimizzate dei canali di flusso, la compensazione della temperatura integrata e la compensazione della pressione opzionale assicurano prestazioni stabili in condizioni operative variabili. Il design compatto con interfacce digitali UART/TTL consente una facile integrazione nei sistemi di misurazione intelligente del gas. I moduli sono conformi alle norme OIML R137 e EN14236 Classe 1,5.

Basandosi sui moduli a ultrasuoni sviluppati internamente, Cubic fornisce anche contatori di gas residenziali completi (G1,6–G6) che utilizzano la tecnologia a ultrasuoni TOF con precisione di Classe 1. I contatori del gas garantiscono misurazioni precise in un’ampia gamma di condizioni operative e presentano un design compatto e di facile installazione, conforme alle norme OIML R137 ed EN14236. Per migliorare ulteriormente la gestione della sicurezza del gas, i contatori possono interrompere automaticamente l’erogazione del gas tramite il controllo integrato della valvola intelligente quando collegati agli allarmi di fuga di gas Cubic.

3. Perché scegliere Cubic?

Poiché la gestione energetica intelligente e basata sui dati degli edifici sta diventando una tendenza globale, l’affidabilità dell’infrastruttura di rilevamento svolge un ruolo fondamentale nel garantire l’efficacia dei sistemi di monitoraggio e controllo. La competenza tecnologica di Cubic, la durata dei prodotti, la capacità di assistenza e la capacità di fornitura a livello globale sono fattori chiave per garantire l’affidabilità a lungo termine, la disponibilità e la conformità normativa dell’intero sistema.

Con oltre 20 anni di investimenti continui in ricerca e sviluppo, Cubic ha creato piattaforme tecnologiche complete per il rilevamento dei gas e ha sviluppato solide competenze nello sviluppo dei sensori, nella progettazione dei prodotti e nella produzione su larga scala.

Integrando tecnologie di rilevamento ad alta precisione, una progettazione hardware affidabile e un’elaborazione intelligente dei dati, Cubic fornisce dati di monitoraggio stabili e attendibili per i parametri chiave degli edifici, quali la qualità dell’aria interna, la sicurezza dei gas e il consumo energetico. Queste capacità consentono una perfetta integrazione con i sistemi di automazione degli edifici, le piattaforme HVAC e gli ecosistemi delle case intelligenti, supportando applicazioni quali il monitoraggio ambientale, il controllo della ventilazione, gli avvisi di sicurezza e l’ottimizzazione dell’efficienza energetica.

Grazie a soluzioni di rilevamento affidabili, a una capacità produttiva scalabile e a capacità di fornitura a livello globale, Cubic consente ai propri partner di realizzare edifici più sicuri, più salubri e più efficienti dal punto di vista energetico, contribuendo alla più ampia transizione verso una gestione degli edifici a basse emissioni di carbonio e sostenibile in tutto il mondo.