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Rilevazione di presenza e movimento

Nuovi paradigmi nella progettazione della luce

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I sensori di presenza sono controlli comunemente utilizzati per l’accensione e/o lo spegnimento automatico degli apparecchi di illuminazione in un gran numero di applicazioni diverse. Offrono risparmio energetico e maggiore comfort di utilizzo dell’edificio e possono essere impiegati anche per rilevare il semplice movimento nella aree di passaggio.

Possono essere sfruttati in maniera multifunzionale per controllare l’impianto di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione oltre a quello di illuminazione. Le versioni dotate di sensore di luminosità permettono il controllo dell’illuminazione anche in funzione della luce diurna disponibile.

Rilevazione di presenza e movimento

La rilevazione del movimento e della presenza di persone è largamente utilizzata per realizzare una serie di automazioni non solo in campo illuminotecnico, ma anche per il riscaldamento, la climatizzazione, la ventilazione, il rinnovo dell’aria e altre funzioni di edificio per le quali il solo comando manuale o temporizzato si dimostra inefficiente dal punto di vista energetico o poco confortevole per l’utente finale.

Per l’illuminazione si rivela una modalità di controllo semplice ed efficace che può essere alternativa o complementare al comando manuale, con positivi effetti sul comfort di utilizzo, sul risparmio di energia - e di conseguenza sul contenimento di emissioni inquinanti - sul prolungamento della vita utile delle sorgenti luminose e degli altri componenti elettronici degli apparecchi.

Movimento e presenza

Non c’è una definizione univoca che differenzi i sensori di presenza da quelli di movimento; due criteri abbastanza diffusi prendono in considerazione l’applicazione da realizzare e la capacità di rilevamento del dispositivo.

La rilevazione del movimento è richiesta in genere in quegli ambienti dove la luce naturale è scarsa o nulla e l’accensione dell’illuminazione è necessaria per un periodo limitato di tempo: può trattarsi tipicamente di ambienti di passaggio come corridoi o rampe scale, di passaggi sotterranei, di parti comuni di scantinati, di accessi a magazzini o garage; ma anche di percorsi pedonali esterni all’edificio durante le ore serali e notturne.

Si ricorre alla rilevazione di presenza in ambienti dove c’è ampia disponibilità di luce diurna e si svolge attività per periodi prolungati, con possibilità di interruzione in istanti a priori non determinabili, quindi inadatti a una gestione con un timer: ad esempio ambienti di lavoro e produttivi, aule scolastiche, sale riunioni o ambienti di passaggio dove vi sia abbondanza di luce diurna. Rispetto ai semplici sensori di movimento, i dispositivi che rilevano la presenza dispongono di un’ottica con maggiore risoluzione e sono in grado di individuare anche piccoli movimenti in una zona circoscritta del campo di rilevamento: ad esempio l’azionamento di un mouse o di una tastiera da parte di una persona seduta alla propria postazione di lavoro.

Tecnologia a infrarossi passivi

Per le applicazioni di automazione degli edifici la maggior parte dei sensori di movimento e presenza utilizza per il rilevamento la tecnologia a infrarossi passivi (PIR o Passive InfraRed) che sfrutta la radiazione termica emessa naturalmente dal corpo umano. I sensori basati su questa tecnologia non emettono radiazioni elettromagnetiche, ma si limitano a rilevare le variazioni delle radiazioni termiche che si verifi cano all’interno del loro campo di rilevamento: da qui appunto l’attributo “passivo” dato a questo tipo di sensori.

Caratteristiche dei sensori di presenza Ekinex

Campo di rilevamento

La forma del campo di rilevamento dei sensori di presenza è in genere di 180° (semicircolare) o 360° (circolare); il primo è caratteristico dei sensori per montaggio a parete, mentre il secondo di quelli per montaggio a soffitto.

La capacità e la precisione di rilevamento di un sensore di presenza sono influenzate da diversi fattori:

  • l’ampiezza e la velocità del movimento;
  • la differenza di temperatura tra la persona e l’ambiente;
  • la direzione del movimento (tangenziale o radiale rispetto all’area di rilevamento);
  • la distanza del sensore dalla persona in movimento.  

L’estensione del campo di rilevamento è individuabile grazie a due valori riportati nella documentazione tecnica dei dispositivi: il minore si riferisce alla zona centrale nella quale per la rilevazione bastano anche piccoli movimenti, il maggiore alla zona più ampia nella quale sono necessari movimenti più ampi.

L’area di rilevamento di un sensore di presenza può però essere estesa, configurando un sensore di presenza come dispositivo “master” e uno o più sensori dello stesso tipo come dispositivi “slave”.

Funzionamento automatico o semi-automatico

I sensori di presenza possono essere configurati per il funzionamento automatico o semiautomatico:

  • nel funzionamento automatico l’illuminazione è accesa e spenta in funzione della presenza o assenza di movimento nel campo di rilevamento e/o in base al livello di luce diurna misurata in ambiente;
  • nel funzionamento semi-automatico, l’illuminazione è spenta automaticamente in assenza di movimento e/o in caso di luce diurna suffi ciente; l’accensione avviene invece sempre manualmente per mezzo di un pulsante bus, una App su smartphone o un comando vocale. Con questa modalità di funzionamento è possibile ottenere un risparmio energetico maggiore rispetto al funzionamento automatico.

In alcune applicazioni si rivela utile la funzione di stand-by; quando non è rilevato alcun movimento per un periodo prefissato (corrispondente al tempo di stand-by), l’illuminazione può essere regolata su un livello d’intensità inferiore; se non è rilevato alcun ulteriore movimento, l’illuminazione è spenta automaticamente, una volta scaduto il tempo di stand-by.

Ritardo di spegnimento

Il ritardo di spegnimento è impostato in fase di configurazione dei sensori ed è l’intervallo di tempo che intercorre tra l’ultimo movimento rilevato (o il raggiungimento di una soglia di luce diurna prefissata) e lo spegnimento effettivo dell’illuminazione.

Valori compresi fra 10 secondi e 20 minuti sono piuttosto frequenti; questo parametro tuttavia dipende non solo dall’applicazione da realizzare e dalla destinazione d’uso dell’ambiente, ma anche dalle sorgenti luminose disponibili. Basti pensare al caso di quei corridoi di palazzi uffici attraversati con una tale frequenza che i sensori di presenza configurati con un ritardo di 15 minuti non spengono mai le luci per tutto l’arco della giornata; nel caso di sorgenti fluorescenti un tempo di ritardo inferiore a 15 minuti non è generalmente utilizzato a causa sia del lungo tempo di accensione sia dell’accorciamento della vita utile, mentre nel caso di sorgenti LED si può arrivare senza problemi anche a un ritardo di un paio di minuti.

A puro titolo di esempio:

  • passaggi con bassa frequenza di attraversamento, come corridoi nei seminterrati o guardaroba: da 5 a 15 minuti;
  • passaggi con alta frequenza di attraversamento, come corridoi principali, rampe scale o sbarco ascensori: da 1 a 2 minuti. Qui la sorgente luminosa è determinante: tempi di ritardo di 1 minuto infatti sono sensati solo in abbinamento alla tecnologia LED;
  • ambienti principali, come uffici o aule scolastiche: da 5 minuti (con lampade LED) a 15 minuti (con lampade fl uorescenti)

Controllo automatico delle norme

Nell’Appendice K della norma UNI CEN/TR 15193-2 sono definiti i controlli automatici dell’illuminazione attivati da sensori che reagiscono all’occupazione (presenza e movimento) e al livello della luce. Per quanto riguarda l’occupazione, si distingue fra rilevamento di assenza e rilevamento di presenza che corrispondono a diverse modalità di configurazione dei sensori di presenza, come riportato nella tabella seguente.

 

Controllo automatico in base all'occupazione (fonte: UNI CEN/TR 15193-2)
Sensori di presenza Ekinex
Tecnica di rilevamento Accensione Spegnimento

Stima risparmio
(rispetto al controllo manuale)

Modo di configurazione
Rilevamento di assenza Manuale Automatico ca. 35% Semi-automatico
Rilevamento di presenza Automatico Automatico ca. 30% Automatico

Daylight harvesting e controllo a illuminamento costante

Per quanto riguarda la regolazione del livello della luce, si distingue fra due esigenze: daylight harvesting e illuminamento costante.

Prerequisito per entrambe è di disporre di apparecchi d’illuminazione regolabili.

Nel primo caso, l’illuminazione richiesta è fornita totalmente o parzialmente dalla luce diurna durante la maggior parte del periodo di occupazione e l’illuminazione artificiale ha un semplice ruolo di integrazione della luce diurna. Il risparmio di energia stimato rispetto al controllo puramente manuale si attesta intorno al 60%.

Nel secondo caso, l’illuminazione artificiale regola il flusso luminoso per mantenere l’illuminamento richiesto allo scopo di compensare il decadimento nel tempo delle prestazioni. Questo tipo di controllo offre un risparmio energetico di circa il 15% se confrontato al controllo puramente manuale.

I sensori combinati Ekinex, in grado di rilevare sia la presenza sia il livello di luce, possono combinare le diverse condizioni di controllo previste dalla norma e consentire risparmi fino al 75% rispetto al controllo puramente manuale.

Utilizzo multifunzionale dei sensori

La disponibilità di più canali di controllo per l’illuminazione, indipendenti fra loro, si rivela particolarmente utile per quegli ambienti con una molteplicità di apparecchi con diversa funzione: ad esempio illuminazione di base/di orientamento e illuminazione principale/ di accento.

Nell’automazione degli edifici capita però frequentemente di dover controllare più impianti tecnici - oltre alla sola illuminazione - negli stessi ambienti o zone. Un tipico esempio è rappresentato dalle funzioni di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione: per tenere conto delle particolarità di controllo di questi impianti, diverse rispetto all’illuminazione, i sensori di presenza offrono solitamente uno o più canali dedicati in modo specifico al controllo automatico delle funzioni HVAC.

Inoltre, un canale di allarme può attivare o disattivare un carico o un gruppo di carichi in base al numero di movimenti (eventi di trigger) rilevati in un certo intervallo di tempo. I

n questo modo, un solo sensore di presenza può essere sfruttato in modo multifunzionale per l’illuminazione, l’impianto HVAC e la segnalazione di allarmi con vantaggi in termini di convenienza, semplicità di collegamento ed estetica, grazie all’installazione in ambiente di un solo dispositivo.

Campo di rilevamento

La forma del campo di rilevamento dei sensori di presenza è in genere di 180° (semicircolare) o 360° (circolare); il primo è caratteristico dei sensori per montaggio a parete, mentre il secondo di quelli per montaggio a soffitto.
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Funzionamento automatico o semi-automatico

I sensori di presenza possono essere configurati per il funzionamento automatico o semiautomatico.
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Ritardo di spegnimento

Il ritardo di spegnimento è impostato in fase di configurazione dei sensori ed è l’intervallo di tempo che intercorre tra l’ultimo movimento rilevato (o il raggiungimento di una soglia di luce diurna prefissata) e lo spegnimento effettivo dell’illuminazione.
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Controllo automatico delle norme

Nell’Appendice K della norma UNI CEN/TR 15193-2 sono definiti i controlli automatici dell’illuminazione attivati da sensori che reagiscono all’occupazione (presenza e movimento) e al livello della luce.
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Daylight harvesting e controllo a illuminamento costante

Un sensore di luminosità integrato negli apparecchi consente di realizzare un controllo a luminosità costante in combinazione con apparecchi di illuminazione dotati di sorgenti dimmerabili.
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Utilizzo multifunzionale dei sensori

La disponibilità di più canali di controllo per l’illuminazione, indipendenti fra loro, si rivela particolarmente utile per quegli ambienti con una molteplicità di apparecchi con diversa funzione.
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  • Sensore di presenza per montaggio a parete
  • Sensore di presenza per montaggio a soffitto EK-DF2-TP
  • Sensore di presenza per montaggio a soffitto EK-DG2-TP
  • Sensore di presenza per montaggio in esterno
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Riferimenti normativi

UNI EN 15193-1 Prestazione energetica degli edifici - Requisiti energetici per l’illuminazione - Parte 1: Specificazioni, Modulo M9
UNI CEN/TR 15193-2 Prestazione energetica degli edifici - Requisiti energetici per l’illuminazione - Parte 2: Spiegazione e giustificazione della EN 15193-1, modulo M9