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Cablato o wireless? Pro e contro per le applicazioni HVAC

Cablato o wireless?

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Cablato o wireless?

Nell’era della connettività, siamo circondati da sempre più dispositivi collegati in rete che comunicano tra loro in modalità wireless: I televisori trasmettono in streaming via WLAN, le carte di giro vengono utilizzate per il pagamento senza contatto tramite NFC, le batterie dei cellulari vengono caricate a induzione e i termostati vengono controllati a distanza tramite smartphone.

Si potrebbe pensare che il futuro sia senza fili. Ma come spesso accade, la soluzione ottimale dipende dall’applicazione, poiché le connessioni cablate e wireless hanno i loro vantaggi.

Inoltre, occorre distinguere tra due prospettive: la comunicazione tra i dispositivi collegati in rete e la loro alimentazione. Entrambi possono essere cablati o senza fili. Un router WiFi sarebbe certamente descritto da molti come un dispositivo wireless, in quanto la sua funzione primaria è quella di gestire una rete WLAN, ma ha comunque un’alimentazione cablata.

Cablato o Wireless

Fig.: “Wireless” può riferirsi all’alimentazione o alla comunicazione. La tabella mostra le possibili combinazioni utilizzando l’esempio di un generatore di calore con termostato ambiente

Il cablaggio offre una maggiore affidabilità operativa

Una connessione wireless riduce lo sforzo di installazione, non crea disordine ed è invisibile in casa. Queste sono le ragioni più importanti e giustificate per la crescente diffusione della comunicazione wireless e WLAN. Le connessioni senza fili sono quindi particolarmente popolari negli edifici esistenti, dove la posa dei cavi è costosa.

Tuttavia, i dispositivi e le reti cablate offrono enormi vantaggi, soprattutto in termini di affidabilità operativa – un aspetto importante soprattutto per la tecnologia del riscaldamento come parte dell’infrastruttura dell’edificio. Di conseguenza, le soluzioni cablate possono mitigare alcune delle sfide chiave della tecnologia del riscaldamento in rete.

 

Allora perché il cablaggio è considerato più robusto?

  • Le comunicazioni dati via cavo sono meno soggette a disturbi fisici e interferenze. Pareti, soffitti in calcestruzzo e superfici metalliche come tubi o armadi di distribuzione non presentano ostacoli ai collegamenti dei cavi durante il funzionamento. La trasmissione dati senza fili, invece, può essere fortemente compromessa nella sua potenza di trasmissione.
  • La comunicazione wireless può essere disturbata da sistemi esterni sulla stessa frequenza. Questi sono particolarmente difficili da controllare, in quanto possono essere trasmessi, ad esempio, dal router del vicino. Le interferenze, quindi, passano spesso inosservate e possono cambiare costantemente a causa di cambiamenti nella posizione dei dispositivi o dell’inventario. Essi sono quindi al di fuori del controllo dell’installatore, al quale viene comunque affidata dal cliente l’indagine della causa in caso di guasto.
  • La comunicazione dei dati via cavo è più adatta a distanze più lunghe. Soprattutto negli edifici commerciali come uffici o alberghi, spesso è necessario coprire lunghe distanze. Sebbene esistano tecnologie radio specializzate per le lunghe distanze di trasmissione, queste sono tanto più costose da acquistare a causa della perdita di altre importanti caratteristiche. Con LoRa, ad esempio, esiste uno standard radio che consente anche un raggio d’azione di diversi chilometri, ma è adatto solo per i più piccoli volumi di dati e richiede anche un server separato.
  • Generalmente offrono tassi di trasferimento più elevati e una minore latenza. Anche in questo caso esistono standard radio specializzati come WLAN, che possono tenere il passo con le tecnologie cablate, ma altri svantaggi come il consumo di energia o la portata sono tanto più importanti.
  • Non è necessario un gateway addizionale. Un gateway per gestire una rete wireless costa denaro, richiede un’installazione aggiuntiva e aumenta la complessità tecnica in caso di guasto.
  • Hanno un’alimentazione elettrica permanente e più stabile, che riduce il rischio di guasti (confrontare ad es. batterie vuote)
Box informativo: Segnali radio nell'edificio

WLAN Permeabilità

Figura: Regola semplice per la trasmissione di segnali WLAN attraverso materiali diversi

L’acqua danneggia i segnali WLAN in modo particolarmente forte, in quanto la sua frequenza radio è la stessa della frequenza di risonanza dell’acqua. I valori guida qui riportati sono solo una regola semplificata. In realtà, molti altri fattori locali e di sviluppo influenzano la potenza del segnale delle trasmissioni radio, come ad esempio

  • Spessore del materiale
  • possibili rivestimenti e additivi chimici
  • Angolo del raggio
  • Umidità nella muratura
  • Selezione della tecnologia radio
  • Componenti elettronici e layout

Velocità di trasmissione dati nel settore HVAC

In generale, la tecnologia del riscaldamento e della climatizzazione si presta bene all’uso delle tecnologie wireless, in quanto molte applicazioni non richiedono la trasmissione di dati ad alta frequenza.

In un sistema lento come il riscaldamento a pavimento o per determinare il consumo energetico di un generatore di calore, ad esempio, sono facilmente sufficienti un intervallo di trasmissione di 15-30 minuti o sveglie basate sulla domanda. La situazione è diversa per gli impianti di ACS istantanea, funzioni come il rilevamento di finestre aperte o il controllo dei radiatori, che a volte richiedono tempi di reazione molto rapidi.

Anche brevi intervalli di trasmissione possono essere utili per mantenere basso il rischio di confusione. L’utente può essere tentato di agire in modo errato se un’azione consapevole dell’utente, come la modifica di un parametro, l’apertura di una finestra, ecc. non provoca immediatamente la reazione prevista perché il sistema si sincronizza troppo raramente. Oppure se due display trasmettono informazioni contraddittorie a causa dell’inerzia dei dati – ad es. app e dispositivo fisico, oppure due termostati ambiente nello stesso sistema. La confusione dell’utente, a sua volta, è spesso il punto di partenza per azioni sbagliate che possono causare un sistema disfunzionale o sforzi di supporto non necessari.

Costi nascosti nell’assistenza post-vendita

Un collo di bottiglia nell’industria del riscaldamento è la mancanza di capacità di installazione qualificata. Poiché alcuni installatori sono riluttanti a lavorare sul lato elettrico, la riduzione della quantità di cablaggio sembra particolarmente interessante.

Tuttavia, spesso viene trascurato: ciò che è semplificato in termini di cablaggio viene semplicemente spostato sull’installazione della connessione wireless. L’installazione non è quindi necessariamente resa più facile, ma piuttosto ” differente “. Tuttavia, dato che molti operatori del settore HVAC sono oggi altrettanto riluttanti a lavorare come tecnici di rete o specialisti IT, l’aumento dell’uso della comunicazione wireless non è davvero un gioco da ragazzi.

Al contrario, i problemi nelle connessioni wireless sono ancora meno tangibili e quindi più difficili da risolvere rispetto a connessioni elettriche errate o rotture di cavi.

La decisione di utilizzare la comunicazione wireless può essere quella giusta, ma è consigliabile considerare non solo i costi visibili, ma anche quelli nascosti nelle decisioni sui prodotti.

Fattore di Costo

Fig.: Considerazione dei costi dei componenti HVAC cablati e wireless

Le insidie dell’alimentazione senza fili

I prodotti alimentati a batteria e collegati in rete sono utilizzati principalmente per superare le distanze nelle ristrutturazioni in modo minimamente invasivo o per ridurre lo sforzo di cablaggio.

Per lo sviluppo del prodotto, ciò comporta l’ulteriore sfida di dover ottimizzare il sistema per una lunga durata della batteria – un’impresa complicata che di solito deve essere acquistata a spese di altre proprietà del prodotto. Laddove la durata della batteria non ha importanza, non c’è bisogno di scendere a compromessi su molte decisioni tecniche di progettazione.

In ogni caso, le batterie devono essere sostituite regolarmente. Qualunque sia l’impegno e i costi risparmiati durante l’installazione, in ultima analisi, devono essere sostenuti dal gestore dell’impianto stesso nel corso degli anni – con la differenza che il commerciante non può più far pagare il suo lavoro.

Se i libri degli ordini del installatore sono comunque pieni di scoppi e l’occupante della casa non dà importanza a un sistema a bassa manutenzione, questa considerazione non è necessariamente significativa. Soprattutto nel settore pubblico e commerciale, tuttavia, l’uso di batterie aumenta i costi di manutenzione e può quindi diventare una cosa da evitare.

Poiché le batterie contengono anche sostanze nocive come il mercurio, il cadmio e il piombo e hanno un pessimo bilancio energetico, il maggiore impatto ambientale è un altro aspetto per evitare il più possibile un loro uso eccessivo.

In alternativa alle batterie, esistono dispositivi autosufficienti dal punto di vista energetico, come alcuni termostati per radiatori, che si autoalimentano grazie alla energia racimolata (“Energy harvesting”). Ciò comporta l’estrazione di piccole quantità di energia elettrica dalla temperatura ambiente o dalle correnti d’aria per alimentare dispositivi senza fili a basso consumo energetico.

Per quanto attraente possa sembrare il principio di questa tecnologia, essa solleva i requisiti per l’ottimizzazione dell’autoconsumo anche più elevati rispetto alla batteria, e richiede anche sufficiente energia ambientale da cui può essere alimentata. A ciò si aggiungono gli elevati costi unitari che finora hanno ostacolato la diffusione della energia racimolata.

Soddisfare la varietà di situazioni di installazione con flessibilità

In genere i produttori vogliono rendere i loro sistemi adatti a una vasta gamma di situazioni di installazione e devono quindi pianificare i casi più difficili.

Una volta presa la decisione di utilizzare la comunicazione wireless, la scelta della giusta tecnologia wireless, dell’elettronica e del layout del prodotto deve quindi essere effettuata con estrema cura. In ogni caso, lo sforzo di sviluppo per i prodotti basati sulla radio è di solito superiore a quello dei prodotti cablati.

Anche se ci sono alcuni argomenti a favore dell’uso delle batterie, ci sono molti argomenti a favore di un’alimentazione elettrica cablata a causa del rischio di guasti, delle spese correnti e degli aspetti ambientali.

Un design intelligente del prodotto può anche ridurre ulteriormente i requisiti per un’installazione cablata. Se, ad esempio, i termostati e i sensori ambiente possono essere aggiunti o inseriti in interruttori multipli esistenti per la luce e le prese in modo minimamente invasivo, l’alimentatore cablato combina il meglio dei due mondi, anche in edifici esistenti, senza dover realizzare grandi fessure nelle pareti.

Per quanto riguarda la comunicazione fra i componenti di regolazione, un collegamento via cavo presenta molti vantaggi tecnici. La comunicazione wireless via radio o WLAN è tuttavia un’ottima alternativa quando il cablaggio non è realizzabile – ad esempio nei progetti di ristrutturazione.

Poiché entrambi i modi hanno il diritto di esistere, le soluzioni dovrebbero essere disponibili per entrambi in modo da essere flessibili per ogni situazione di installazione. Può anche essere possibile progettare varianti di prodotti wireless e cablati in modo tale che possano essere combinati tra loro per semplificare il magazzinaggio e la programmazione.

Jonas Bicher

Informazioni sull’autore

Jonas Bicher è direttore generale di SOREL dal 2013.
Gli piacciono le idee innovative, il design di usabilità e le tecnologie basate sul software

4. novembre 2020
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