Albert T. So
Consulente Scientifico IAEE e Segretario accademico di IAEE filiale di Hong Kong, Cina

Articolo pubblicato sul n. 4/2024 di Elevatori Magazine.

Il confronto della prestazione energetica di impianti di ascensori diversi è stato argomento complesso per vari decenni; poi si è deciso di trovare una soluzione. In passato, per registrare il consumo energetico totale di un ascensore in termini orari, giornalieri, mensili e anche, talvolta, annuali, i proprietari degli edifici installavano dei contatori di energia elettrica all’interno dei locali macchine. Ancora oggi, il monitoraggio di tale elemento è affidato a tale metodo di registrazione assoluta.

Tuttavia, vi è una gran differenza tra i diversi ascensori in termini di velocità, capacità, corsa, condizioni di traffico, ecc. La difficoltà sta, quindi, nel confrontare correttamente i diversi impianti con riguardo alla relativa prestazione energetica.

Fino a oggi, le norme relative all’efficienza energetica degli ascensori si basavano principalmente, in Europa, sul consumo energetico misurato di un ciclo di riferimento al fine di stimare il consumo annuo mediante una simulazione a computer (per es. BS EN ISO 25745-1 e 25745-2) mentre a Hong Kong, su un consumo energetico misurato durante una corsa in salita a pieno carico a velocità nominale (per es. Code of Practice for Energy Efficiency of Building Services Installation di Hong Kong, abbr. BEC). Tali metodologie prendono come riferimento sostanzialmente una corsa singola o una corsa di andata e ritorno; non sono quindi adatte a un monitoraggio continuativo.

In particolare, non tengono debitamente conto dei vantaggi di un sistema di controllo intelligente, per esempio, o di un invio a destinazione, anche se l’introduzione da parte dell’ISO 25745 del requisito di una simulazione computerizzata potrebbe essere rivelatrice di un cambiamento in tal senso.

Il BEPI (Benchmarking Energy Performance Indicator) è stato introdotto per la prima volta nel 2004 (So A., Cheng G., Suen W. e Leung A., 2005, ʻValutazione delle prestazioni degli ascensori in due numeri’, Elevator World Vol. LIII, n. 1, gennaio, pagg. 102-105). Nel corso degli ultimi vent’anni, sono state condotte numerose simulazioni ed esperimenti volti a dimostrare che il BEPI è efficace nella comparazione dell’efficienza di diversi impianti di ascensori, indipendentemente dal tipo di corsa e di azionamento, dalla velocità nominale e dalla capacità, ecc. È stata inoltre condotta una sperimentazione pilota, per dimostrare che tale metodologia può essere implementata anche su un ascensore già esistente (So A., Lam K., Kong C., Chan J. e Wong J., 2022, ʻSviluppo di un dispositivo di monitoraggio dell’indicatore di prestazione energetica di riferimento (BEPI) per impianti di ascensori a trazione già esistenti’, Energy & Buildings, doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112220).

Tale metodologia è stata poi integrata nelle Linee Guida Tecniche del BEC, ed. 2012, 2015 e 2018, come buona pratica ingegneristica ai fini della normalizzazione e del monitoraggio del consumo energetico degli ascensori. La definizione base del BEPI, chiamato <J/kg-m> misurato in J/kg.m, è piuttosto immediata; è simile all’MPG (miglia per gallone) dell’automotive e al COP (coefficiente di prestazione) del settore HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning).

Per valutare il BEPI, si effettuano quattro misurazioni contemporaneamente e continuativamente durante l’operatività giornaliera dell’impianto:
i) energia consumata, in Joules, durante un periodo di tempo fissato e determinato, T, chiamato finestra temporale, ad esempio T = 7200 s o 2 ore (la durata effettiva è flessibile ma una volta stabilita, deve essere mantenuta definitivamente);
ii) massa del carico in cabina, in kg, in qualsiasi momento all’interno della finestra temporale;
iii) posizione della cabina, ad esempio in metri sopra la fossa o lungo il vano, in qualsiasi momento all’interno della finestra temporale (questo serve per misurare la
distanza effettivamente percorsa dalla cabina nell’intervallo freno aperto/freno chiuso – BTBJ);
iv) la posizione del freno per stabilire l’inizio e la fine del BTBJ.

Un BTBJ inizia nel momento in cui il freno della macchina viene aperto e termina nel momento in cui viene chiuso. All’interno della finestra temporale, ci sono n + 1 BTBJ, come mostrato nella Figura 1, con n variabile tra le finestre temporali.
Qualsiasi BTBJ che cada sul limite di una finestra temporale appartiene a quella finestra temporale. Quindi, il BEPI della k-esima finestra temporale viene calcolato con la seguente equazione, tenendo presente che n varia con k.

ET(k) rappresenta l’energia totale consumata, in Joule, durante l’intera k-esima finestra temporale di durata T secondi; wi(k) è la massa del carico in cabina, in kg, durante l’i-esimo BTBJ all’interno della k-esima finestra temporale; di(k) è la distanza percorsa dalla cabina, in metri, durante l’i-esimo BTBJ all’interno della k-esima finestra temporale, indipendentemente dalla direzione di corsa. La finestra temporale si sposta con un intervallo incrementale, ΔT, ad esempio di 15 minuti (anche flessibile ma mantenuto dopo essere stato stabilito), come mostrato nella Figura 1. Solo un valore di BEPI rappresenta l’intera finestra temporale, di solito nel suo punto medio, ad esempio quello per la finestra temporale dalle 9:00 alle 11:00 è fissato alle 10:00 per quella finestra. Quando il traffico è estremamente basso all’interno di una finestra temporale, ad esempio a mezzanotte, il BEPI può assumere un valore molto elevato, e ciò è fuorviante. Un correttivo semplice da adottare è scartare il BEPI di una particolare finestra temporale quando ET(k) è inferiore a una soglia, come ad esempio 1 kWh ecc.

Tale soglia potrebbe essere l’energia tipica consumata dall’ascensore che esegue un solo BTBJ durante l’intera finestra temporale.

Fig. 1 – Applicazione del freno aperto/freno chiuso (BTBJ).

Come si evince dalla definizione, il concetto di BEPI non è applicabile solo a un singolo ascensore. Può essere esteso anche a un banco di ascensori; tutti gli ascensori contribuiscono con i propri BTBJ alla stessa finestra temporale e ET(k) è il consumo energetico totale dell’intero sistema all’interno di quella finestra. Come rivelato dalla definizione, un azionamento del motore efficiente dal punto di vista energetico potrebbe ridurre l’ET(k), mentre un invio a destinazione intelligente potrebbe aumentare il prodotto, wi(k)di(k), in modo che più passeggeri possano essere gestiti in un’unica corsa lunga. Entrambe le condizioni portano a un valore del BEPI inferiore, dove più è basso maggiore è l’efficienza. Con una simulazione al computer (So A., Chan R., Kaczmarczyk S., 2018, ʻStudio assistito dalla simulazione al computer di un parametro di benchmarking energetico in tempo reale per i sistemi di ascensori sotto differenti schemi di controllo del traffico’, Transportation Systems in Buildings, vol. 2, n. 1, doi.org/10.14234/tsib.v2i1.141) e alcuni, limitati, risultati sperimentali ottenuti in passato, si è concluso che un valore massimo di 50 J/kg.m, sia per un BEPI giornaliero che per un BEPI settimanale di 5 giorni lavorativi, può indicareche un impianto è efficiente dal punto di vista energetico, con valori inferiori che rappresentano una maggiore efficienza. Quando tale metodologia sarà implementata in più sistemi operativi e il relativo database diventerà sempre più ampio, tale valore soglia sarà oggetto di aggiornamento.