Cosa sono gli smart building (edifici intelligenti) e come possono agevolarci automatizzando le attività all’interno dell’edificio? La maggioranza della nostra vita, lavorativa e privata, si svolge all’interno di quattro mura, ossia dentro degli edifici. È qui che mangiamo, comunichiamo con il resto del mondo e mettiamo in atto i nostri progetti professionali: tutte attività che, in un modo o nell’altro, necessitano alla base di una certa quantità di energia elettrica e termica . Non deve stupire particolarmente, dunque, che in Europa all’interno degli edifici si consumi circa il 40% dell’energia, una percentuale superiore persino a quella dell’industria. Questo 40% potrebbe essere senza dubbio ridotto in maniera sensibile, considerando che buona parte del patrimonio edilizio e abitativo è stato costruito prima degli anni Settanta, senza cioè alcuna particolare attenzione ai rendimenti energetici. È chiaro, dunque, che se si vuole lavorare in direzione di una maggiore efficienza energetica occorre impegnarsi nella costruzione e nella riqualificazione di edifici capaci di garantire prestazioni superiori da un punto di vista energetico. Una possibilità che passa necessariamente dall’adozione di tecnologie digitali innovative, che riescano così a trasformare un edificio normale in uno “Smart Building”.
Cosa sono gli Smart Building (o edifici intelligenti)
Ma come può essere definito uno Smart Building? Secondo la definizione dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano si tratta di “un edificio i cui impianti sono gestiti in maniera intelligente ed automatizzata, attraverso un’infrastruttura di supervisione e controllo, per ottimizzare il consumo energetico, il comfort e la sicurezza degli occupanti, garantendone l’integrazione con il sistema elettrico”. In buona sostanza, questa definizione sta ad indicare che all’interno di uno Smart Building tutto i principali impianti (dall’energia, alle telecomunicazioni fino alla sicurezza) funzionano grazie a piattaforme digitali e alla sensoristica elettronica. Questo significa che, oltre alla rilevazione puntuale dei parametri di tutti gli impianti, i i sistemi che compongono l’edificio possono comunicare in maniera automatizzata e integrata tra di loro, attraverso un’infrastruttura software di supervisione e controllo. Grazie a questo tipo di gestione, gli edifici hanno la possibilità di diventare più sicuri ed efficienti, ma anche più green: grazie alla gestione efficiente dell’energia e del calore, si riducono gli sprechi energetici e l’emissione di sostanze nocive nell’aria. L’obiettivo è quello di ridurre in modo significativo i consumi in campo edilizio.
Come costruire uno smart building, tecnologie abilitanti
Sono dunque quattro gli elementi tecnologici chiave di uno smart building:
- 1) building device and solution: ovvero gli impianti e le tecnologie che provvedono alla sicurezza degli occupanti, come quelli di generazione di energia e di efficienza energetica e quelli relativi al tema safety&security
- 2) automation technology: la sensoristica connessa agli impianti, finalizzata alla raccolta dati, e gli attuatori che impartiscono agli impianti i comandi elaborati dalle piattaforme di controllo e gestione)
- 3) piattaforme di controllo e gestione: l’insieme dei sistemi software volti alla raccolta, elaborazione e analisi dei dati acquisiti dalla sensoristica installata sugli impianti)
- 4) connettività: l’insieme dei protocolli di comunicazione, wireless o cablati, che permettono la comunicazione tra sensori, attuatori e la piattaforma di controllo e gestione.
Nel 2018, in Italia, il volume di affari complessivo associato ad investimenti in smart building è stato di circa 3,6 miliardi di euro, distribuiti in maniera quasi omogenea tra building devices & solutions (41%, pari a 1,47 miliardi di euro), automation technology (31%, 1,1 miliardi) e piattaforme di gestione e controllo (28%, 1,02 miliardi), dove gli investimenti in hardware e software sono stati preponderanti rispetto alla parte impiantistica, a riprova della sempre maggior importanza della componente digital. Non è stato considerato l’elemento di connectivity.
Un terminale per l’automazione in strutture sanitarie
Le tecnologie abilitanti gli Smart Building
Building device e solution
Per quanto riguarda i building device e solution, in ambito energia è possibile distinguere tra gli impianti per la produzione dell’energia (fotovoltaico, sistemi di accumulo, solare termico e cogenerazione) e tecnologie per l’efficientamento (chiusure a vetrate, caldaie a condensazione e pompe di calore).
Secondo lo smart building report del Politecnico di Milano, nel 2018 il valore degli investimenti in tecnologie di generazione è stato di 800 milioni di euro, di cui circa il 70% derivanti da impianti fotovoltaici (con e senza sistemi di accumulo), che rappresentano dunque la fonte di generazione rinnovabile nettamente più diffusa in questo contesto. A seguire, con il 17% degli investimenti, c’è il solare termico, mentre decisamente più limitati sono quelli nella cogenerazione, tecnologia ad oggi appannaggio soprattutto del settore industriale. Ma quanti di queste tecnologie possono essere considerate veramente smart?
Secondo la stima dell’Energy& Strategy report solo gli impianti fotovoltaici dotati di sistemi di accumulo possono essere realmente considerati smart, perché dotati di una piattaforma che consente la gestione dell’energia prodotta. Complessivamente si parla di 207 milioni di euro (26% del totale investimenti), grazie alla crescita continua dell’abbinata impianto+sistema di accumulo. Una percentuale simile (25%) interessa anche le tecnologie di efficienza energetica: l’insieme di pompe di calore, caldaie a condensazione e chiusura di vetrate, dotate di piattaforme per la gestione da remoto, per complessivi 571 milioni di euro.
Automation Technology e piattaforme di gestione
Sul fronte dell’Automation Technology, è chiaro che la moderna sensoristica può fare tantissimo per ottimizzare l’efficienza energetica di un edificio. A partire dalla conoscenza stessa delle fonti di consumo e, soprattutto, di spreco, che rappresenta una condizione indispensabile per mettere a punto dei progetti di ottimizzazione dei consumi. In particolare, in ambito Smart Building sono ormai quasi uno standard le applicazioni di Real-time Energy Monitoring, capaci di registrare il consumo energetico in tempo reale e di fornire informazioni sulle modalità di utilizzo dell’energia, sia che si tratti di illuminazione che del riscaldamento/condizionamento dell’aria. Questi apparecchi per il monitoraggio, di norma, sono in grado di individuare eventuali anomalie nel funzionamento energetico dei diversi dispositivi e di segnalarle attraverso appositi alert al sistema di gestione dell’energia. Il passaggio successivo che le soluzioni smart sono in grado di mettere in atto è un’adeguata azione di demand e response, ossia di risposte – spesso automatiche- al variare di determinate condizioni (il caso classico è quella della temperatura), in maniera tale da ottimizzare il consumo di energia dello smart building. A coordinare queste azioni ci sono – come abbiamo anticipato in precedenza – le piattaforme di gestione software, capaci di gestire in maniera integrata l’intero smart building. Questo tipo di piattaforme sono ormai spesso integrate direttamente nell’offerta dei technology provider o delle stesse utility che provvedono al fabbisogno energetico di uno smart building.
Connettività
In tutto questo la connettività, dunque, gioca un ruolo fondamentale: la realizzazione di un’infrastruttura di telecomunicazioni all’interno degli edifici (denominato impianto multiservizio), siano essi residenziali, commerciali o industriali è lo strumento essenziale per semplificare l’accesso alla rete internet e accedere ai servizi come la TV via internet o come le applicazioni di videosorveglianza e di building automation, prime fra tutte quelle per l’efficienza ed il risparmio energetico.
I vantaggi di un edificio intelligente
Per quanto riguarda invece i benefici degli smart building è possibile distinguere due diverse categorie:
1) hard benefit, quantificabili cioè in termini monetari: quelli più noti sono risparmio energetico, ottimizzazione della produttività, manutenzione predittiva, aumento del valore dell’immobile
2) soft benefit, che hanno a che fare soprattutto con il miglioramento delle condizioni socio-ambientali degli occupanti (sostenibilità ambientale, sicurezza, comfort, telegestione, telecontrollo, interoperabilità.
Per quanto riguarda specificatamente l’ambito energetico, uno smart building permette di godere di tutta una serie di servizi avanzati:
a) Rilevazione e controllo dei parametri ambientali (umidità, temperatura, ecc) da remoto
b) Attivazione e spegnimento dei dispositivi da remoto
c) Modulazione dei carichi in funzione delle condizioni della rete e dei prezzi dell’energia
d) Regolazione automatica degli impianti
e) Gestione e monitoraggio delle emissioni
Esempi e applicazioni di Smart Building in Italia
In Italia e nel mondo esistono già diversi esempi concreti di Smart Building, che riguardano sia edifici nuovi che riqualificazioni di stabili esistenti. A Milano, ad esempio, un progetto di questo tipo ha interessato un condominio di via Bernardino Verro 78 b/c, che è stato interessato da una profonda azione di ristrutturazione ed efficientamento, passando da una classe energetica D a una B. Una riqualificazione che consentirà alle famiglie un risparmio energetico complessivo in bolletta condominiale fino al 52%, tanto che il condominio eviterà l’emissione di 65.000 kg di CO2 annue. Gli interventi sullo stabile di via Verro sono stati molteplici: dalla posa dei cappotti esterni, all’isolamento dei controsoffitti, passando per l’installazione delle valvole termostatiche, il controllo e la regolazione a distanza degli impianti e la sperimentazione di un sistema per l’autoproduzione di energia da fonte rinnovabile, in questo caso il solare fotovoltaico. Di particolare rilevanza in ottica smart building è stata l’installazione di un innovativo sistema di gestione dell’energia operante in una logica IoT, sviluppato dal partner di progetto Future Energy, che raccoglie i dati di comfort all’interno e all’esterno degli edifici, per misurare i consumi e la produzione di energia a livello di distretto, così da analizzare gli effetti dei diversi interventi di ricondizionamento e la loro interazione.
Un altro esempio di Smart Building è rappresentato dalla sede di Engie in zona Milano Bicocca: si tratta di 15.000 mq distribuiti su sei piani fuori terra che accolgono 700 dipendenti, classe energetica AA, un sistema di illuminazione a LED, domotizzato e automatico, che sfrutta la luce solare esterna limitando quindi i consumi energetici. Tutto questo, unito all’impianto fotovoltaico e a quello di climatizzazione a pompe di calore, permette un grande risparmio in termini di emissione di CO2 in atmosfera. L’adozione delle migliori soluzioni energetiche e ambientali ha permesso a Engie un abbattimento delle emissioni di CO2 di 850 tonnellate all’anno, una riduzione del 30% dei consumi energetici e la riutilizzazione di 1.300 m3 di acqua piovana. Gli elementi innovativi utilizzati nel progetto hanno permesso alla sede di ENGIE Italia di conseguire la prestigiosa certificazione LEED Platinum for New Construction – Leadership in Energy ad Environmental Design.
Un altro caso è rappresentato dal Techpark di Bolzano, un parco tecnologico di 27.000 metri quadri realizzato su un’area industriale dismessa, che ospita uffici e laboratori. Grazie alle soluzioni tecnologiche adottate (pompe di calore, illuminazione a Led, chiusura di controllo) e all’impiego di una piattaforma di gestione e controllo, è stato possibile gestire gli impianti e raccogliere i dati gli stessi. Aprendo la strada alla possibilità di sfruttare un’unica centrale termica per il fabbisogno di tutti gli edifici.
Il valore del mercato italiano nel 2021
Secondo l’edizione 2021 dello Smart Building report dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano, nel nostro Paese il volume complessivo di investimenti relativo a questo settore ha superato gli 8 miliardi di euro, ma solo 2 miliardi – relativi al 25% degli interventi effettuati – hanno riguardato soluzioni effettivamente smart, capaci cioè di trasformare o dotare un edificio di “intelligenza” e autonomia di gestione. Una cifra ancora limitata, che secondo il report, è dovuta alla scarsa consapevolezza dei concreti vantaggi che questo tipo di edifici può assicurare ai suoi occupanti in termini di risparmio energetico e sicurezza, salute e benessere. L’aspettativa, tuttavia, è quella di una crescita significativa nel prossimo decennio, una volta superata la crisi da Covid19. La realizzazione di nuovi edifici e la ristrutturazione di quelli esistenti, comprese le riqualificazioni di alcune aree dismesse, sono infatti al centro delle principali modifiche urbanistiche che molte città italiane vareranno nel prossimo decennio, trainando così il mercato degli Smart building.
Gli attori coinvolti nel modello Smart Building
Come abbiamo avuto modo di vedere, la realizzazione di uno Smart Building necessita di molteplici tecnologie e non può essere certamente improvvisata. Ecco perchè nella realizzazione di uno Smart Building sono necessariamente coinvolti diversi operatori, ognuno con un ruolo specifico. Nella fase iniziale sono chiaramente coinvolte figure come promotori immobiliari e investitori, destinate a svolgere un ruolo fondamentale nella pianificazione e nel finanziamento del progetto di costruzione dello Smart Building. Spesso queste figure sono anche responsabili della definizione degli obiettivi, del budget e delle tempistiche del progetto. Un ruolo chiave, naturalmente, è giocato da architetti e ingegneri, quasi sempre inseriti in società di grandi dimensioni: a loro spetta il compito della progettazione e dell’ingegnerizzazione dello Smart Building, tenendo conto delle tecnologie e delle infrastrutture intelligenti da integrare. Architetti e ingegneri devono anche costantemente interfacciarsi con il promotore immobiliare per garantire che il design soddisfi le esigenze dell’edificio e dei suoi futuri occupanti.
Non meno importante, data la quantità di tecnologie presenti negli Smart Building, è il ruolo giocato dai system integrator, che sono responsabili dell’integrazione delle diverse tecnologie e sistemi intelligenti all’interno dello Smart Building. Questa attività può includere l’integrazione di sistemi di automazione degli edifici, sicurezza, gestione dell’energia, controllo dell’illuminazione, sensori ambientali e molto altro. Ovviamente i system integrator devono affidarsi con i fornitori di tecnologia, ovvero i vendor che commercializzano le soluzioni tecnologiche necessarie per rendere lo Smart Building funzionale. Questi possono includere aziende specializzate in software di gestione dell’energia, sensori intelligenti, dispositivi di controllo, sistemi di sicurezza, reti di comunicazione, infrastrutture IoT e molto altro. Infine, utility e fornitori di servizi energetici sono spesso parte di questi progetti, offrendo servizi di monitoraggio e gestione dell’energia per ottimizzare l’efficienza energetica dello Smart Building. Questi soggetti possono fornire soluzioni per la gestione dell’energia, la misurazione e la tariffazione, l’analisi dei dati energetici e la consulenza per ridurre i consumi e i costi energetici.
Immagine fornita da Shutterstock
Articolo originariamente pubblicato il 04 Ott 2021
