Premessa

Oggi sempre più edifici vengono progettati, costruiti e ristrutturati secondo i principi di Smart Building, per ottenere spazi intelligenti e automatizzati ad uso abitativo, commerciale e aziendale. Per questo tipo di interventi, l’Internet of Things ha un ruolo determinante. È proprio grazie alla possibilità fornita dall’IoT di rendere interconnessi tutti i sistemi che è possibile raccogliere molti dati utili a prendere decisioni informate. L’importanza dell’Internet of Things in questo campo è confermata anche dalle stime di ABI Research secondo cui il valore derivante dalla tecnologia IoT per gli edifici intelligenti supererà gli 8 miliardi di dollari nel 2020.

È proprio grazie all’IoT che non solo i nuovi edifici, costruiti ad hoc, possono essere smart, ma possono diventarlo anche gli edifici più datati. Infatti, grazie alle nuove tecnologie, i network di sensori possono essere installati e aggiornati con sempre maggiore semplicità e flessibilità, anche in edifici pre-esistenti.
La soluzione MeshCube di BlueUp è l’esempio perfetto di come le nuove tecnologie possano aiutare in termini di retrofit. La soluzione in questione è totalmente wirless e cableless, e questo fa si che non si debba intervenire in alcun modo a livello di infrastruttura sugli edifici. Grazie alla piattaforma MeshCube si possono implementare facilmente funzioni di asset tracking, di monitoraggio del micro-clima, di lighting e “smart window”, di indoor navigation, monitoraggio presenze nella stanza, sicurezza, controllo accessi. Grazie a questa soluzione, anche l’edificio più antico avrà l’opporunità di diventare smart. Questa possibilità di retrofit si traduce in una grande opportunità per le realtà che, come l’Italia (uno dei paesi con il parco edilizio tra i più vecchi d’Europa), necessitano di una riqualifica degli edfici. A tale proposito, è proprio la riqualificazione degli edifici che potrebbe fare da traino allo sviluppo in Italia degli smart building. Infatti, come riporta il report dell’Energy&Strategy Group del Polimi, nel 2019 gli edifici intelligenti hanno ricevuto investimenti per ben 8 miliardi.

Smart Readiness Indicator

Nel 2018 la direttiva europea relativa all’Energy Performance Building (più nota con l’acronimo EPBD) ha introdotto un indicatore col quale misurare le performance digitali di un edificio, ossia lo Smart Readness Indicator. Tale indicatore consente di stabilire quanto questi edifici migliorino a livello di efficienza energetica e performance grazie all’adozione di tecnologie smart. Questo indicatore potrebbe divenire in futuro lo strumento per attuare la certificazione dello stato di un edificio in termini di “prontezza digitale”, favorendo l’adozione di tecnologie smart per l’efficienza energetica, la sostenibilità, la salute e il benessere delle persone, con probabili ricadute positive sulla filiera e sull’attrattività del mercato immobiliare.
La valutazione della smartness dell’edificio è attualmente prevalentemente incentrata sull’aspetto energetico, e ad oggi sottovaluta altri fattori altrettanto importanti come la salute, il benessere, la sicurezza e l’integrazione dei servizi. In futuro ci sarà la necessità di ridefinire alcuni passaggi per garantire una valutazione a 360° della smartness dell’edificio.

Il sistema nervoso degli Smart Building

Gli Smart Buildings permettono di ridurre gli impatti ambientali e risparmiare sui costi energetici, con soluzioni intelligenti e user-friendly. Con i sistemi di Building Automation, la maggior parte dei processi viene gestita da un’unità di controllo centralizzata e i sistemi possono essere controllati da remoto su diversi dispositivi mobili attraverso app o piattaforme specifiche.

Le funzionalità principali della Building Automation consistono nel mantenere il riscaldamento, il raffreddamento, la ventilazione e il livello di umidità degli ambienti entro un certo intervallo. Oltre a questo, l’illuminazione degli ambienti viene calibrata in base a un programma di occupazione. Un sistema di Building Automation dovrebbe poter essere anche in grado di monitorare le prestazioni e rilevare i potenziali guasti di ciascuna utenza e allertare i gestori degli edifici dei malfunzionamenti, ma anche notificare situazioni di pericolo per chi si trova all’interno dell’edificio.

Quindi possiamo immaginare uno Smart Building controllato dalla Building Automation come un “essere vivente” che si adatta alle condizioni che cambiano. Le luci si accendono quando è buio e ci sono persone nella stanza, altrimenti si spengono. Le bocchette di ventilazione si attivano in base alle esigenze degli occupanti. I sistemi di climatizzazione reagiscono al clima interno dei vari ambienti.
I “sensi” di questo essere vivente, che lo aiutano a percepire il mondo, sono rappresentati dai sensori, come, ad esempio, i sensori di movimento, che suggeriscono di spegnere le luci quando nella stanza non c’è nessuno. Oppure i sensori di luminosità, che rilevano il livello di luce solare nella stanza, assicurandosi che il sistema regoli l’illuminazione di conseguenza. O ancora, i sensori di temperatura, che misurano le variazioni di temperatura dell’aria, per accendere e spegnere sistemi di riscaldamento/raffreddamento solo quando effettivamente necessario.
La rete di sensori che si viene a creare potrebbe essere vista, quindi, come una specie di sistema nervoso del nostro edificio “vivente”.

Ma quali sono gli step per sviluppare questo sistema nervoso?
Perché un edificio possa diventare “smart” si devono considerare generalmente quattro componenti che interagiscono e comunicano tra loro.

1. Sensori: i sensori sono dispositivi che possono fornire varie informazioni. Per esempio, possono tenere traccia dell’umidità, temperatura, pressione e livelli di CO2 in una stanza, oppure dei livelli di illuminazione, del numero di persone presenti in un certo ambiente, o ancora, monitorare eventi di allarme localizzati. Dopo aver raccolto queste informazioni, i sensori le trasmettono ai controller.

2. Protocolli di comunicazione: questi sistemi utilizzano un linguaggio specifico per connettere ogni singolo componente. I protocolli aiutano ogni componente a inviare e ricevere informazioni per regolare le impostazioni ed eseguire i comandi.

3. Controller: rappresentano il cervello del sistema di automazione dell’edificio. Raccolgono tutte le informazioni dai sensori e, in base a esse, inviano comandi ai sistemi collegati, come quelli di condizionamento, illuminazione e altri ancora.

4. Interfaccia operatore: l’interfaccia operatore permette agli utenti di accedere e di utilizzare il sistema, aiuta gli utenti a comprendere le informazioni trasferite tra i componenti e offre l’opportunità di effettuare regolazioni manualmente.

Esempi di edifici intelligenti e traguardi raggiunti

Gli ultimi anni ci hanno fornito interessanti esempi di Smart Building. Vediamo alcuni esempi di edifici intelligenti già presenti nel mondo, fonte di ispirazione per i progressi futuri in ambito Smart Building.

The Edge (Amsterdam, Olanda)

The Edge, ad Amsterdam, è riconosciuto a livello globale come l’edificio più intelligente al mondo. Inizialmente era stato progettato per avere una superficie di 100mila metri quadri. Grazie a soluzioni smart per la gestione dello spazio è stato ridotto a soli 60mila mq, risparmiando quasi la metà dei costi di produzione. Grazie agli oltre 28mila sensori e attuatori installati nell’edificio per gestire il flusso di energia e di dati, il sistema di climatizzazione e il funzionamento degli altri impianti possono essere monitorati e controllati facilmente mediante display. Anche l’illuminazione è intelligente e grazie all’utilizzo di sensori IoT viene applicato un sistema di Light-as-a-Service. Deloitte, principale inquilino di The Edge, ha sfruttato la grande quantità di dati raccolti per trasformarli in informazioni utili e servizi più efficienti. Per esempio, viene analizzata la capacità di interazione dei dipendenti, la presenza o meno di persone negli ambienti, traducendo il tutto in una ottimizzazione dei consumi. Una delle caratteristiche distintive di questo edificio sono i pannelli LED che richiedono un flusso di elettricità così piccolo da poter essere alimentati utilizzando gli stessi cavi che trasportano i dati per Internet. Grazie alla rilevazione della presenza delle persone all’interno dell’edificio e ai sistemi integrati nell’IoT, temperatura e illuminazione sono continuamente modulate a seconda delle esigenze. The Edge dispone inoltre di 6.000 metri quadrati di pannelli solari, che contribuiscono a soddisfare l’approvvigionamento energetico della struttura. Ogni dipendente è connesso all’edificio tramite un’app sul proprio smartphone. L’app suggerisce agli utenti dove trovare parcheggio, scrivanie libere o altri colleghi, e permette di segnalare problemi a chi gestisce le strutture. The Edge è ampiamente riconosciuto come un edificio intelligente. Produce più energia di quanta ne consumi, attraverso misure di efficienza e generazione di energia solare, e lo standard edilizio BREEAM ha assegnato alla struttura il punteggio di sostenibilità 98,4%, il più alto mai attribuito.

The Crystal (Londra, UK)

The Crystal a Londra è uno degli edifici più sostenibili al mondo. È un luogo ideato per ospitare eventi, con sette sale riunioni attrezzate, un auditorium all’avanguardia e altri spazi. L’edificio è elettrico al 100% e i pannelli solari sul tetto generano circa il 20% del suo fabbisogno. Il sistema di gestione energetica dell’edificio controlla tutti i sistemi elettrici e meccanici, compresi i sistemi di riscaldamento, raffreddamento e ventilazione, illuminazione e i pannelli fotovoltaici. Rispetto ad altri edifici per uffici delle stesse dimensioni, si stima che le emissioni di carbonio siano inferiori di circa il 70%, mentre i costi energetici siano dimezzati.

ùDuke Energy Center (Charlotte, Usa)

Il Duke Energy Center è un grattacielo di 51 piani che ospita, appunto, la Duke Energy, una delle più grandi aziende di energia elettrica degli Stati Uniti. L’edificio vanta la più alta certificazione verde, la LEED Platinum. È in grado di riutilizzare oltre 35 milioni di litri di acqua ogni anno (comprese acque sotterranee, piovane e la condensa dei sistemi di climatizzazione), che soddisfa circa l’80% del fabbisogno idrico della torre di raffreddamento e il 100% del fabbisogno di irrigazione. Gli interni sono dotati di tende che si muovono assecondando il movimento del sole, in modo da riflettere la luce in profondità nelle aree di lavoro. L’esterno è stato progettato per assomigliare a un cristallo e comprende più di 45.000 luci a LED che illuminano l’edificio di notte, mostrando uno spettacolo di luci all’inizio di ogni ora.

Burj Khalifa (Dubai, Emirati Arabi)

Il Burj Khalifa di Dubai, 830 metri di altezza e 163 piani, è il grattacielo più alto del mondo. Grazie ai suoi livelli di automazione è anche uno degli edifici più smart e sostenibili del Medio Oriente. Il sistema di automazione trasmette informazioni in tempo reale alla piattaforma IoT, che utilizza algoritmi intelligenti per identificare anomalie e problemi di manutenzione. I facility manager possono così utilizzare queste informazioni per migliorare la manutenzione degli edifici e l’affidabilità di tutti gli impianti. Dal lancio di questo sistema le ore di manutenzione al Burj Khalifa sono state ridotte del 40%.

Glumac (Shanghai, Cina)

Glumac a Shanghai è un’azienda specializzata nella progettazione sostenibile di strutture commerciali, istituzionali, tecnologiche e sanitarie e la sua sede è stata la prima a essere certificata LEED Platinum v4 in Asia Orientale ed è stata la prima in Asia a conseguire la certificazione Net-Zero Energy, Water and Carbon. Al Glutac, il focus principale è la qualità dell’aria. L’edificio è dotato di un sistema di monitoraggio dell’aria indoor (vengono controllati i livelli di ossigeno, di composti organici volatili, di particolato e di umidità) che trasmette i dati direttamente ai telefoni cellulari dei dipendenti. Grazie ai suoi cinque sistemi di purificazione dell’aria e a una parete verde che filtra l’inquinamento proveniente dall’esterno, questo edificio vanta la migliore qualità dell’aria di Shanghai.

Il futuro degli Smart Building

Gli edifici intelligenti contribuiscono a costruire un futuro migliore. Grazie ai sensori IoT, l’efficienza energetica e la manutenzione saranno migliorate riducendo i costi e gli sprechi, e anche l’ambiente di lavoro diventerà più confortevole. Vale la pena segnalare che, come emerge da una recente ricerca condotta da Fortune Business Insight che ha fatto il punto economico sul settore delle tecnologie destinate agli edifici intelligenti, il mercato globale degli Smart Building ha raggiunto nel 2021 la quota di 67,60 miliardi di dollari. La previsione è che il mercato crescerà a 80,62 miliardi di dollari nel 2022 e a 328,62 miliardi di dollari entro il 2029. Le prospettive per il futuro sono, dunque, positive, poiché il mercato sembra guardare queste nuove tecnologie con ottimismo. Le funzionalità che riducono i consumi energetici e gli impatti ambientali saranno sempre più richieste e l’emergere del 5G e l’aumento di progetti di Smart City offriranno nuove opportunità per lo sviluppo dell’edilizia intelligente.

Se vuoi scoprire le soluzioni e le tecnologie IoT di BlueUp, contattaci. Saremo lieti di aiutarti! 😊