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Smart Buildings: sostenibilità ambientale ed efficienza energetica

Smart Buildings: sostenibilità ambientale ed efficienza energetica

Premessa

In media, le persone trascorrono il 90% del loro tempo in ambienti chiusi: casa, ufficio, scuola, palestra.
Non solo, negli anni più recenti, le case hanno acquisito ancora più importanza di quanta già non ne avessero, tanto che il 68% degli italiani, nel 2022 ha dichiarato di passare più tempo tra le mura domestiche rispetto al 2019. Questi risultati emergono da CasaDoxa 2022, la quinta edizione dell’Osservatorio nazionale sugli italiani e la casa, elaborato in collaborazione con FIMAA Milano Lodi Monza Brianza (Associazione degli agenti immobiliari aderente alle Confcommercio locali). I dati di questo studio sono stati acquisiti sottoponendo delle interviste a un campione rappresentativo di 7 mila famiglie, fornendo una fotografia dei cambiamenti in atto nelle società e nelle case degli italiani.
Una possibile giustificazione a questo cambio di abitudini può essere attribuita al Covid 19, che ci ha obbligati a vivere tra le mura domestiche per molto tempo. Questo evento ha fatto nascere nuove necessità di comfort in ambito residenziale (come si legge sull’articolo della testata giornalistica Smart Building Italia, aumenta del 36% chi desidera una stanza in più e del 12% chi vuole un terrazzo o un giardino), e contestualmente ha anche creato la consapevolezza che è possibile svolgere molte attività di tutti i giorni senza doversi muovere dalle proprie abitazioni; pensiamo, per esempio, allo smart working, modalità lavorativa nata durante l’emergenza sanitaria, ma che sta continuando ad essere adottata anche dopo la fine dell’emergenza sanitaria da molte realtà aziendali.

Risulta chiaro, quindi, il ruolo centrale che gli edifici svolgono nella nostra società, oggi più che in passato.
A posteriori di questa considerazione, è anche necessario sottolineare che gli edifici sono attualmente responsabili del 30-40% delle emissioni totali delle città. Per questo motivo sono intervenute negli ultimi anni politiche in grado di agire sui cambiamenti climatici, con l’obiettivo di rigenerare le infrastrutture in modo che siano più efficienti dal punto di vista energetico e più salutari per i fruitori, e quindi più sostenibili sia per l’ambiente che per le persone.
È a questo punto che entrano in gioco gli Smart Building, ovvero edifici più confortevoli, più efficienti a livello di consumi energetici e che permettono di implementare attività di monitoraggio dei consumi, così che l’utente possa essere sempre in grado di avere sottomano ciò che succede nel proprio edificio, andando a calibrare e modificare le proprie abitudini in base ai feedback del sistema di controllo della propria abitazione/ufficio.

In ultima analisi, è da considerare che nei prossimi anni si assisterà a una rapida urbanizzazione globale. Secondo l’ONU, entro il 2050, il 70% della popolazione mondiale vivrà nelle aree urbane. Questo fattore aumenterebbe la domanda di edifici e spazi per sostenere i mezzi di sussistenza e le esigenze lavorative. Considerando questa tendenza all’inurbamento, i governi di tutto il mondo stanno investendo, e investiranno sempre di più, in progetti di Smart City incentrati su infrastrutture avanzate, trasporti puliti, edifici intelligenti e altre tecnologie che possano mitigare l’impatto antropico sui centri urbani e rendere le città più sostenibili. Eventi dedicati alle tecnologie per Smart Cities e Smart Buildings, come Smart City Expo World Congress che si tiene a Barcellona, sono la prova dell’impegno sempre maggiore in questo senso.
Pertanto, con l’aumento dei progetti e degli investimenti in città intelligenti, si suppone che anche la domanda di tecnologie per gli Smart Building crescerà rapidamente.

Cosa si intende per Smart Building?

Si definisce Smart Building una costruzione realizzata in modo tale da essere in grado di gestire al meglio l’energia, fornendo comfort a chi la abita e rendendo, al contempo, questi nuclei di residenti il più possibile consapevoli riguardo ai consumi, e a come migliorarli e ridurli.
Il mondo dello Smart Building, negli ultimi anni, ha avuto un exploit notevole, complici anche, come abbiamo già accennato, molte priorità a livello internazionale sul tema dell’efficientamento energetico e della sostenibilità.

Ma entriamo più nel vivo dell’argomento, iniziando dalla definizione di edificio intelligente.
L’Intelligent Building Report, a cura dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano definisce lo Smart Building come “un edificio in cui gli impianti in esso presenti sono gestiti in maniera integrata ed automatizzata, attraverso l’adozione di una infrastruttura di supervisione e controllo degli impianti stessi, al fine di massimizzare il risparmio energetico, il comfort e la sicurezza degli occupanti, e garantendone inoltre l’integrazione con il sistema elettrico di cui il building fa parte”.

È chiaro come tale definizione evidenzi non solo i benefici dello Smart Building per i residenti, ma anche per l’ambiente, indicando come questo approccio possa essere la strada giusta da seguire per ridurre l’impatto ecologico degli edifici.
In effetti, l’Efficient World Scenario della International Energy Agency evidenzia il potenziale di riduzione della domanda globale di energia per gli edifici entro il 2040: in media, entro tale data gli edifici potrebbero essere quasi il 40% più efficienti rispetto a oggi!

Storia

Spesso si pensa che la “smartness” sia una prerogativa solo del nuovo millennio.
In realtà, le prime tecnologie legate a efficienza e comfort nell’edificio risalgono al XVII secolo.
Cornelis Drebbel, ingegnere olandese, fu uno dei primi ideatori e promotori della creazione e sviluppo dei sistemi di controllo (sistemi capaci di gestire, comandare, dirigere o regolare il comportamento di altri dispositivi). Drebbel creò un termostato a mercurio in grado di mantenere automaticamente uno spazio a temperatura costante, uno dei primi dispositivi di feedback-controllati noti alla storia. Negli anni Ottanta, poi, viene coniato il termine “intelligent building”, per indicare un edificio con sofisticati servizi di telecomunicazioni, gestione degli edifici e servizi di rete dati che fornivano servizi condivisi ai residenti.

Con l’avvento dei computer e con la loro veloce evoluzione, cominciano a prendere piede soluzioni conosciute con il termine di Building Management System (BMS). I sistemi di controllo informatizzato installati negli edifici cominciano a monitorare apparecchiature meccaniche ed elettriche dell’edificio, ma i vari sottosistemi risultano scollegati o a compartimenti stagni, automatizzati solo a livello di funzionamento individuale.

Negli ultimi tre decenni il progresso è stato notevole grazie alla significativa evoluzione della tecnologia.
In questo modo lo smart building assume un significato sempre più complesso, grazie a software analitici avanzati con cui i proprietari degli edifici si trovano ad avere accesso a grandi quantità di informazioni da poter utilizzare per prendere decisioni intelligenti capaci di migliorare le prestazioni dell’edificio. L’introduzione di protocolli aperti, il passaggio al wireless e l’ubiquità dell’IoT hanno aperto le porte a una serie di nuove opportunità: il passaggio al Building Management System da sistema chiuso a integrato si deve, infatti, all’Internet delle Cose che ha permesso ai BMS di essere informati di tutta una serie di eventi, contando anche sulla presenza di sensori negli ambienti indoor in grado di controllare dinamicamente molteplici informazioni e variabili.

L’importanza dell’efficientamento energetico e della riduzione degli sprechi

Gli scopi principali degli Smart Building sono la riduzione del consumo energetico, la diminuzione dei costi di manutenzione, il miglioramento del benessere degli occupanti e l’estensione del ciclo di vita degli impianti. Come si è già accennato, una delle priorità cui rispondono gli Smart Building è legata alla gestione dell’energia. Infatti, fare un uso intelligente dell’energia è quello che più incentiva alla realizzazione di edifici intelligenti, specie per uso commerciale, in modo che l’efficientamento energetico si riesca a gestire pienamente.
Perché, però, la riduzione del consumo e degli sprechi assumono un’importanza così rilevante?
In prima battuta vi è la pressione delle crescenti preoccupazioni relative all’aumento dei costi dell’energia in tutto il mondo.
In secondo luogo, edifici energivori significano anche grandi generatori di emissioni climalteranti. Quanto sta avvenendo nel mondo con il climate change ormai è noto, e la necessità di trovare alternative più green è fondamentale anche in ambito edilizio. È da qui che si arriva alla volontà di contare non solo su una riduzione dei consumi, utilizzando materiali e soluzioni costruttive che puntino all’efficienza energetica, ma anche gestire e generare energia da fonti energetiche rinnovabili.
Secondo alcuni rapporti, implementare tecnologie avanzate, tra cui Intelligenza Artificiale, IoT e altre tecnologie, può contribuire a ridurre il consumo di energia del 40% e i costi di manutenzione dal 10% al 30%. Si prevede, quindi, che una rigida governance sui consumi e iniziative di bioedilizia stimoleranno la domanda di tecnologie efficienti dal punto di vista energetico in tutti gli edifici.

La riduzione dei consumi energetici in ottica di sostenibilità è diventato un topic talmente rilevante che l’Italia ha introdotto per legge l’obbligo di realizzare edifici a energia quasi zero, ovvero gli nZEB (near Zero Energy Building) come richiesto dalla Direttiva 31/2010/UE, recepita in Italia dal Decreto legislativo 192/2005. A partire dal 2021, infatti, tutti gli edifici, pubblici e privati, dovranno rispondere a questo criterio.
Secondo la direttiva europea sul rendimento energetico nell’edilizia (EPBD), gli edifici sono responsabili di circa il 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO2 nell’UE, perché circa il 35% di essi ha più di 50 anni e quasi il 75% è considerato inefficiente dal punto di vista energetico.
“Se si pensa che solo una quota compresa tra lo 0,4 e l’1,2% (a seconda del Paese) del parco edilizio viene rinnovato con nuove costruzioni ogni anno, la riqualificazione edilizia ricopre un ruolo fondamentale nel raggiungere gli obiettivi energetici prefissati dall’Unione Europea, perché si stima che possa ridurre del 5-6% i consumi primari di energia in Europa, con una conseguente diminuzione del 5% delle emissioni di anidride carbonica” spiega Vittorio Chiesa, Direttore dell’Energy&Strategy Group.

Proprio con questa lente, implementare un sistema BEMS (Building Energy Management System) può consentire una gestione accurata e automatizzata dei sistemi e dell’approvvigionamento energetico, andando ad ottimizzare i consumi. Il Building Energy Management System, infatti, è un sistema di gestione energetica dell’edificio, che ha l’obiettivo di perseguire il minor consumo di energia durante il funzionamento e per l’intero ciclo di vita.
Tale obiettivo non è trascurabile considerato che negli spazi indoor trascorriamo la maggior parte delle nostre giornate, e dove dunque, inevitabilmente, consumiamo una buona fetta della nostra domanda energetica.
Grazie ai BEMS diventa possibile monitorare e controllare automaticamente apparecchiature elettriche e meccaniche che consumano energia (come termostati, sistemi di HVAC e di illuminazione) all’interno di un edificio o di un gruppo di edifici, consentendo di migliorare l’efficienza energetica e il comfort.
Si potranno monitorare, quindi, impianti come condizionatori d’aria, illuminazione, etc, e sulla base delle informazioni ricevute, diventerà possibile controllare da un’unica piattaforma centralizzata i tempi di accensione/spegnimento degli impianti, nonché parametri come umidità e temperatura.

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