Perchè la domotica è amica degli edifici nZEB e del confort abitativo

Domotica significa gestire in maniera intelligente i diversi sistemi impiantistici di cui oggi dotiamo le nostre case.

Esperienze coi primi sistemi domotici

Ricordo con piacere la prima volta in cui, con il mio studio, abbiamo installato un sistema che avevamo definito “di controllo elettronico”. Eravamo alla fine degli anni ‘80 e in un edificio di nuova costruzione avevamo predisposto l’accensione crepuscolare dell’illuminazione esterna e installato alla finestra a tetto un sensore che comandasse al motorino la chiusura in caso di pioggia. Eravamo alle origini di quel processo dirompente e affascinante che avrebbe condotto all’odierno controllo domotico delle funzioni di un edificio e, ancor più, alla cosiddetta Building Automation.

In quella prima installazione i protagonisti erano i due sensori che erano in grado di “sentire” la pioggia e di “vedere” la luminosità esterna e di inviare un segnale, ancora limitato alla tipologia “stupida” on/off, ai due impianti. Erano attuatori “sensibili” ma non ancora “intelligenti”. In ogni caso svolgevano la loro funzione in maniera autonoma, sostituendosi ai proprietari, che potevano anche essere assenti, nell’accensione delle luci esterne e nella chiusura della finestra per evitare che la pioggia penetrasse in casa. Chiaramente non era possibile alcun controllo né in situ né da lontano (ora diciamo da remoto).

Il vero incontro con la prima vera domotica lo abbiamo avuto qualche anno dopo nella progettazione degli alberghi. Uno dei problemi da risolvere era il controllo della bolletta elettrica. Era necessaria una gestione intelligente dell’illuminazione degli ambienti comuni, dei corridoi e delle camere dove troppo spesso gli ospiti uscivano lasciando accese le tutte luci, il televisore e l’impianto di condizionamento. 

Per evitare questi sprechi il responsabile della reception, una volta assicuratosi che gli ospiti fossero usciti, staccava l’alimentazione alla camera per riaccenderla al loro ritorno. Non era un controllo automatico, era necessaria la presenza di una persona che svolgesse la funzione e che poteva anche “dimenticarsi” di farla. 

La soluzione, che oggi può, fortunatamente, apparire banale, fu la sostituzione delle chiavi delle camere con un badge elettronico. In questo modo solo inserendo il badge nell’apposita fessura si potevano accendere i vari dispositivo elettrici presenti nella camera che si spegnevano quando gli ospiti uscivano portandosi dietro il loro badge. 

Nei corridoi furono installati sensori di presenza persone per cui le luci si accendevano solo all’occorrenza evitando così di rimanere accese tutta la notte. Ricordo che rimaneva un problema: spesso gli ospiti accendevano l’aria condizionata e tenevano aperte le finestre. Qui il badge dentro-fuori era inefficace. Per cui furono installati sensori alle finestre che, nel caso di scollegamento del circuito elettrico (e cioè di apertura della finestra) spegnevano l’impianto di climatizzazione. 

Geniale e interessante, ricordo, fu la considerazione che fu fatta allora: se il badge non è inserito (e quindi la camera è vuota) e il sensore della finestra scatta (cioè la finestra si apre) significa che c’è in atto un tentativo di effrazione e quindi di furto: il sistema diventò così anche un allarme anti-intrusione! Fu un caso primordiale di integrazione di due sistemi che avevano due circuiti e due funzioni diverse, integrazione che rappresenta ora il punto di forza della domotica e del B.A. attuali.

Domotica e building automation

I sistemi di B.A. (Building Automation o Automazione degli edifici) sono tecnologie che permettono una gestione completa e centralizzata dei vari impianti di un edificio sia esso residenziale o produttivo.

Lo scopo della B.A. è quello di aumentare l’efficienza, la vivibilità, il comfort e la sicurezza. 

L’architettura di un’infrastruttura di B.A. è distinta su tre livelli:

• field: l’insieme dei sensori/attuatori di ogni singolo dispositivo (termostato o sensore CO₂)
• automation: rappresenta la regolazione e la gestione di tali sensori/attuatori in modo coordinato
• management: supervisione e controllo del funzionamento di ciascun impianto.

La norma UNI EN 15232 propone una classifica degli edifici sulla base del grado di implementazione dei sistemi di B.A.:

• classe D (la inferiore): presenza di impianti privi di automazione e controllo che non sono efficienti dal punto di vista energetico
• classe C: edifici in impianti dotati di un minimo di automazione, es, impianti tradizionali. Questo è considerato lo standard di riferimento per le normative nazionali
• classe B o advanced: edifici dotati di sistemi di automazione avanzati
• classe A: edifici con alto efficientamento energetico.

La domotica si pone un gradino al di sotto del B.A., perché i sistemi presenti non sono coordinati fra loro. La domotica è caratterizzata da funzionalità limitate, medie/piccole dimensioni e un’interfaccia utente semplice. È il tipico strumento di Home Automation, cioè l’automazione delle singole unità abitative. 

Semplifichiamo così: domotica è una casa intelligente; B.A. è un edificio (condominio, centro direzionale, fabbrica) intelligente.

La domotica sui banchi di scuola

Un campo aperto su cui sperimentare la Building Automation è stata per noi, e lo è tuttora per tutti i progettisti, la gestione di una scuola. Perché lì si entra nel mondo dell’IEQ (Indoor Environmental Quality) e cioè della qualità dell’aria indoor che è parte fondamentale del comfort abitativo in un ambiente chiuso.

Tutti noi ricordiamo come fosse pesante l’aria che si respirava nelle ultime ore di scuola, come fosse necessario che, finalmente, un maestro o un professore dicesse “aprite un po' la finestra”, ma ricordiamo anche il freddo pungente che poi entrava dalle finestre in inverno “dai, chiudila!”...

Tutti gli studi fatti sono concordi nell’attribuire all’aria “viziata” la causa di problemi di concentrazione e di attenzione da parte degli studenti e malori, malesseri, emicranie. Una recente pubblicazione a cura della Comunità Europea e lo studio QAES (Qualità dell’aria negli edifici scolastici) promosso da Italia e Svizzera e condotto per la parte italiana dall’Agenzia CasaClima e dall’Eurac di Bolzano, hanno dimostrato come sia fondamentale dotare gli istituti scolastici di impianti di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) per garantire la buona qualità dell’aria.

La portata dell’aria viene regolata sulla base della comunicazione, alla centralina di gestione e controllo, dei dati rilevati dai sensori posizionati nelle singole aule e nelle sale comuni. I sensori rilevano il livello di concentrazione della CO₂ nell’aria, l’umidità relativa, la temperatura e il livello di concentrazione di VOC e di emissioni nocive (quali ad esempio la presenza di formaldeide emessa dagli arredi) o di agenti inquinanti. La gestione automatizzata della VMC assicura la necessaria qualità dell’aria e favorisce il comfort degli studenti e dei professori.

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Un altro sistema a gestione domotica che abbiamo implementato nelle aule è stato il controllo della corretta illuminazione di ogni singolo banco scolastico, attraverso la regolazione della luce artificiale in funzione del livello e della posizione della luce naturale.

La domotica nZEB

Negli anni più recenti, siamo entrati, spinti dalla consapevolezza della responsabilità dei comportamenti umani e, nello specifico, dello spreco di energia, in merito ai cambiamenti climatici, nell’era nZEB, l’era degli edifici ad energia quasi zero.

Il controllo domotico è entrato nelle nostre case in veste di protagonista perché sulla base del nuovo paradigma culturale e progettuale del less is more, la semplificazione degli impianti di climatizzazione ora presenti richiede una gestione accurata e, soprattutto, una loro integrazione intelligente per evitare lo spreco energetico e garantire il benessere termo-igrometrico ed emozionale agli abitanti. 

La concezione progettuale nZEB prevede un involucro molto prestazionale che determini un bassissimo carico termico che possa essere garantito da una pompa di calore elettrica alimentata, principalmente, dall’impianto fotovoltaico installato in copertura. Per non sprecare la corrente prodotta, nel momento in cui l’impianto non ne richiede, questa energia viene stivata nelle batterie di accumulo che poi la forniranno durante la notte o quando la richiesta sia maggiore della produzione.

Questo sistema concettualmente molto semplice richiede, invece, un controllo e una gestione raffinata degli scambi e dell’uso di energia.

Un sistema domotico deve gestire la produzione e l’uso dell’energia con questa logica: i termostati ambiente devono gestire e regolare la produzione di energia fornita dalla pompa di calore. Questa gestione intelligente deve, in ogni caso, seguire i settaggi dati al sistema domotico dagli abitanti, impostati sulla base delle loro specifiche esigenze.

Inoltre, il sistema domotico deve gestire i carichi elettrici in modo tale da soddisfarli, nella percentuale più alta possibile, dall’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico.

Il sistema che ho adottato di recente prevede una lista dei carichi impostati secondo il principio di precedenza (ad esempio precedenza al fornello ad induzione rispetto alla lavastoviglie), la programmazione di azioni che prenderanno l’avvio solo quando l’energia accumulata nelle batterie ne garantisca lo svolgimento completo (la lavatrice si avvierà automaticamente solo quando l’energia accumulata garantirà il ciclo completo), l’immissione dell’energia prodotta e non consumata “sul posto” nelle batterie di accumulo e quella restante per scaldare l’acqua nell’accumulo.

Il sistema domotico di casa non si deve limitare però a garantire unicamente l’efficienza energetica ma deve assicurare altre importanti funzioni: 

• la qualità dell’aria indoor: i sensori di CO₂ e di umidità relativa devono gestire i flussi d’aria immessi ed estratti dalla VMC
• la sicurezza antintrusione tramite la gestione dei sensori installati (volumetrici, ad infrarosso, a barriera luminosa, telecamere)
• l’apertura e la chiusura coordinata dei sistemi di oscuramento
• la gestione dell’illuminazione
• la gestione consapevole dell’acqua
• la gestione della rete idraulica.

Una domotica smart

Il grande balzo tecnologico nella gestione dei sistemi domotici è stato determinato, indubbiamente, dall’immissione sul mercato, e sulla loro grande diffusione, degli smartphone e dall’implementazione degli apparati touchscreen che hanno permesso il salto concettuale determinante: il controllo da remoto.

Ora è possibile verificare in tempo reale e di controllare l’operato del sistema domotico installato nella propria casa, verificare la correttezza delle impostazioni programmate e gestire ogni evento da qualsiasi parte del pianeta ci troviamo al momento.

Ormai tutti i sistemi sono basati su app scaricate e gestite tramite sugli smartphone.

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