Riqualificazione "smart" degli edifici: come renderli più efficienti e senza sprechi grazie ai BACS e BMS

Perché serve un approccio sistemico alla riqualificazione

Abbiamo delle sfide da affrontare e il tempo per raggiungere gli obiettivi di efficienza energetica, peraltro molto sfidanti, è davvero esiguo.

Una delle sfide è la decarbonizzazione e un’altra è quella del costo dell’energia.

Quale delle due è più importante?

La risposta dipende dalla visione che abbiamo del futuro. Chi vede “corto” è molto interessato al costo dell’energia, chi ha più visione pensa ai cambiamenti climatici. In ogni caso, queste sfide sono vitali per tutti.

Gli edifici hanno un peso importante nel mix energetico dell'UE e lo avranno sempre di più visto che i miglioramenti nell'industria e nei trasporti possono avvenire in tempi più rapidi.

Per rendere gli edifici più efficienti e performanti serve un approccio sistemico. Non basta usare una tecnologia “pulita” e cambiare un componente più efficiente, ma serve una visione di insieme e il tempo non è dalla nostra parte.

Dalla medicina alla terapia: dal prodotto al sistema

Alcuni pensano che lo spreco energetico degli edifici sia una malattia, per cui basta una medicina o un mix di queste ultime per risolvere il problema. Sicuramente uno dei problemi è la dispersione termica per cui la soluzione, per esempio, è l’isolamento a cappotto.

Ma c’è un dato che spesso sfugge: se da una parte è vero che passiamo circa il 90% del nostro tempo in ambienti chiusi e quindi negli edifici, è vero anche che le dinamiche di occupazione in diverse tipologie di edifici non sono sempre le stesse. I dati Istat ci dicono ad esempio che circa il 30% delle abitazioni non sono permanentemente occupate: ha senso quindi iper-coibentare gli edifici, oppure possiamo pensare a soluzioni adattive?

Quando si applica un cappotto a un edificio è una soluzione di tipo edile permanente che non tiene conto delle variazioni di condizioni climatiche invernali ed estive e della presenza di persone che, solitamente, è intermittente e genera calore, umidità e, in alcuni casi, anche agenti patogeni. Anche alcuni oggetti interni agli edifici generano calore e il cappotto non consente al calore di uscire.

In inverno è un bene, ma in estate? Vi è mai capitato di avere ambienti a 20 gradi o più anche se esternamente ci sono 18 gradi o meno? Una risposta a questa domanda viene anche dalle rette delle firme energetiche degli edifici, ovvero lo strumento grafico per analizzarne il comportamento termico. La potenza di climatizzazione invernale può essere nulla anche con soli 16 gradi esterni.

Sia chiaro, gli isolamenti termici se ben progettati, dimensionati e installati sono un bene, ma da soli non possono essere la soluzione a tutto. Allora si aggiungono le caldaie a condensazione, le pompe di calore, i circolatori ad alta efficienza, ecc., e tutto consente in teoria di consumare meno e meglio: ma ha senso climatizzare bene quando spesso gli ambienti non sono occupati? Se poi aggiungiamo i sistemi di generazione di energia elettrica distribuiti e gli accumuli, quello che conta di più è la disponibilità di fonti rinnovabili e la previsione d’uso più che la presenza di occupanti in quel preciso momento.

Tutti questi prodotti sono quindi come delle “medicine”; ma una malattia si cura partendo da una diagnosi e proponendo poi la terapia, in cui le medicine sono certo necessarie, ma sono solo componenti di una soluzione vera.

Come in tutte le patologie per la cura serve un medico, che nel nostro caso è il progettista, che fa una diagnosi frutto della sua competenza, esperienza e conoscenza di uno specifico edificio, sia in termini di struttura che di impianti tecnologici presenti, ma anche di tasso e modalità di occupazione.

Dal progetto alla “terapia”: diagnosi, costi-benefici e orizzonte lungo

Il progettista prescrive quindi una terapia, cioè un progetto in cui i prodotti (le medicine) sono “dosati” in tempo e quantità precisi. In tutto questo è fondamentale quindi uno studio costi-benefici, tenendo conto più della vita media dell’edificio e dei costi futuri dell’energia che degli incentivi di moda in quel momento.

Gli incentivi vanno e vengono, cambiano con le stagioni e con i governi, gli edifici hanno una vita decisamente più lunga e i costi energetici non possono che aumentare nel lungo periodo.

La “terapia” prescritta dal progettista nasce dalle risposte a domande precise che portano a delle soluzioni.

Immaginiamo alcune situazioni tipo: è possibile in certi casi approfittare dell’assenza degli occupanti per preparare climaticamente gli ambienti per quando saranno occupati? Magari gli occupanti sono assenti in momenti in cui l’energia costa meno oppure è generabile da fonti rinnovabili in modo da accumulare (o assorbire) calore.

Quando questo è in eccesso, in assenza degli occupanti in tutti o solo in alcuni ambienti, tale accumulo può essere utile visto che gli isolamenti aumentano l’inerzia termica dell’edificio e quindi si può evitare di utilizzare la climatizzazione meccanica in momenti in cui l’energia è costosa o non rinnovabile. Oppure, gli occupanti possono essere informati, ad esempio, di consumi anomali e che questo causa problemi all’ambiente e spreca energia con conseguente aumento dei costi?

BACS e BMS: architettura, funzioni e interoperabilità

Questi sono solo esempi, ma la “terapia/progetto” fa anche molto altro perché, per arrivare all’obiettivo, cioè il minor (od addirittura nullo) consumo di energia non rinnovabile e, allo stesso tempo, contenimento dello spreco di energia (anche se) rinnovabile, serve una terza entità.

Nel caso del mondo medico, ci sono tre attori/fattori: medico, patologia e paziente.

Il paziente non è una comparsa, ma uno dei protagonisti a cui è demandata la funzione fondamentale di attuazione corretta della terapia, in cui l’assunzione delle medicine è una parte fondamentale ma non sufficiente.

Tornando agli edifici, il medico, come detto, è il progettista, la patologia è l’inefficienza energetica dell’edificio e il paziente è l’edificio che deve funzionare correttamente. Non essendo un essere umano, l'azione del paziente è attuata da un sistema di building automation (BACS).

Il comportamento dell’edificio è coordinato dal sistema di automazione, in cui tutti i componenti e funzionalità/applicazioni presenti comunicano bidirezionalmente per obbedire alle logiche proposte dal progettista e, allo stesso tempo, scambiano informazioni con un supervisore (il BMS) evidenziando il loro stato, prestazioni e consumi.

I BACS agiscono quindi sul “comportamento” dell’edificio, affinché lo stesso sia al contempo efficace ed efficiente, monitorandolo anche nel tempo, al fine di mantenere prestazioni ottimali anche in caso di cambiamenti d’uso per esempio.

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Monitoraggio prestazioni e manutenzione evoluta del sistema edificio-impianto

Il medico deve quindi tenere monitorato il “malato” e assicurarsi che non ci siano "ricadute". Ecco perché oggi il progettista è chiamato anche a tenere sotto controllo nel tempo le prestazioni dell'edificio che lui stesso (o altri) hanno progettato. Molti committenti hanno oggi compreso l’importanza di una manutenzione costante, riconoscendone il valore. Il manutentore, infatti, si occupa normalmente dell'efficacia degli impianti ma non della loro efficienza. Questo è un nuovo aspetto e una funzione a cui gli studi di progettazione integrata più lungimiranti si stanno approcciando.

Concludendo, si tratta di implementare sistemi autoadattivi in cui i vettori energetici siano generati, distribuiti, accumulati e utilizzati in maniera intelligente e senza sprechi.

Ad oggi gli impianti rispondono a esigenze soggette alle leggi (stagioni termiche, ore di funzionamento giornaliere, ecc.) che non tengono conto né delle novità tecnologiche né dei cambiamenti climatici.

Le principali norme tecniche di riferimento per la BA (Building Automation) sono la UNI EN ISO 52120-1 e le ISO 16484-X.

Gli edifici saranno classificati secondo il loro livello di automazione e intelligenza tramite un certificato che dovrà tenere conto anche di queste norme e, soprattutto, oltre all’APE che già conosciamo, anche tramite lo Smart Readiness Indicator, che terrà conto quindi di un sistema più ampio: le smart grid.

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Si ringrazia l'associazione ANIE CSI per la gentile collaborazione

ANIE CSI - Associazione Componenti e Sistemi per Impianti - è l’associazione di ANIE Federazione che rappresenta l’industria dei componenti e sistemi per impianti.
Con oltre 90 aziende aderenti, corrispondenti all’85% dell’intero mercato nazionale, e 10 mila addetti, l’Associazione è finalizzata alla crescita, aggiornamento e promozione dell’efficienza energetica e dell’integrazione di funzioni legate all’edificio smart e alla smart city.