Gli edifici del futuro saranno più “intelligenti”, grazie alle tecnologie digitali che permetteranno di adattare automaticamente il funzionamento degli immobili alle esigenze delle persone, aumentando il benessere degli occupanti e riducendo i consumi energetici.
In questa evoluzione potrà avere un ruolo decisivo l’intelligenza artificiale, tramite i “gemelli digitali” (digital twin), creati dall’IA per testare molteplici configurazioni di impianti e progettare edifici sempre più smart.
Sono temi che non sfuggono alla direttiva “case green”, la EPBD 2024/1275 (Energy Performance of Buildings Directive) pubblicata a maggio sulla Gazzetta Ufficiale dell’Ue.
Un intero articolo, il 15, è dedicato proprio alla “Predisposizione degli edifici all’intelligenza” tramite l’indicatore SRI (Smart Readiness Indicator).
Per capire meglio come si sta lavorando a questi traguardi, QualEnergia.it ha parlato con Biagio Di Pietra, responsabile del Laboratorio Enea Soluzioni Integrate per l’efficienza energetica, che partecipa al progetto europeo tunES. Tra i suoi obiettivi, quello di definire una strategia per integrare il nuovo indicatore con l’Attestato di prestazione energetica.
Innanzitutto, Di Pietra racconta che “già nel 2018 l’Unione europea con la direttiva EPBD III (2018/844) ha introdotto lo Smart Readiness Indicator, con l’obiettivo di migliorare la consapevolezza degli utenti finali e dei progettisti sui benefici delle tecnologie smart negli edifici”.
Poi, come previsto dall’articolo 8 della stessa direttiva, “la Commissione Ue, con l’emanazione del regolamento delegato 2020/2155, ha introdotto un sistema comune facoltativo per valutare la predisposizione degli edifici all’intelligenza”.
Arriviamo così alla nuova direttiva EPBD: cosa prevede?
L’articolo 15 della nuova direttiva EPBD prevede che entro il 30 giugno 2027 la Commissione europea, tramite l’adozione di un nuovo regolamento delegato, prescriva l’applicazione dello Smart Readiness Indicator per gli edifici non residenziali con una potenza nominale degli impianti termici superiore a 290 kW.
Che ruolo avrà questo indicatore rispetto all’Attestato di prestazione energetica?
Secondo l’allegato V della direttiva, il nuovo Ape potrà includere l’indicazione del valore dello Smart Readiness Indicator, se disponibile e se previsto dalla normativa nazionale. L’integrazione del nuovo indicatore, essendo basato su metodologie di calcolo e criteri di valutazione diversi dall’Ape, potrebbe completare le informazioni fornite ai proprietari e agli utenti sulle prestazioni dell’edificio, aggiungendo i benefici ottenuti dalla presenza delle tecnologie intelligenti in termini di comfort, facilità nella gestione, benessere, previsione dei guasti, interazione con la rete ed efficienza energetica.
In concreto, come si fa a valutare il grado di intelligenza di un edificio?
Il metodo di calcolo dello SRI, definito dal regolamento delegato 2020/2155, si basa sull’esame dei servizi tecnici intelligenti che sono presenti o previsti in fase di progettazione. Lo studio promosso dalla Commissione Ue propone l’utilizzo di due cataloghi di servizi: il primo, più semplificato, è applicabile agli edifici di bassa complessità, come case unifamiliari e piccoli condomini, e comprende 27 servizi, il secondo invece ne contiene 54 ed è applicabile agli edifici più complessi. I servizi sono suddivisi in 9 domini tecnici: riscaldamento, raffrescamento, acqua calda sanitaria, ventilazione, illuminazione, involucro edilizio dinamico, elettricità, ricarica veicoli elettrici, monitoraggio e controllo.
Quali sono i punteggi assegnati ai diversi servizi per “costruire” l’indicatore di intelligenza?
A ciascun servizio sono associati da 3 a 5 livelli funzionali; il livello più basso si riferisce a un funzionamento privo di controllo intelligente, mentre i livelli più alti si riferiscono a un funzionamento più smart. Ad esempio, per il dominio “Riscaldamento”, al servizio “controllo del sistema di emissione” sono associati 5 livelli funzionali, che vanno dal livello zero, “nessun controllo automatico”, al livello 4 “controllo della temperatura per singolo ambiente, comunicazione con il sistema BACS [Building & Automation Control System] e interazione con i sensori di presenza”. A ciascun livello è associato un punteggio secondo 7 criteri d’impatto, tra cui risparmio energetico, manutenzione e previsione guasti, comfort, convenienza, salute e benessere, flessibilità per la rete. A loro volta, questi criteri sono distribuiti in quattro “funzionalità chiave” che stanno alla base della valutazione dello Smart Readiness Indicator.
A cosa servono queste “funzionalità chiave”?
In sostanza, esprimono la capacità di mantenere l’efficienza energetica e il funzionamento dell’edificio, la capacità di adattare la propria modalità di funzionamento in risposta alle esigenze dell’occupante, la flessibilità della domanda di energia elettrica complessiva, la capacità di migliorare l’efficienza energetica tramite l’utilizzo delle tecnologie di risparmio energetico. Questa ultima funzionalità chiave è stata aggiunta proprio dalla direttiva EPBD 2024/1275.
Facciamo qualche esempio: quali soluzioni e tecnologie possono rendere un edificio più smart?
Uno dei livelli funzionali più smart per il controllo degli elementi terminali dell’impianto di riscaldamento, come radiatori o ventilconvettori; ad esempio, corrisponde alla regolazione automatica della temperatura dei singoli locali integrata con un sistema BACS. Ciò si può ottenere con l’utilizzo di valvole modulanti, poste in corrispondenza di ciascun elemento terminale, comandate da un regolatore elettronico dotato di sonda di temperatura interna e connessione “bus” per la comunicazione tra i singoli regolatori e verso il sistema centrale di controllo. Ciò consente di modulare la valvola per adattare la potenza erogata alle reali esigenze istantanee degli ambienti, come la riduzione del carico termico per apporti di calore dovuti all’irraggiamento solare.
Quali sono invece le soluzioni smart applicabili ai generatori di calore?
Il catalogo dei servizi indica due funzioni di controllo avanzate. La prima prevede una regolazione della temperatura del fluido termovettore in funzione di quella esterna, ottenibile con una sonda che comunica con il regolatore elettronico del generatore, al fine di compensare la temperatura di mandata secondo una curva climatica. La seconda funzione prevede una regolazione della temperatura in funzione dell’effettivo carico termico dell’edificio; la soluzione è implementabile tramite una serie di informazioni, come ad esempio la temperatura ambiente, comunicate al generatore dai regolatori elettronici dei singoli elementi.
Ci sono funzionalità avanzate specifiche per le pompe di calore?
Tra i servizi tecnici da valutare per il calcolo dell’indicatore di intelligenza, è prevista anche la capacità della pompa di calore di adattare il proprio funzionamento in base a segnali esterni. I livelli funzionali più smart prevedono la possibilità di controllare la potenza assorbita dalla pdc secondo un segnale che indica, ad esempio, la disponibilità istantanea di potenza da fonte rinnovabile, come la produzione da fotovoltaico.
Come si sta evolvendo la sperimentazione tecnologica in questo campo?
Presso il Centro ricerche di Casaccia, il Dipartimento Unità Efficienza Energetica di Enea sta testando in scala reale diverse configurazioni impiantistiche di sistemi rinnovabili, termici ed elettrici, e diverse logiche di gestione, applicate a sistemi ibridi condominiali che utilizzano una pompa di calore come impianto termico centralizzato. L’attività sperimentale prevede la gestione della pompa di calore con logica “power to heat”: viene regolata la potenza assorbita per “inseguire” la generazione elettrica di un impianto fotovoltaico locale da 11,4 kWp. La potenza termica prodotta in eccesso rispetto al carico dell’edificio viene accumulata per essere utilizzata successivamente in orari di bassa o nulla produzione dal fotovoltaico, ottenendo elevati valori di autosufficienza energetica e di autoconsumo.
Come si può valutare la convenienza delle tecnologie smart in termini di costi-benefici, in particolare per il risparmio energetico?
Il criterio di impatto “Efficienza Energetica” di alcuni dei servizi intelligenti previsti dal catalogo si basa sulla EN 15232 aggiornata nel 2022 dalla ISO EN 52120-1. Quest’ultima fornisce una metodologia, analitica e semplificata, per valutare l’effetto dell’automazione degli impianti sui consumi energetici degli immobili, definendo 4 classi BAC di efficienza energetica crescente, dalla D alla A, per edifici residenziali e non residenziali. Con il metodo semplificato dei fattori BAC è possibile stimare, secondo le ipotesi e le condizioni previste dalla stessa norma, il risparmio energetico potenziale rispetto a una classe di partenza e per una specifica tipologia di edificio. Solo a titolo di esempio, il passaggio dalla classe C alla classe A comporta, secondo il metodo semplificato, un risparmio di energia termica del 47% negli edifici a uso ufficio.
L’intelligenza artificiale, tramite i gemelli digitali, può dare un contributo, e in che misura, per progettare edifici più efficienti dal punto di vista energetico e più confortevoli per chi li usa?
Nel rapporto tecnico finale sullo SRI, oltre al metodo di calcolo basato sull’impiego del catalogo dei servizi, viene proposto un metodo ancora in fase di studio, il metodo C, basato sull’applicazione di tecnologie intelligenti. Dalle prime valutazioni che stiamo conducendo in Enea, l’applicazione del metodo C potrebbe essere eseguita tramite un’analisi comparativa con il gemello digitale dell’edificio, con il quale può essere simulato anche il comportamento ideale degli impianti, ottenendo degli indicatori dinamici, calcolati con base oraria o giornaliera.
