Gli smart building per la sostenibilità

Gli smart building per la sostenibilità: ecco gli Near Zero Energy Buildings (NZEB)

Un edificio smart è un immobile in cui è possibile avere un elevato grado di gestione integrata di tutti i sistemi. In altre parole, uno smart building può essere pensato come un edificio capace di adattare le sue prestazioni in base a degli input, i quali possono arrivare sia dall’ambiente esterno, come la rete di energia o il clima, sia dall’ambiente interno, come i consumi, il comfort degli spazi o la sicurezza.

Grazie al grado di integrazione e controllo dei loro sistemi, gli smart building sono i migliori candidati per diventare degli Near Zero Energy Buildings, cioè edifici ad energia quasi zero. Questi edifici sono progettati per avere un impatto ambientale quasi nullo, grazie ai consumi minimi di energia che vengono soddisfatti da impianti rinnovabili installati in loco.

Gli edifici intelligenti sono capaci di comunicare, internamente e verso l’esterno, attraverso un’infrastruttura di connessione tra i vari componenti dei sistemi, che può essere identificata come la spina dorsale dell’edificio smart. La comunicazione tra sistemi è il mezzo per cui è possibile rendere intelligente l’immobile sia dal punto di vista costitutivo, sia dal punto di vista degli obiettivi finali.

In questo articolo vediamo come il concetto di smart building [l1] è utile per creare edifici ad impatto quasi zero. Inoltre, vedremo una serie di esempi di NZEB in giro per l’Europa e anche in Italia.

Near Zero Energy Building, cosa sono

Il concetto di Near Zero Energy Builnding (NZEB) è stato introdotto e definito dalla direttiva europea EPBD (2010/31/EU) del 2010. In seguito, l’Italia ha recepito la direttiva nel 2013, con il decreto legge 63/2013; tuttavia, una definizione chiara a livello nazionale di un edificio NZEB è stata fornita solo nel 2015, con il decreto “requisiti minimi”, che definiva i requisiti di efficienza energetica degli edifici italiani.

Nel decreto gli edifici a energia quasi zero sono definiti come “edifici ad altissima prestazione energetica in cui il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta in situ”.

Dalla definizione si possono evincere due caratteristiche fondamentali di un edificio NZEB. La richiesta minima di energia e la presenza di fonti rinnovabili che soddisfino il piccolo fabbisogno. L’idea di smart building è importante in entrambi i casi. Infatti, è necessario chiedersi come un edificio può ridurre al minimo la richiesta di energia, fornendo allo stesso tempo servizi di qualità agli utenti. Inoltre, l’edificio intelligente è anche in grado di gestire al meglio l’energia rinnovabile prodotta in loco.

La legge italiana stabili che dal 2021 tutti gli edifici di nuova costruzione o che subiscono ristrutturazioni importanti devono soddisfare i requisiti di Near Zero Energy Building.

Tramite un progetto di ristrutturazione è possibile anche trasformare un edificio “classico” in un NZEB, intervenendo sul guscio dell’edificio, cioè sull’isolamento termico delle pareti, dei solai e degli infissi, installando dei generatori di energia rinnovabile (fotovoltaico), sistemi di accumulo a batteria e un di controllo e gestione degli impianti.

Come si realizza un NZEB

Per ridurre al minimo la richiesta di energia di un edificio si possono adottare diverse strategie. La prima riguarda la riduzione degli sprechi di energia tramite materiali innovativi ed interventi edilizi mirati e ad alta complessità. In questo contesto si parla di progettazione dinamica[l1] , cioè una tecnica di progettazione capace di modella un edificio dal punto di vista energetico con altissima precisione.

La progettazione permette di capire come l’edificio si comporta all’interno dell’ambiente, cioè come i suoi spazi scambiano calore con l’esterno attraverso le pareti e gli infissi. Inoltre, si possono individuare le fonti di luce naturale nel corso della giornata, i ricircoli d’aria e l’impatto delle persone sull’ambiente. In questo modo si possono adottare soluzione che isolano gli ambienti interni dall’esterno, in modo da gestire al meglio l’energia e ridurre i consumi.

Una volta che gli interventi strutturali sono completati, è importante sviluppare un sistema capace di monitorare i parametri dell’edificio e controllare gli impianti energetici. In questo campo entra in gioco il building management ed il concetto di smart building. In particolare, un edificio intelligente permette di aumentare l’efficienza energetica.

Uno smart building è in grado di “capire” quanta energia è richiesta, nelle diverse condizioni ambientali, per garantire gli standard di comfort e sicurezza richiesti, e di controllare gli impianti di conseguenza, evitando gli sprechi. Quindi si può dire che un Near Zero Energy Building è quasi sempre un edificio intelligente, in grado di massimizzare l’efficienza.

Fonti rinnovabili e smart building

Uno dei primi esempi di NZEB in Europa è il Beddington Zero Energy Development (BedZED), costruito tra il 2000 ed il 2002 nel quartiere Sutton di Londra. Si tratta di un complesso di edifici che ospita 87 appartamenti, con emissioni di CO2 nulle. L’energia per il piccolo quartiere è fornita da impianti fotovoltaici, e le altissime prestazioni energetiche degli edifici riducono al minimo la richiesta di energia.

Per realizzarlo sono stati impiegati anche materiali riciclati ed è presente un sistema di ricircolo e depurazione dell’acqua, in modo da sfruttare l’acqua piovana e le acqua di scarico.

Beddington Zero Energy Development (BedZED), Londra 2007.

Anche in Italia gli esempi sono numerosi, come dimostra il report sul monitoraggio degli NZEB italiani dell’ENEA.

Nel 2017 a Novate Milanese è stato costruito un edificio NZEB che ospita una scuola, con un massimo di 375 alunni e diversi servizi, come la biblioteca, quattro laboratori ed un auditorium. L’edificio è costituito da un prefabbricato in legno, dotato di sistemi di isolamento termico e criteri antisismici moderni; inoltre, è presente un impianto di riscaldamento e condizionamento centralizzato costituito da una pompa di calore elettrica. Tutte le utenze sono alimentate da un impianto fotovoltaico installato sul tetto, con potenza di circa 46 kWp.

A Milano gli NZEB sono abbastanza diffusi, e riguardano sia edifici ristrutturati che di nuova progettazione. Tra gli edifici ristrutturati si possono citare un immobile adibito ad uffici, costruito negli anni 50’ e ristrutturato nel 2017, ed un edificio residenziale in zona Città Studi, ristrutturato nel 2016. Entrambi gli edifici sono stati dotati di sistemi di isolamento tramite materiali innovativi in lana di roccia e camere d’aria installate nell’involucro. Per gli infissi sono stati utilizzati componenti in PCV a doppio e triplo vetro, con tecnologia di ombreggiamento per i raggi solari estivi. Il riscaldamento e raffrescamento è garantito da pompe di calore accoppiate a sistemi di generazione fotovoltaica.

A sinistra la scuola Italo Cavino di Novate Milanese, a destra un edificio adibito ad uffci a Milano. Fonte ENEA.

Tra gli edifici di nuova progettazione, sempre a Milano, si può annoverare l’edificio NZEB K19B, situato nei pressi di Porta Venezia, costruito tra il 2012 ed il 2014 ospita una serie di appartamenti di lusso. L’edificio è dotato di un impianto geotermico per la produzione del riscaldamento e del raffrescamento e di sistemi di isolamento termico ad alte prestazioni.

Anche i condomini residenziali possono essere progettati come Near Zero Energy Building. È il caso di un condominio di Torino, in zona Mirafiori, costruito nel 2016 e composto da 10 piani con 26 unità abitative e un ufficio. Questo edificio plurifamiliare presenta un consistente isolamento di involucro, a cappotto termico su pareti e copertura, e serramenti con triplo vetro. Ogni unità abitativa è dotata di una pompa di calore per il riscaldamento, raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria. L’impianto di illuminazione è composto da LED per le parti comuni. Inoltre, l’acqua piovana è conservata in due cisterne per l’accumulo dell’impianto antincendio e l’irrigazione del giardino. Sul tetto dell’edificio è installato un impianto fotovoltaico da 24 kWp.