L’Energy & Strategy Group della School of Management del Politecnico di Milano definisce Smart Building gli “edifici i cui impianti sono gestiti in maniera intelligente ed automatizzata, attraverso un’infrastruttura di supervisione e controllo, per ottimizzare il consumo energetico, il comfort e la sicurezza degli occupanti, garantendone l’integrazione con il sistema elettrico”.
Si parla quindi di Smart Building quando è possibile dotare gli edifici di un’infrastruttura IoT (Internet of Things) che realizza uno strato immateriale e digitale, sovrapponibile all’edificio reale, attraverso il quale ottimizzarne la gestione, il controllo e l’automazione, anche da remoto, in particolare sotto il profilo energetico e della sicurezza, con la finalità di aumentare l’efficienza energetica e il risparmio dei costi di gestione.
“Tale strato è il risultato dell’evoluzione della sensoristica e di una connettività sempre più diffusa con le quali realizzare un efficace monitoraggio degli apparati tecnologici, dei carichi energetici e delle funzioni abitative di un edificio, con l’obiettivo di migliorare il comfort e aumentare la sicurezza degli occupanti”, spiega Massimiliano Dionisi, Account Manager di TopNetwork, tech company specializzata nella fornitura di servizi e soluzioni di Consulenza Informatica, System Integration e Application Management.
“In uno Smart Building, l’integrazione di IoT, Digital Twin e sensoristica consente di ottenere un vero e proprio “sistema” intelligente e connesso che, attraverso l’acquisizione e l’elaborazione dei dati in tempo reale e la loro trasmissione ad una piattaforma IoT, fornisce una reportistica a supporto delle decisioni da prendere per una gestione ottimale dell’edificio e restituisce una precisa fotografia del fabbisogno energetico e dei relativi costi di gestione dell’edificio”, precisa Dionisi. “Per raggiungere questo obiettivo, negli Smart Building, termine con il quale non si intendono solamente edifici residenziali o singole unità abitative, ma anche, ad esempio, strutture ospedaliere piuttosto che contesti lavorativi più diversificati, l’utilizzo dei sensori varia in funzione dei molteplici obiettivi da raggiungere, passando da una sensoristica che supporta il controllo dei consumi, di tipo energetico o idrico, e del comfort ambientale, in termini di umidità, temperatura, luminosità, ad una che controlla la sicurezza (con sistemi antincendio, di controllo delle fuoriuscite di gas, degli accessi, sistemi anti-intrusione e videosorveglianza, ecc.), fino ad arrivare ad una sensoristica che consente il monitoraggio degli abitanti dell’edificio o della singola unità abitativa, in riferimento, ad esempio, alla presenza di anziani e fragili. Grazie alle tecnologie digitali, è quindi possibile ottimizzare l’uso delle risorse (elettricità, acqua, gas, ecc.), risparmiare ed efficientare la gestione degli edifici, soprattutto dal punto di vista energetico”, afferma Dionisi.
Un’esigenza dettata dalla necessità di ridurre l’impatto degli edifici, responsabili, a livello europeo, del 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di gas a effetto serra. A livello nazionale, invece, secondo i risultati del Rapporto Strategico 2023 della Community Smart Building, la piattaforma di confronto avviata da The European House – Ambrosetti nel 2022 sui temi dell’“Edificio Intelligente”, l’obsolescenza del patrimonio immobiliare italiano è responsabile del 45% dei consumi energetici e del 18% delle emissioni di CO2, rendendo urgente la conversione al paradigma di «Edificio Intelligente». Investire nel suo rinnovamento, consentirebbe infatti di avvicinarci ai target europei fissati per il 2030 e 2050 e avrebbe effetti positivi per il Paese dal punto di vista economico e occupazionale. In Italia, il mercato degli Smart Building genera, secondo i dati del report di The European House – Ambrosetti, 130 miliardi di euro di fatturato e 39 miliardi di euro di valore aggiunto, impiegando complessivamente 626mila occupati.
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Il mercato degli Smart Building
Secondo i dati dell’ultima edizione dello “Smart Building Report” dell’Energy&Strategy Group, il volume d’affari dei Building devices and solutions ha registrato circa 6,5 miliardi di euro di investimenti nel 2021, mostrando una crescita del 44% rispetto al 2020. Gli investimenti in Automation technologies e in Piattaforme di gestione e controllo negli edifici ammontano a fine 2021 ad un totale di circa 2,4 mld €, mostrandosi in lieve ripresa rispetto al 2020 (+2,2%). Con riferimento alle Automation technologies, la quota più consistente degli investimenti si conferma essere relativa alla sensoristica, che ha prodotto un volume d’affari pari a circa 818 mln € (65% del totale). I dati 2023 dell’Osservatorio Internet of Things, confermano la crescita del mercato dell’Internet of Things, che nel 2022 ha fatto registrare una crescita del 13% rispetto al 2021 raggiungendo un giro d’affari di 8,3 miliardi di euro. Gli Smart Building sono al terzo posto nella classifica in cui le applicazioni IoT sono maggiormente diffuse e utilizzate, con un giro di affari di 1,3 miliardi €, subito dopo le Smart Car (1,4 miliardi) e le Utility (1,37 miliardi). In generale, gli ambiti che stanno registrando una crescita più evidente all’interno del mercato IoT sono Smart Agriculture (+32%), Smart Factory (+22%) e Smart Building (+19%).
I vantaggi del Digital Twin
“Nell’ambito edilizio, il Digital Twin è una replica digitale dell’edificio reale e della sua struttura. Creare un gemello digitale dell’edificio consente di comprendere, da remoto, lo stato dell’asset, simularne la gestione, monitorarne il funzionamento e risolvere gli eventuali problemi”, spiega Dionisi. “Grazie allo sviluppo dell’Internet of Things e dell’Intelligenza Artificiale, il Digital Twin ha reso possibile processare e analizzare, in modo rapido ed efficace, l’enorme mole e flusso di dati acquisita dai sensori, monitorare i sistemi ed effettuare simulazioni sulla base delle quali svolgere una manutenzione di tipo predittivo.
L’analisi dei dati, combinata con altre fonti di informazione, permette quindi di capire non solo il comportamento dell’edificio, ma anche di predirne quello futuro.
Secondo Dionisi, tuttavia “la manutenzione predittiva richiede una raccolta dati corposa e puntuale, a cui vanno aggiunte le informazioni delle schede tecniche degli apparati e dei sistemi presenti nell’edificio, relative al loro funzionamento, ai materiali e alle caratteristiche specifiche della singola apparecchiatura e dei componenti, con cui “addestrare” la rete neurale degli algoritmi di AI. Oltre a queste informazioni, inoltre, è fondamentale considerare l’elemento esperienziale che consente di fornire la corretta chiave di lettura per l’interpretazione del dato, basato sulla conoscenza del prodotto che solo un esperto del settore può avere. “È solo in questo modo – secondo Dionisi – che si realizza una manutenzione predittiva efficace, potendo, grazie all’intelligenza artificiale, elaborare tutte le informazioni e intervenire di conseguenza. La manutenzione predittiva non è quindi qualcosa che si può attuare nell’immediato; occorre prima raccogliere i dati, verificare l’effettivo funzionamento dell’apparecchiatura e le reali condizioni di esercizio”.
Una piattaforma IoT per gli Smart Building
Nell’ambito Smart Building, TopNetwork ha ideato una piattaforma IoT proprietaria, Polo , nata per la gestione della sensoristica presente all’interno di un ambiente.
“La piattaforma Polo è in grado di monitorare e analizzare qualsiasi tipo di oggetto, veicolo, persona e infrastruttura, siano essi fermi che in movimento, se e quando dotati di sistemi di geo-localizzazione. Grazie alla piattaforma, è possibile gestire in modo uniforme e semplificato, indipendentemente dalle proprie caratteristiche distintive, ogni dispositivo IoT presente, analizzare i dati prodotti e realizzare soluzioni verticali, basate sull’IA o altre tecnologie, che interessano determinati settori specifici”, spiega Dionisi. “Ad esempio, nel settore automotive, tramite la piattaforma Polo, è stata creata la verticalizzazione Youmble, una suite grazie alla quale, tramite sensori, è possibile monitorare le black box che registrano l’attività dei veicoli, analizzando parametri come lo stile di guida del conducente, i consumi, le soste e desumendo una serie di informazioni che possono essere utili per diversi scopi, dalla gestione di una flotta aziendale, per il trasporto persone e merci, finalizzata alla verifica dello stato di salute dei mezzi al fine di predire quando si verificherà un guasto in un’ottica di manutenzione predittiva, fino al monitoraggio delle Compagnie assicurative per il riscontro dei sinistri o al tentativo di fidelizzare il cliente da parte delle concessionarie di auto”, afferma Dionisi.
“Nell’ambito dello Smart Building, la piattaforma Polo viene impiegata per il monitoraggio degli ambienti, siano essi residenziali che lavorativi, e delle persone presenti, in termini di comfort ambientale e sicurezza, offrendo caratteristiche di flessibilità, con possibilità di gestione dei dispositivi in modalità multi tenant, tramite console web o attraverso le API, e di integrazione, grazie alla compatibilità con i più diffusi protocolli IoT e con diversi protocolli automotive e la possibilità di comunicazione con dispositivi di domotica (Alexa, GoogleHome).
La scalabilità, sia verticale che orizzontale, è garantita da un workflow design interno, moderno e agile, che consente di costruire un’architettura distribuita basata su microservizi parallelizzabili e moduli che possono essere aggiunti in funzione delle specifiche esigenze presenti e future, e dalla possibilità di interazione illimitata da parte di sistemi esterni mediante API; mentre la sicurezza viene assicurata mediante l’autenticazione dei dispositivi tramite l’utilizzo di certificati standard”, continua Dionisi. “Grazie ad una dashboard personalizzata, configurabile attraverso apposito designer integrato nella console in funzione delle esigenze dello specifico contesto di utilizzo, la piattaforma Polo è pronta all’uso per qualsiasi tipo di edificio o ambiente, richiedendo il solo “aggancio” della sensoristica per lo specifico contesto”.
La piattaforma Polo è in Cloud ma dispone di un modulo Edge che, nel momento in cui il monitoraggio è finalizzato alla sicurezza dell’edificio, consente una tempestività d’intervento che la soluzione in cloud potrebbe non avere per momentanee interruzioni di sistema e di rete. “Il modulo in questione – precisa Dionisi – è una sorta di “elaboratore” collocato in prossimità dei sensori in grado di gestire in tempo reale i segnali di allarme e allertare immediatamente le strutture di competenza. Contemporaneamente le informazioni vengono fornite anche alla piattaforma in cloud”.
L’integrazione delle nuove tecnologie – IoT, Digital Twin e sensoristica – in un’unica piattaforma consente di raggiungere obiettivi di comfort ambientale, di sicurezza e di efficientamento energetico, fornendo uno strumento primario specialmente per la riduzione dei consumi che permette di risparmiare anche nei costi di gestione dell’edificio.
