Finalità

La riduzione delle emissioni inquinanti e del consumo di risorse energetiche è ancora oggi una sfida presente nelle agende di tutti gli Stati. L’efficientamento del settore edilizio “offre possibilità di ridurre le emissioni a breve termine e a costi contenuti […]” con prospettive di riduzione delle emissioni di circa il 90% (Energy Roadmap 2050). Tale risultato può essere raggiunto solo con la piena attuazione del concetto di edifici a zero energia (ZEB). Definire un nuovo paradigma di edifici efficienti attraverso l’integrazione di soluzioni tecnologiche avanzate ed innovative può essere un importante stimolo alla ripresa economica di un settore, quello delle costruzioni, che più di altri ha patito la recente crisi economica. Rispetto alle priorità programmatiche regionali dei Cluster Tecnologici Lombardi, il progetto di ricerca si colloca a pieno titolo all’interno del cluster regionale Energy Cleantech Cluster con particolare riferimento agli obiettivi della tematica Edilizia Sostenibile. Inoltre, rispetto alle aree di specializzazione della strategia Regionale, il progetto approfondisce la tematica degli edifici intelligenti all’interno del più ampio ambito delle Smart City, in continuità ai progetti INTEGRATE e TIMES nell’ambito del precedente Accordo Quadro e ai progetti SWARM-NET e RIGERS nell’ambito del bando nazionale Smart Cities and Communities.

In questo contesto il progetto si pone l’obiettivo di studiare, realizzare e sperimentare modelli costruttivi innovativi che consentano di ottimizzare le prestazioni energetiche ed ambientali di edifici (nuovi ed esistenti), garantendo le migliori condizioni di comfort e di sicurezza dei fruitori. In particolare l’attenzione verrà posta su materiali, elementi di involucro e sistemi costruttivi innovativi che consentano di ridurre il fabbisogno di energia dell’edificio, su impianti o parti di essi per ottimizzare i consumi e ridurre lo sfruttamento di fonti fossili a favore di fonti rinnovabili e su sistemi di gestione dei flussi energetici che possano ottimizzare il consumo energetico dell’edificio, anche in un’ottica di interscambio di flussi con le reti tecnologiche urbane. Gli edifici diventano nodi nevralgici per l’efficientamento del tessuto urbano. Il progetto offre pertanto una duplice visione: quella dell’edificio quale elemento su cui intervenire per massimizzarne le prestazioni e quella urbana per l’ottimizzazione dello scambio dei flussi energetici.

A scala del singolo edificio, saranno definite ed analizzate soluzioni tecnologiche avanzate per l’ottimizzazione delle prestazioni energetiche ed ambientali dell’organismo edilizio, valutandone l’integrazione e il contributo offerto per il raggiungimento degli obiettivi ZEB, con particolare riferimento al risparmio delle risorse, al benessere e alla sicurezza degli utenti finali. L’edificio sarà analizzato nelle sue parti costituenti (involucro, sistema impiantistico e sistemi di gestione dei flussi energetici, idrici e di dati) al fine di individuarne le relazioni e le possibilità di interazione, per fornire un modello in cui ogni singolo elemento contribuisce a rispondere alle diverse esigenze imposte dal concetto di ZEB. L’involucro edilizio sarà configurato come un elemento attivo in grado di contribuire non solo alla riduzione delle dispersioni energetiche ma anche alla produzione di energia e alla riduzione delle emissioni inquinanti in atmosfera, con particolare attenzione alle qualità estetiche finali. Le più recenti tecnologie per lo sfruttamento della fonte solare saranno analizzate sia da un punto di vista prestazionale sia di integrazione all’interno delle strutture architettoniche esterne degli edifici. I flussi energetici all’interno dell’edificio saranno ottimizzati attraverso una metodologia di gestione delle componenti attive dell’edificio, basandosi su previsioni statistiche dei carichi energetici attesi. Opportune logiche di attuazione saranno implementate per rispondere agli effetti prodotti dalle forzanti esterne e ottimizzare il comfort ambientale indoor. La qualità ambientale sarà analizzata in modo omnicomprensivo e interdisciplinare considerando tutti gli ambiti che possono influenzare la soddisfazione dell’utente finale. Le soluzioni tecnologiche avranno il duplice obiettivo di massimizzare la qualità dell’ambiente di vita e minimizzare il consumo energetico dell’edificio.

Particolare enfasi sarà posta alle soluzioni hardware/software di monitoraggio, controllo e attuazione che traggono fondamento dal concetto olistico dell’Internet of Everything, garantendo la connessione e la gestione intelligente delle informazioni proveniente da persone, processi e dispositivi al fine di definire logiche di adattamento del sistema di controllo degli impianti per rispondere alle esigenze specifiche degli utenti, variabili in funzione di parametri soggettivi e oggettivi, ed ottimizzare consumi, risorse e comfort. La sicurezza dell’ambiente costruito e dei sui fruitori sarà aumentata attraverso lo studio e l’applicazione di sistemi di monitoraggio e di reazione rapida in caso di sisma. Inoltre, in ottica di integrazione, i diversi componenti tecnici concorreranno alla messa in sicurezza dell’intero edificio. I dati raccolti dai dispositivi presenti all’interno dell’edificio saranno il fondamento per lo sviluppo di modelli semantici atti a gestire, formalizzare e rendere fruibili le informazioni acquisite. A scala urbana il sistema edificio-impianto verrà analizzato quale nodo fondamentale del tessuto consolidato rispetto alle reti tecnologiche urbane. Il concetto di smart city deve necessariamente considerare una serie di molteplici aspetti che possono eventualmente riversarsi sulla qualità di vita delle persone e avere diversi costi e benefici. Saranno analizzati due aspetti fondamentali relativi alla creazione e sviluppo di una città intelligente: la sostenibilità, intesa in senso ampio (economica, sociale ed ambientale) e la valutazione e comparazione a livello urbano del concetto di "smartness".

Specifiche strumentazioni di prova saranno realizzate presso le strutture degli Istituti coinvolti finalizzate alla sperimentazione delle soluzioni tecnologiche implementate all’interno del progetto più specificatamente descritte in Allegato F. Nel dettaglio, presso la sede ITC di San Giuliano M.se, uno specifico edificio sperimentale (dimostratore), realizzato nel corso di ricerche precedenti sarà utilizzato quale laboratorio per la sperimentazione, la validazione e l’ottimizzazione delle prestazioni energetico-ambientali di materiali, componenti e sistemi di involucro e di impianto utili al raggiungimento degli obiettivi ZEB. Il dimostratore sarà allestito come un ambiente di prova in grado di riprodurre le condizioni di utilizzo reale; sarà dotato di un’opportuna strumentazione di monitoraggio, controllo e gestione di tutte le variabili energetiche ed ambientali, in modo da avere una visione costante del comportamento dell’edificio sotto l’azione di forzanti esterne.

Sarà inoltre realizzato uno specifico assetto sperimentale in grado di testare la risposta di sistemi e componenti edilizi in scala reale sottoposti a un gran numero di azioni ambientali, incluse quelle sismiche.