L’Università La Sapienza di Roma in gara per la casa del futuro

di Ugo Perugini#

Il prof. Marco Casini, docente di Tecnologia dell’Architettura e di Certificazione ambientale degli edifici presso la Facoltà di Architettura della Sapienza di Roma, conferma che entro pochi anni assisteremo a grandi cambiamenti nella progettazione e nella costruzione delle nuove abitazioni.

Gli edifici del prossimo futuro dovranno rispondere ai principi della domotica, cioè efficienza, funzionalità, comfort ed economicità. Insomma, una casa smart, sostenibile e del tutto autonoma che punterà su quattro parole chiave: “Shape, envelope, systems e people”.

Marco Casini
Prof. Marco Casini

Non è fantascienza perché nel 2018 a Dubai è prevista la conclusione del Solar Decathlon Middle East, una competizione che durerà due anni tra studenti di vari Atenei, tra cui la Sapienza di Roma, per progettare e realizzare in scala reale prototipi di abitazioni sostenibili ed energeticamente autosufficienti.

La selezione degli studenti è stata durissima ed è durata tre mesi. I partecipanti provenivano da 16 paesi diversi. L’orgoglio del prof Casini è che i 50 studenti prescelti della Sapienza siano riusciti ad entrare nel ristretto gruppo degli ammessi alla fase finale e stanno già lavorando al progetto presso il Centro CEFME-CTP di Pomezia.

Per realizzare il progetto, ha precisato il prof. Casini, occorrono numerose e diversificate competenze “sia in architettura, sia nei campi dell’ingegneria, dell’economia e della comunicazione: realizzare una casa su misura ed efficiente richiede infatti un approccio multidisciplinare”.

Il lavoro che in questi due anni verrà svolto dai partecipanti al progetto rappresenterà un laboratorio permanente per l’educazione e la formazione sull’architettura sostenibile, sull’integrazione delle fonti energetiche rinnovabili negli edifici, nonché sui più moderni sistemi domotici per la gestione degli impianti e delle apparecchiature domestiche.

Il prototipo realizzato a Pomezia verrà poi trasportato a Dubai perfettamente funzionante e il pubblico potrà visitare il modello che verrà giudicato da una giuria internazionale in base a 10 requisiti: qualità architettonica, sistema costruttivo, efficienza energetica, comfort interno, funzionalità delle apparecchiature, integrazione con la mobilità elettrica, sostenibilità ambientale, uso della vegetazione, innovazione tecnologica ed efficacia della comunicazione.

Vorremmo ora porre qualche domanda al prof Casini:

  1. Quando queste innovazioni per la realizzazione di smart building saranno operative in larga scala?

Le soluzioni, sia costruttive che impiantistiche, sono già tutte disponibili e in continua evoluzione. La diffusione su larga scala è un fatto certo. Le tempistiche saranno differenti tra i vari Paesi e dipenderanno essenzialmente dalle politiche di promozione che saranno messe in atto dalle pubbliche amministrazioni. Al momento le barriere più importanti ad una larga e rapida diffusione sono rappresentate dal costo di mercato, ancora troppo alto, unito alla carenza di informazione sia da parte degli addetti ai lavori che degli utenti.

In ogni caso, gli Smart Building sono destinati a diventare gli elementi portanti delle future Smart City, con un giro di affari in forte ascesa, dagli oltre 7 miliardi di dollari nel 2015 ad oltre 36 miliardi previsti entro il 2020, ed un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 38,0% (Smart Building Market Global Forecast to 2020, MarketsandMarkets 2015). Possiamo ragionevolmente dire che entro 5 anni molte di queste tecnologie avranno una ampia diffusione.

  1. Sappiamo che già esistono strutture e involucri esterni degli edifici di tipo adattivo. Ci vuole spiegare brevemente in cosa consistono?

L’obiettivo di rispondere alla crescente domanda di benessere termoigrometrico ed ambientale, associata ad una pressante esigenza di migliorare l’efficienza energetica degli edifici fino al conseguimento di “edifici ad energia zero” (ZEB), sta determinando una profonda revisione delle caratteristiche e dei requisiti dell’involucro edilizio indirizzando verso soluzioni tecnologiche di tipo adattivo (adaptive building shells) che possano garantire una regolazione continua dell’insieme dei flussi ambientali di calore e di materia scambiati con l’esterno in relazione alle condizioni climatiche e alle esigenze degli utenti.

Il comportamento adattivo dell’involucro può riguardare sia la macroscala, attraverso la presenza di parti meccaniche in movimento, sia la microscala, attraverso un cambiamento delle proprietà chimico-fisiche dei materiali costituenti l’involucro stesso.

Nel primo caso si parla di “involucro cinetico”, in grado ad esempio di regolare le aperture e di orientare i sistemi schermanti, o i sistemi fotovoltaici, al fine di ottimizzare illuminazione, irraggiamento solare, ventilazione e produzione di energia.

Nel secondo caso si parla invece, più propriamente, di “involucro intelligente” in grado di rispondere agli stimoli esterni modificando ad esempio le proprie caratteristiche di trasparenza alla radiazione solare, la capacità di resistenza al passaggio del calore, o innescando reazioni chimiche in grado di depurare l’aria, fino alla possibilità di autoripararsi in caso di urti o rotture.

In entrambi i casi, questo comportamento dinamico dell’involucro può essere messo a sistema con il funzionamento degli impianti al fine di rispondere con immediatezza alle mutazioni dello scenario ambientale massimizzando il comfort e riducendo al minimo i consumi energetici.

3. Si dice che i vari impianti all’interno dell’edificio comunicheranno tra loro in modo da ottimizzare le loro prestazioni. Come può avvenire ciò in pratica?

Il miglioramento delle prestazioni energetiche e del comfort interno degli edifici dipende da numerosi fattori di ordine tipologico (forma, orientamento, aperture, ecc), di ordine costruttivo (legati alle caratteristiche dell’involucro), di ordine tecnologico (efficienza degli impianti e delle apparecchiature, utilizzo di fonti energetiche rinnovabili, ecc). Una volta ottimizzati tali fattori esiste però ancora un ampio margine di miglioramento legato alle modalità di gestione dell’uso dell’edificio. In questo senso, i sistemi più avanzati (cosiddetti BMS – Building Management System) permettono di gestire centralmente i dati provenienti da tutti i sistemi impiantistici dell’edificio per ottimizzare l’efficienza energetica, le condizioni microclimatiche e i sistemi di sicurezza, consentendo un risparmio di oltre il 15% all’anno rispetto ad una gestione tradizionale.

Tutti i singoli sotto-sistemi presenti in un edificio (distribuzione elettrica, climatizzazione, sistema idrico, illuminazione, rete dati, controllo degli accessi, controllo degli ascensori, sistemi di sicurezza e antincendio, energie rinnovabili e accumulo energetico, mobilità elettrica) possono diventare parte di un unico sistema centrale in grado anche di apprendere le esigenze e i comportamenti degli utenti, anticipando soluzioni o fornendo raccomandazioni. Tali sistemi si avvalgono di motori di previsione, ottimizzazione e rivalutazione che acquisiscono i dati in tempo reale da sensori e contatori intelligenti, posizionati in punti strategici degli edifici, capaci di rilevare i parametri microclimatici interni, l’uso degli spazi e delle infrastrutture ICT, le presenze, i dati meteo e la qualità dell’energia.

In base all’analisi dei dati in ingresso il sistema suggerisce azioni per supportare la gestione dello stabile ottimizzando i consumi di energia; gli utenti, invece, parte attiva di tutto il sistema, oltre a poter intervenire in tempo reale sugli impianti e sulle apparecchiature domestiche programmandone accensione e spegnimento o regolandone i livelli di attività in funzione delle diverse necessità, possono monitorare istante per istante i consumi, anche attraverso l’uso di tablet o smartphone, e migliorare di conseguenza i propri comportamenti diventando in prima persona autori del risparmio (cosiddetti prosumers).

Definita “Internet of things”, la rivoluzione della grande rete degli oggetti di uso quotidiano connessi al web e controllabili attraverso lo schermo di uno smartphone è un settore in grande espansione destinato a raggiungere, entro il 2020, oltre 50 miliardi di apparecchi connessi, di cui la maggior parte proprio nelle civili abitazioni.

  1. Negli edifici esistenti sarà possibile intervenire per riqualificazioni in linea con la nuova filosofia ambientale e di comfort? E’ auspicabile anche un cambio di mentalità da parte di chi amministra gli stabili e vive in questi nuovi edifici?

Assolutamente sì, e questa è la sfida più importante che abbiamo davanti e che non possiamo permetterci di perdere. A livello mondiale gli edifici sono responsabili di oltre il 30% dei consumi energetici e se vogliamo ridurre le emissioni di anidride carbonica e contenere l’aumento di temperatura del nostro pianeta dobbiamo riqualificare il parco edilizio esistente il più velocemente possibile.

La riqualificazione, oltre a determinare una riduzione degli impatti ambientali, porterà per gli utenti una riduzione dei costi di gestione e un notevole miglioramento del comfort interno.

I materiali, i prodotti e le tecnologie oggi a disposizione consentono di intervenire in modo rapido e non invasivo sia dall’esterno che dall’interno dell’edificio per migliorare l’isolamento termico dell’involucro (energy sufficiency measures) e l’efficienza degli impianti (energy efficiency measures), per introdurre fonti energetiche rinnovabili (clean energy measures) e sistemi di gestione domotica di tipo wireless (energy management measures).

Ovviamente, perché l’efficienza non diventi spreco è necessario che chi abita un edificio smart abbia un comportamento altrettanto smart evitando inutili consumi energetici dovuti a cattive abitudini. A tal fine i nuovi sistemi di gestione possono fornire un enorme contributo in questa direzione educando gli utenti ad un utilizzo accorto e consapevole di tutte le risorse.

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