Progettare nZEB: una questione di obiettivi e di metodologia
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Il documento di Ing. Pasquale Capezzuto discute la progettazione degli edifici a energia quasi zero (NZEB) e l'importanza della decarbonizzazione, evidenziando il ruolo cruciale della sostenibilità e dell'innovazione tecnologica. Viene analizzato il processo di modernizzazione nella costruzione, incluse le infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici e l'automazione degli edifici per migliorare l'efficienza energetica e il comfort degli utenti. Infine, viene sottolineato l'obiettivo finale di trasformare gli edifici in organismi intelligenti e adattivi attraverso l'uso di tecnologie smart.
Progettare nZEB: una questione di obiettivi e di metodologia
- 1. 1 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 PROGRAM MANAGEMENT OFFICE S.E.A.P. Progettare Nzeb: una questione di obiettivi e di metodologia ing. Pasquale Capezzuto Presidente Associazione Energy Managers BARI 5 dicembre 2019 BARI 2 ottobre 2018 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Resilienza urbana all’emergenza climatica Decarbonizzazione degli edifici Sostenibilita’ Qualita’ della Vita Transizione energetica verso una società “decarbonizzata” Climate Crisis Urbanizzazione Responsabilita’ e Mercato
- 2. 2 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Non c’e’ piu’ tempo ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 il processo di decarbonizzazione in Italia, come in Europa, sembra essersi fermato, -15,92% (1990) 2018: +1,8C° su media 1951-1980 Al 2040 Consumi + 38% Emissioni +23%
- 3. 3 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Imperativo etico DECARBONIZZAZIONE “To secure a sustainable future, we must change how we live”. ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 I NUOVI EDIFICI
- 4. 4 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Digital construction B.I.M. B.E.M.S. Nuovo PROCESSO EDILIZIO Modern Method of Construction off site Realta’ virtuale ECONOMIACIRCOLARE IN EDILIZIA Advanced smart materials : Solar walls Smart skin envelope Involucri adattivi e dinamici Materiali nanotecnologici smart windows Breathablewall ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 OGGI -l’edificio a norma di legge – l’edificio “minimo” Decreto 26-6-2015 Requisiti minimi : • provvedimenti per l’isola di calore, green roof, tecniche passive, guadagni solari • progettazione estiva, l’inerzia termica , l’illuminazione naturale; • qualità dell'aria interna e comfort igrotermico Impianto di riscaldamento per mantenere i 20° C Utilizzo di fonti rinnovabili di energia per autoproduzione D.Lgs. n. 28/2011 Infrastruttura fisica passiva multiservizio di comunicazione e infrastruttura di ricarica elettrica Le infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici NESSUNA INTEGRAZIONE TRA I SISTEMI
- 5. 5 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 La connettivita’ dell’edificio Impianti multiservizio per comunicazione elettronica art. 135 bis D.P.R. n. 380/01 introdotto dalla Legge 164/2014 dal 1° luglio 2015 obbligo di predisporre alla connessione ad alta velocità in fibra ottica a banda ultralarga gli edifici nuovi o nella ristrutturazione profonda Infrastruttura fisica multiservizio passiva interna all’edificio : - adeguati spazi installativi - impianti di comunicazione ad alta velocità in fibra ottica fino ai punti terminali di rete (fibra spenta) - un punto di accesso per le imprese autorizzate a fornire reti pubbliche di comunicazione - un punto di accesso in testa all’edificio Connettivita’ come COMMODITY Connettivita’per i servizi Contribuisce allo SMART READINESS INDICATOR ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 La mobilita’ elettrica Infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici negli edifici Art. 4 c1ter D.P.R. n. 380/01 edifici di nuova costruzione e ristrutturazione edilizia di primo livello residenziali con piu’ di 10 unita’ non residenziali con S>500m2 n. predisp. negli spazi a parcheggio coperti o scoperti non inferiore al 20% del numero totale per ciascun spazio a parcheggio coperto o scoperto e da ciascun box per auto n. predisp. nei box in numero non inferiore al 20% del totale predisposizione all'allaccio per la possibile installazione di infrastrutture elettriche per la ricarica dei veicoli idonee a permettere la connessione di ricarica
- 6. 6 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 L’automazione e l’integrazione dei sistemi L‘automazione modifica lo stato di funzionamento slegandosi dall’utente o interrogando l’utente , assicura comfort, integrazione dei sistemi , sicurezza, ottimizza i consumi, consente di conoscere i propri consumi energetici Ottimizzazione delle prestazioni energetiche e del management ma anche COMFORT Decreto 26-6-2015 : obbligo nel terziario di BBuildinguilding AAutomationutomation andand CControlsontrols SSystemsystems ((BB..AA..CC..SS..)) B Direttiva 844/2018 : automazione, controllo , monitoring 2025 Interoperabilita’dei sistemi B.E.M.S. DOMOTICA ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 La progettazione degli edifici oggi Modellizzazione semi stazionaria UNI 11300 Calcolo in condizioni standard della prestazione energetica Obiettivo : minimizzare l’energia primaria prelevata nell’anno Processo di progettazione lineare : L’edificio costruito e’ conforme al progetto in termini di esecuzione e di prestazione reale a fronte di quella attesa ? House digital design Built house Certificazioni Progetto architettonico Progettazione impianti
- 7. 7 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Energia elettrica I.C.T . Comportamento utente ? La misura delle prestazioni reali? Il quartiere? Le Reti ? la Citta’ ? Consumo reale? Misura del consumo : bollette ? Consumo energetico dell’utente reale nelle condizioni reali, scostamento tra modello e realta’ Comfort dell’utente ? Edificio L’EDIFICIO REALE ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Il Mercato - i nuovi obiettivi prestazionali degli edifici La Qualita’ totale Sostenibilita’ Adattivita’ Connettivita’ Benessere Alta efficienza energetica Sicurezza Flessibilita’
- 8. 8 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Benessere ambientale interno e esterno benessere/bellezza/salute Citylife Milano • BENESSERE EMOZIONALE Direttiva 844/2018 : health, comfort, indoor air quality and indoor climate conditions Direttiva 2018/2002: ottimizzare il livello di benessere , qualita’ dell’aria e comfort Richieste del MERCATO ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 L’edificio Sostenibile – Green building Salubrita’ , Comfort, Indoor Environmental Quality Bioclimatica Progetto involucro , strutture e materiali sostenibili , risparmio di risorse Comfort e salute Energia elettrica I.C.T . Misura della Sostenibilita’: protocolli LEED GBC, BREEMA , ITACA , Casaclima Controlli sul processo edilizio, fatto il progetto e costruito , verifico che il costruito risponda ai requisiti progettuali e ne misuro la Sostenibilita’ Valore immobiliare degli immobili certificati + 7-11% Le Aziende investono in immobili certificati – Trophy asset Corporate Social Responsability Nature Based solutions
- 9. 9 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Nature Based solutions Green roofs ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Gli obiettivi - la decarbonizzazione del parco edilizio EDIFICI A ENERGIA QUASI ZERO Direttiva 2010/31/UE art. 2 lett 2) “edificio a energia quasi zero”: edificio ad altissima prestazione energetica. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa l’energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze. Dal 1-1-2019 tutti i nuovi edifici pubblici devono essere nZEB Dal 1-1-2020 tutti i nuovi edifici privati devono essere nZEB Al 2050 tutti gli edifici esistenti devono essere nZEB Efficienza energetica Contenimento emissioni CO2 Sostenibilita’ dell’edificio Comfort GREEN BUILDINGS
- 10. 10 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 COSTRUIRE EDIFICI A ENERGIA QUASI ZERO Decreto 26-6-2015 Art. 3.4 Sono “edifici a energia quasi zero” gli edifici , siano essi di nuova costruzione o esistenti, per cui sono contemporaneamente rispettati : a) tutti i requisiti previsti dal decreto con i valori vigenti dal gennaio 2919 per gli edifici pubblici e dal gennaio 2021 per gli altri : H’t inferiore ai valori limite tabellati (Tab 10 app A) Asol,est/Asup utile, inferiore ai valori limite tabellari (Tab 11 app A) EP H,nd - EP C,nd – EP gtot inferiori ai limiti calcolati con l’edificio di riferimento ηH, ηW e ηC superiori ai valori tabellati per l’edificio di riferimento ( tab 7 e 8 app. A ) b) gli obblighi di integrazione delle fonti rinnovabili nel rispetto dei principi minimi di cui al DLgs 3 marzo 2011, n. 28 , Allegato 3 : 50% a.c.s. 50% ( riscaldamento + raffrescamento + a.c.s.) ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Criteri di progettazione di edifici nZEB Tecniche bioclimatiche Progettazione isolamento termico in inverno e estate Inerzia termica delle strutture Schermature solari Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) con recupero di calore Pompe di calore e servizio di raffrescamento Progettazione del comfort estivo : Bilanciare i fabbisogni di energia termica QH,nd e QC,nd Studio delle schermature mobili - fabbisogno energetico utile per raffrescamento Studio effetti inerziali giornalieri - sfasamento orario Studio ventilazione naturale Metodo dinamico orario UNI EN ISO 52016
- 11. 11 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Criteri di progettazione nZEB Produzione di energia da fonti rinnovabili Il fabbisogno energetico molto basso quasi nullo deve essere coperto in odo significativo da energia da fonti rinnovabili prodotta in situ Aumento del fabbisogno di raffrescamento negli nZEB , fabbisogno per ventilazione meccanica determinano la necessita’ di un incremento delle quote minime di PV RegolazioneA.R.E.R.A. - delibera 267/2017 sistemi centralizzati di produzione di energia per riscaldamento e raffrescamento Disponibilita’di superfici Integrazione architettonica Ostacoli : Legislazione vincolistica Modifica del D.Lgs n. 28/2011 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Autoconsumo e accumulo - Comunita’ energetiche Direttiva 2001/2018 : scambio di energia tra prosumer Direttiva 944/2019 : Comunita’ energetiche dei cittadini – es. condominio Gestione dei rapporti tra rete, produzione e accumulo dell’energia prodotta nell’edificio Logiche di gestione e controllo “intelligenti” > % Autoconsumo Sistemi di accumulo elettrochimico e accumulo in energia termica dell’energia fotovoltaica prodotta V2Grid Energy and Strategy Group
- 12. 12 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Impianto a pompe di calore centralizzato Autoproduzione di energia elettrica Accumulo di energia elettrica e termica Controllo carichi e della produzione PV V.M.C. comfort e benessere Servizio di climatizzazione e-mobility Connettivita’ Green solutions Flessibilita’ energetica e consapevolezza Monitoraggio e contabilizzazione dei consumi energetici di abitazione GESTORE DEI CONTRATTI - AGGREGATORE GESTORE ENERGETICO di edificio L’edificio nZEB a vettore elettrico autoproduttore Contesto urbano Bioclimatica e Sostenibilita’ ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Apprendimento del comportamento e delle esigenze dell’utente Conoscenza real time dello stato dell’edificio Adattamento alle condizioni esterne e interne, al sito Personalizzazione delle condizioni dello spazio utente secondo le preferenze Interazione con altri edifici , con la Rete elettrica , connessione digitale con l’esterno Connessione anche remota con l’utente e interazione Integrazione dei sistemi Appetibilita’ sul mercato per gli investitori Benessere e comfort PROCESSO PROGETTUALE CIRCOLARE
- 13. 13 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Bioclimatica e sostenibilita’ Microclima Illuminazione , FLD Acustica Comfort Indoor Environmental Quality ( I.E.Q.) Benessere Emozionale Controllo solare Involucri prestazionali Impianti HVAC elettrici ad alta efficienza energetica , V.M.C. Autoproduzione da F.E.R. Accumulo di energia e-mobility Connettivita’, Domotica , B.M.S. Controllo della produzione e del prelievo di energia Flessibilita’ della domanda , controllo carichi , demand response Comportamento interattivo utente Oltre l’nZEB La progettazione di …. Progettazione integrata dell’edificio ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Decarbonizzare il parco immobiliare al 2050 – Edifici nZEB Come? Con le Smart Technologies Forte supporto all'automazione e controllo degli edifici e al monitoraggio elettronico e introduzione su base volontaria dell’«indicatore di predisposizione degli edifici all’intelligenza» (SRI). Gli edifici – strategie di decarbonizzazione Direttiva 844/2018 Informazioni sull’edificio ( building passport)
- 14. 14 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 INTELLIGENZA DELL’EDIFICIO Aumentare l’ efficienza energetica e la flessibilita’ energetica, previsione e adattamento del consumo energetico e utilizzo F.E.R. Adattare le modalita’ di funzionamento in risposta alle esigenze dell’occupante , per assicurare benessere termoigrometrico, facilita’ d’ uso e possibilita’di comunicare i dati dell’uso dell’energia Flessibilita’ della domanda di energia elettrica : gestione attiva e passiva , gestione della domanda, flessibilita’ alla rete e trasferimento dei carichi Sistemi interoperabili, smart devices : contatori intelligenti, automazione impianti , elettrodomestici , dispositivi autoregolamenti , sensori di qualita’ aria e ventilazione. Reti di comunicazione e di una infrastruttura fisica interna ad alta velocita’ ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 SMART READY SERVICES RISCALDAMENTO A.C.S. RAFFRESCAMENTO VENTILAZIONE ILLUMINAZIONE INVOLUCRO DINAMICO (CONTROLLO SOLARE SCHERMATURE, HVAC, CAMBIO PROPRIETA’) GENERAZIONE DI ENERGIA (STORAGE, OTTIMIZZAZIONE) DEMAND SIDE MANAGEMENT SISTEMI DI RICARICA MOBILITA’ ELETTRICA SISTEMI DI MONITORAGGIO , CONTROLLO E MISURAZIONE AUTOMAZIONE SCENARIO RITORNO A CASA SERVIZI DI RICOGNIZIONE INATTIVITA’ CONTROLLO ACCESSI PER CONDOMINI WELLBEING OCCUPANTI E SERVIZI DI MONITORAGGIO SALUTE MONITORAGGIO DEMENZE RACCOLTA ACQUE PIOVANE RIVELAZIONE DI FUMO RIVELAZIONE DI PERDITE DI ACQUA RIVELAZIONE DI CO2 SERVIZI DI NOTIFICA EMERGENZA SMART TEST DI ILLUMINAZIONE DI EMERGENZA RIVELAZIONE SMART DI EVENTI NELL’EDIFICIO ALLOCAZIONE DI COSTI DI RISCALDAMENTO,RAFFRESCAMENTO E ACS CONTROLLO ASCENSORI MANUTENZIONE
- 15. 15 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Smart Buildings : l’edificio che si modifica nell’utilizzo , che interagisce SOSTENIBILITA’TECNOLOGIE SMARTNESS ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Progettazione di Smart Buildings Un organismo tecnologico che abbia intelligenza , ossia modifichi il proprio comportamento tecnologico in base alle condizioni ambientali esterne ed interne, agli usi degli occupanti, alle condizioni del mercato elettrico, in base ad informazioni e conoscenza ricevuta in modo machine to machine da sensori smart diffusi nell’edificio, diventando adattivo , coerentemente al modello della citta’ Smart .
- 16. 16 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Smart Buildings – Data centric Building real time control Sensing , Reasoning , Acting , Interacting “ C.Ratti “ B. Duyshart Informazioni dall’edificio e dall’esterno L’edificio impara il comportamento dell’utente e i suoi bisogni ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Sensore multiplo Qualità dell‘Aria Smart Plug Testine Termostatiche Smart info Ripetitori e Gateway Rete di sensori Sensore di Presenza/ Movimento/Luminosità Sensore Temperatura ed Umidità BEMS Urban Control Center Energy Hub
- 17. 17 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Consapevolezza basata sulle informazioni sul proprio consumo Sistemi di monitoraggio real-time collegati ad applicazioni per smartphone o dashboard per informare in modo interattivo le persone rispetto ai loro consumi, rendendole protagoniste e consapevoli delle loro scelte in ambito energetico. Ottimizzazione dei consumi finali, diminuzione delle emissioni di CO2. Prezzi dinamici dell’energia Flessibilita’, demand response ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Smart Buildings Aumento di efficienza energetica 30-50% Energia: smart metering , demand response, F.E.R. Illuminazione : sensori presenza e daylight , schermature Security :TVCC, antintrusione Safety: fuoco, fumo, allagamento Smart Metering & monitoring : elettricita’, gas , acqua Monitoring: parcheggio , occupazione spazi Comfort ambientale: illuminazione , HVAC, schermature, CO2
- 18. 18 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Lo Smart Building interagisce con la Rete e’ un energy hub della Smart City Produzione di energia da fonti rinnovabili nell’edificio . Il Consumer e’ diventato un “Prosumer” che partecipa al mercato dell’energia Gli Edifici sono micro energy-hubs che consumano, acquistano , producono, accumulano, e forniscono energia con piu’ flessibilita’ garantendo in ogni istante comfort, sicurezza, e profittabilità . FLESSIBILITA’ ENERGETICA Demand response Previsione dei carichi Micro grids Aggregators SMART BUILDINGS CONNECTED BY A SMART GRID ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Il futuro prossimo : A.I. e Smart Buildings “ Energia dove e quando serve “ – Profiling Building predictive model Office 3.0 Carlo Ratti “bolla personalizzata” Space work management Deep learning : predizione del carico e controllo dell’energia dalla rete, dallo storage, energia autoprodotta per ottimizzare i consumi Intelligent Building Management System
- 19. 19 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Smart Building A.I. Imparare dai BIG DATA Predizione dello stato Decision Making Physical Systems BIG DATA Data analytics Data mining B.I.M. DECISION MAKING ACT for better decision Edificio fisico Sistemi Edificio digitale Twin cibernetico flussi di energia e di dati B.M.S. Intelligent devices Digital twin AZIONI ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Il futuro prossimo...... Learning Building l’edificio che impara Autonomous building Artificial Intelligence I.o.T devices Machine Learning Deep learning Speech Recognition Video Content Recognition Computer Vision Virtual Personal Assistants Robotics Augmented reality Ottimizzazione del funzionamento impianti Predizione guasti Building self-management Benessere lavoratori A.I. Building Avatar AIoT5G
- 20. 20 ing. Pasquale Capezzuto BARI 5 dicembre 2019 Grazie associata ad www.energymanagers.it