Smart building: l’evoluzione dell’edificio intelligente

Spesso si parla di Smart Building – intesi come edifici a basso consumo energetico e in grado di autogestirsi nell’approvvigionamento delle risorse – come sistemi avveniristici o come di traguardi per il futuro. Ma, a ben vedere, il futuro è ad un passo. Entro maggio 2026, infatti, entrerà in vigore in Italia la nuova versione della Direttiva EPBD, con aggiornamenti importanti per APE, impianti, fotovoltaico e automazione.

Lo Smart Readiness Indicator (SRI), un indicatore che misura la capacità degli edifici di utilizzare tecnologie intelligenti (ICT/IoT, BACS) per migliorare comfort, efficienza e interconnessione con la rete e occupanti, attualmente in fase pilota in Italia (2025–2026), diventerà obbligatorio dal 30 giugno 2027 per gli edifici non residenziali con potenza installata significativa. Per i nuovi edifici residenziali o sottoposti a ristrutturazione importante, a partire dal 2026 saranno obbligatorie funzionalità di monitoraggio, regolazione automatica e risposta a segnali esterni, salvo esenzioni per unità monofamiliari a costi non sostenibili.

Ecco alcuni casi, più o meno sperimentali che ci fanno sentire già nel futuro.

Il Centro Ricerche ENEA Casaccia e l’intervista a Giulia Monteleone, direttrice del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili ENEA

Originariamente istituito come polo multidisciplinare a sostegno di un articolato programma (quello italiano di ricerca e sviluppo sull’uso pacifico dell’energia nucleare), il Centro Ricerche Casaccia, a nord di Roma, ha continuato nel tempo, anche attraverso le diverse riforme normative dell’ENEA, a svolgere il ruolo di centro dedicato alla ricerca, allo sviluppo, all’applicazione e alla diffusione di tecnologie all’avanguardia.

Al suo interno è stato sviluppato un edificio sperimentale intelligente, dotato di tecnologie avanzate per la gestione efficiente dell’energia. L’edificio integra un impianto fotovoltaico con accumulo, serramenti automatizzati, dispositivi IoT e sistemi di controllo in grado di ridurre i consumi, i costi in bolletta e la dipendenza dalla rete elettrica.

Questo smart building può interagire con la rete elettrica, adattando il proprio fabbisogno energetico in tempo reale in base alla produzione solare, alle richieste della rete e ai segnali di prezzo dell’energia. I dati raccolti dai sensori vengono elaborati per ottimizzare da remoto il funzionamento dell’edificio.

Entriamo nel vivo del suo funzionamento.

Come nasce il progetto di Casaccia e a che cosa si ispira?

La transizione verso un sistema energetico a zero emissioni climalteranti è fortemente dipendente dalla penetrazione di tecnologie basate su fonti energetiche rinnovabili, discontinue e non programmabili, come l’eolico e il solare. Tale condizione richiede un cambio di paradigma nella gestione del nuovo sistema energetico, sempre più caratterizzato dalla crescita della generazione distribuita; per mantenere adeguati livelli di sicurezza e resilienza, dovrà implementare tecnologie e soluzioni per una modalità di gestione integrata, in ottica smart, e orientata alla flessibilizzazione del sistema. Tale approccio dovrà promuovere l’adozione di tecnologie e soluzioni smart e digitalizzate basate sull’utilizzo dell’IoT, dei BigData, dell’IA e delle Blockchain, per implementare strumenti per il monitoraggio e controllo dei sistemi e delle infrastrutture.

In questo contesto, gli edifici “flessibili” possono fornire servizi di rete e quindi contribuire alla transizione, efficientando al tempo stesso i propri consumi energetici.

Il centro Ricerche ENEA Casaccia è da anni il fulcro di attività per il test e la caratterizzazione di tecnologie, sistemi e metodologie avanzati per la gestione in chiave digitale di reti e di edifici. In particolare, l’edificio, denominato F40 – Dimostratore di Smart Building, è divenuto negli anni una sorta di laboratorio a cielo aperto (living lab) all’interno del quale l’obiettivo è massimizzare il consumo di energia elettrica da fonte rinnovabile, rendendo al tempo stesso l’edificio una risorsa di storage distribuito per la rete elettrica.
Le attività, in tale contesto, sono finanziate principalmente dalla Ricerca di Sistema Elettrico in particolare dal Progetto “Tecnologie per la penetrazione efficiente del vettore elettrico negli usi finali” che da anni supporta progetti di ricerca che hanno come finalità ricadute e benefici sull’intero sistema elettrico nazionale.

Quali sono le tecnologie integrate nel Dimostratore di Smart Building ?

Il Dimostratore di Smart Building combina tra loro diverse tecnologie con l’obiettivo di favorire negli utilizzi finali il ricorso al vettore elettrico per soddisfare il proprio fabbisogno energetico. Nello specifico, nell’edificio sono presenti un sistema fotovoltaico da 18 kWp, uno storage stazionario al Litio da 30 kWh e un sistema a pompa di calore aria-aria per la climatizzazione di alcuni uffici. Sono inoltre presenti un EMS (Energy Management System) che gestisce lo storage ed un BEMS (Building Energy Management System) che gestisce i carichi elettrici, oltre a sensori distribuiti per il monitoraggio dei consumi, delle condizioni ambientali esterne e dei parametri di comfort indoor. I dati acquisiti sono gestiti tramite tecnologie di AI, come le tecniche di Machine Learning, per una gestione ottimizzata dello Smart Building e la sperimentazione di nuove metodologie di controllo.

In particolare, un piano dell’edificio è stato dedicato alla realizzazione di un vero e proprio living lab, in quanto ciascuna stanza è completamente controllata dal BEMS che gestisce l’impianto di climatizzazione, controlla le nuove finestre meccanizzate con sistemi di oscuramento integrati, consentendo l’apertura e chiusura delle ante da remoto e il controllo delle tendine per l’ombreggiamento. Condurre la sperimentazione in un contesto “vissuto” consente di sperimentare le diverse strategie di gestione anche con il coinvolgimento degli utenti, potendo valutare così anche il livello di accettabilità delle soluzioni proposte.

Un aspetto chiave per favorire l’utilizzo e l’integrazione di diverse tecnologie e sistemi, è stato il ricorso alle tecnologie dell’ICT, che hanno permesso la gestione efficiente di grandi quantità di dati e l’adozione di protocolli e formati standard (es. UNI11973) per garantire la replicabilità e scalabilità delle soluzioni proposte.

In questi anni possiamo dire che sia diventato una realtà vissuta, o siamo ancora nella fase di prototipo?

L’edificio coniuga differenti soluzioni tecnologiche, alcune delle quali hanno ormai una elevata maturità commerciale, oltre a rappresentare una realtà consolidata (ad esempio l’integrazione del fotovoltaico con i sistemi di accumulo elettrochimico – batterie) mentre i modelli e le strategie di gestione sviluppate sono ancora in fase di sperimentazione (ad esempio la cessione dell’energia da parte dell’edificio alla rete o la completa gestione della flessibilità energetica dei consumi termici).

Attualmente è in fase di implementazione l’upgrade e l’ottimizzazione del software di gestione e controllo e, inoltre, è in corso di progettazione l’installazione di una stazione di ricarica SMART ad alta potenza, abilitata al V2G (vehicle to grid), che sarà parte integrante dello Smart Building.

Quindi possiamo dire che il Dimostratore di Smart Building è in continua evoluzione, sebbene rappresenti al tempo stesso una realtà vissuta.

Possiamo dire che sia replicabile a larga scala?

L’edificio F40, presso il Centro ENEA Casaccia, è utilizzato per sperimentare e validare tecnologie e metodologie, anche allo scopo di stimare costi e benefici delle soluzioni adottate; alcune delle configurazioni istallate in ENEA sono già candidate ad essere replicate negli edifici del domani (tra queste si citano ad esempio gli infissi meccanizzati e integrati con i sistemi di oscuramento). Come già chiarito, le tecnologie impiegate sono per la maggior parte già ampiamente diffuse sul mercato, mentre l’elemento innovativo consiste nella loro integrazione, nello sviluppo di modelli e metodologie implementabili attraverso moduli software di facile gestione del settore ICT.

In prospettiva, l’evoluzione degli scenari di riferimento, quali la crescente standardizzazione delle tecnologie, l’apertura dei mercati dell’energia, la diffusione delle Comunità Energetiche e le Smart City, stanno creando quelle condizioni che richiederanno in un futuro prossimo la replicabilità a larga scala di quanto si sta sviluppando in ENEA relativamente ad uno Smart Building.

Come funziona il sistema proof-of-concept?

Presso l’edificio F40 dell’ENEA è stato sperimentato un proof of concept di un caso d’uso della flessibilità dello Smart Building a livello POD (Point of Delivery), volto a dimostrare la fattibilità tecnica e operativa del sistema di gestione dell’edificio (BEMS). Il BEMS in questione sfrutta la potenzialità dei dispositivi, delle tecnologie integrate e delle risorse energetiche distribuite per modulare il consumo e l’accumulo di energia in risposta a segnali che arrivano dalla rete o dal mercato. Ad esempio, ipotizzando che dal DSO (gestore del sistema di distribuzione) arrivi una richiesta il giorno stesso per il giorno successivo di ridurre il prelievo dalla rete ad un valore costante, in una specifica fascia oraria, per uno specifico lasso di tempo. Sulla base degli input ricevuti, lo Smart Building acquisisce le previsioni meteo (irradianza solare e temperatura ambiente) del giorno successivo e prevede, attraverso tecniche di Machine Learning, la produzione fotovoltaica e il carico elettrico dell’edificio. Successivamente, sulla base delle previsioni e della richiesta pervenuta dal DSO, vengono opportunamente programmati i set point delle pompe di calore e dello storage al fine di rispettare la richiesta di flessibilità. Il BEMS e l’EMS invieranno i set point e controlleranno le attuazioni programmate. Il cuore dello Smart Building è rappresentato, dunque, dall’EMS e dal BEMS che lavorano in sinergia tra loro per ottimizzare i flussi energetici dell’edificio e per fornire il servizio ad esso richiesto facendo uso di tecniche di Machine Learning per elaborare le opportune strategie di gestione.

La flessibilità, il monitoraggio dei consumi e quindi l’erogazione precisa delle risorse necessarie (senza sprechi) può essere una strada verso la decarbonizzazione?

Le fonti rinnovabili, grazie alla loro natura sostenibile e al loro basso impatto ambientale, sono al centro delle strategie di decarbonizzazione. Tuttavia, la loro variabilità richiede sistemi di gestione avanzati, come le tecnologie di accumulo energetico, le reti intelligenti e le soluzioni di demand response, per assicurare stabilità e affidabilità alla rete elettrica. In futuro, quindi, le reti di distribuzione dovranno essere in grado di integrare una maggiore quota di generazione distribuita e di carico (es. veicoli elettrici), di assicurare la partecipazione delle risorse connesse alla rete di distribuzione a servizi di dispacciamento, nonché di utilizzare tali risorse per servizi locali di flessibilità. In tale contesto, un ruolo fondamentale lo avranno anche le infrastrutture ed i diversi ambiti di consumo, compresi dunque gli edifici. Per tale ragione, risulterà centrale per il percorso di transizione energetica la realizzazione di sistemi energetici interconnessi, resilienti e flessibili che superino i tradizionali confini tra domanda e offerta, attraverso l’evoluzione degli strumenti di pianificazione, esercizio, gestione e controllo del sistema energetico nel suo complesso.

Intelligenza collettiva e facciate digitali

In via Valsesia a Milano, c’è un esempio concreto e replicabile di riqualificazione energetica urbana integrata, tecnologica e sostenibile: ha coinvolto 7 edifici per oltre 23mila metri quadri. L’intervento, guidato dalla ditta Teicos, ha portato a una profonda ristrutturazione (deep renovation), migliorando l’efficienza energetica e riducendo consumi ed emissioni. Il progetto è stato possibile grazie a un mix di fondi pubblici, come il bando comunale BE2, e incentivi statali.

Il complesso ha partecipato a tre progetti europei: COLLECTiEF, che utilizza sensori e intelligenza collettiva per gestire consumi e comfort;
ENSNARE, che sperimenta una facciata prefabbricata digitale con impianti integrati; SPICA, che monitora i benefici del progetto sul comfort abitativo.

I dati raccolti mostrano miglioramenti significativi: In estate, temperature interne più basse di 2-5°C anche senza climatizzazione e in inverno, maggiore stabilità termica grazie a una ridotta dispersione del calore.

Il parco scientifico tecnologico di Bolzano

Il NOI Techpark, primo in Europa con certificazione LEED Gold (Neighborhood Development v4), è un polo tecnologico d’eccellenza per l’edilizia sostenibile. Al suo interno si trova il “Black Monolith”, edificio a energia quasi zero dotato di facciate ad alte prestazioni, raffrescamento passivo basato sull’effetto camino e sistemi intelligenti di automazione.

Nei laboratori dell’Università di Bolzano, si sperimentano soluzioni avanzate come il Model Predictive Control (MPC), che integra sensori ambientali e un digital twin per ottimizzare in tempo reale il riscaldamento, la ventilazione e il raffrescamento, anticipando i bisogni energetici in base a meteo e comfort.

Questa tecnologia è stata applicata anche a edifici storici (Villa Franzelin) e si sta estendendo ad altri immobili come l’Istituto Tecnologico di Brunico. Il sistema combina involucri edilizi efficienti, raffrescamento naturale, fonti rinnovabili locali (fotovoltaico, teleriscaldamento, recupero acque) e monitoraggio continuo dei consumi, creando un ecosistema edilizio intelligente e a basse emissioni. Il NOI Techpark si propone come modello di riferimento per la transizione ecologica nell’edilizia, traducendo la ricerca accademica in soluzioni applicabili e scalabili.

The Edge: l’ufficio più sostenibile al mondo

Nel 2009, PLP è stata incaricata di progettare “The Edge”, la sede di Deloitte nel centro direzionale di Amsterdam. L’obiettivo era duplice: unificare i dipendenti in un unico edificio e creare un edificio “smart” per favorire la trasformazione digitale dell’azienda.

Il cuore del progetto è un grande atrio, pensato come un condensatore sociale con ponti e ascensori a vista, attorno al quale si sviluppano uffici disposti ad anfiteatro. Questo spazio, luminoso e aperto, stimola la collaborazione spontanea ed è visibile anche dall’esterno, diventando simbolo della vita interna dell’edificio. Nessuna scrivania è assegnata: i dipendenti possono scegliere dove lavorare tra diverse postazioni (booth, stanze di concentrazione, scrivanie sedute/in piedi, balconi).

Un’app mobile personalizza luce, temperatura e consente di localizzare colleghi e postazioni libere. Una app mobile collega i dipendenti all’edificio per cercare postazioni, parcheggi, regolare luce e temperatura, trovare colleghi e monitorare i consumi; ogni postazione è regolabile tramite app, l’app memorizza preferenze (es. caffè) e monitora l’energia usata; l’edificio segue il sole per ottimizzare luce e risparmio energetico. Ogni facciata ha soluzioni specifiche per ventilazione, ombreggiatura e isolamento. E anche la luce è smart: sistema LED con 30.000 sensori regola automaticamente luce, temperatura e umidità. La gestione dell’intero edificio ha carattere digitale: ogni elemento è connesso per una manutenzione efficiente e automatizzata e l’edificio è in grado di raccoglie dati su energia, abitudini di lavoro e altro, utili per ottimizzare ambienti e processi lavorativi futuri.

The Edge rappresenta una nuova visione dell’ambiente lavorativo, dove architettura e tecnologia sostenibile si integrano. L’edificio ha ottenuto la valutazione di sostenibilità più alta al mondo da parte del Building Research Establishment (BRE).

Siemens e Microsoft per migliorare l’interoperabilità dell’IoT negli edifici

Siemens ha avviato una collaborazione con Microsoft per rendere più facile la gestione e l’uso dei dati generati dagli edifici intelligenti. L’obiettivo è integrare la piattaforma digitale Building X di Siemens con Azure IoT Operations di Microsoft, in modo da permettere una comunicazione più fluida e aperta tra i diversi sistemi presenti negli edifici, come impianti di riscaldamento, ventilazione o climatizzazione.

Questa collaborazione si basa sull’uso di standard aperti, come le descrizioni W3C Thing e OPC UA PubSub, che rendono più semplice collegare e far dialogare dispositivi di marche diverse. In pratica, significa che sarà possibile integrare i sistemi più facilmente e con meno costi, fino all’80% in meno di sforzi per l’integrazione, secondo quanto stimato.

Inoltre, con questo approccio, i dati rilevati dai dispositivi (per esempio temperatura, qualità dell’aria o pressione) potranno essere raccolti e analizzati in modo automatico. Questo aiuterà non solo a migliorare l’efficienza nella gestione di edifici complessi come uffici, data center o università, ma anche a sviluppare soluzioni personalizzate, per esempio per monitorare i consumi energetici o ottimizzare l’uso degli spazi. Un altro vantaggio importante è che l’integrazione dei dispositivi non sarà legata a un unico produttore, ma potrà avvenire in modo aperto e flessibile, proprio grazie all’adozione di standard condivisi a livello industriale.

Sia Siemens che Microsoft fanno parte di enti come il W3C e l’OPC Foundation, che lavorano per promuovere la compatibilità tra sistemi, la sicurezza e il rispetto della privacy. Insieme, le due aziende puntano a migliorare la trasparenza e la disponibilità dei dati, aspetti fondamentali per chi vuole gestire in modo più sostenibile gli edifici e ridurre consumi e impatto ambientale.

Il progetto ecCOMPASS di Paradox Engineering

Il principale campo di applicazione delle soluzioni IoT di Paradox Engineering sono le Smart City, ovvero la digitalizzazione di servizi urbani come l’illuminazione stradale, la gestione dei parcheggi, la raccolta dei rifiuti. Ma Paradox Engineering ha contribuito anche a diversi progetti Smart Building. Tra i più interessanti c’è ecCOMPASS, finanziato dalla Commissione UE nel programma Horizon 2020 e guidato dal Politecnico di Milano. Il progetto prevedeva l’utilizzo di tecnologie smart per monitorare i consumi energetici di alcuni edifici, coinvolgendo le persone in vari modi, tra cui un gioco per i bambini, per incoraggiare comportamenti sostenibili.

Questo progetto mira a sviluppare strumenti digitali innovativi per promuovere il cambiamento comportamentale verso il risparmio energetico negli edifici. Integra la visualizzazione dei dati energetici raccolti da sensori intelligenti, informazioni generate dagli utenti e raccomandazioni collaborative contestuali per il risparmio energetico, il controllo intelligente e incentivi adattivi gamificati.

Paradox Engineering è un’azienda svizzera specializzata in soluzioni tecnologiche per le smart city, l’Internet of Things (IoT) e la gestione intelligente delle infrastrutture urbane.

FAQ Smart building

Che cos’è uno smart building?

Uno smart building è un edificio dotato di tecnologie intelligenti che permettono di gestire in modo automatizzato e ottimizzato energia, sicurezza, comfort e comunicazioni, migliorando l’efficienza e la qualità della vita delle persone che lo usano.

Quali sono le principali tecnologie che cooperano nella gestione dell’approvvigionamento energetio degli smart building?

Gli smart building utilizzano varie tecnologie integrate per gestire in modo efficiente e sostenibile l’energia. Sensori connessi monitorano continuamente condizioni come temperatura e consumi, permettendo di adattare l’uso dell’energia alle reali necessità. Attraverso software di gestione, diversi sistemi dell’edificio come riscaldamento, illuminazione e sicurezza sono controllati in modo automatico e coordinato. Inoltre, questi edifici si collegano alla rete elettrica intelligente per modulare i consumi in base alla disponibilità o ai prezzi dell’energia, contribuendo a un uso più equilibrato delle risorse. Spesso integrano anche fonti rinnovabili come pannelli solari e batterie per produrre e immagazzinare energia localmente, riducendo così la dipendenza da fonti tradizionali. L’intelligenza artificiale aiuta a prevedere i consumi e ottimizzare il funzionamento, mentre sistemi specifici coordinano tutte le fonti e i consumi per massimizzare l’efficienza e ridurre i costi. Infine, protocolli standard garantiscono che i dispositivi di diversi tipi possano comunicare tra loro senza problemi.

Che cos’è il sistema proof-of-concept (PoC)?

È un progetto sperimentale o un prototipo realizzato per verificare la fattibilità tecnica, funzionale o economica di una soluzione innovativa all’interno di un edificio intelligente. Permette di provare sensori, sistemi di automazione, intelligenza artificiale, IoT, in un ambiente controllato prima di un’implementazione su larga scala. Serve a capire se la nuova tecnologia è compatibile con i sistemi di gestione già presenti (es. BMS, HVAC, illuminazione, sicurezza). Fornisce dati concreti su consumi energetici, comfort, manutenzione predittiva, per valutare i benefici economici. E infine, minimizza gli errori e i costi di un’eventuale implementazione completa grazie a test reali su scala ridotta. In pratica, il PoC è un passaggio chiave per validare l’innovazione in modo pratico, misurabile e sicuro prima di investire su larga scala in uno smart building.

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