Smart building: cos’è, vantaggi e un esempio di edificio intelligente

Nuove tecnologie e building automation stanno consentendo l’evoluzione degli edifici in smart building. Vediamo cosa si intende per smart building, quali sono i vantaggi e come sia possibile rendere gli edifici intelligenti grazie ad una gestione automatizzata degli impianti da remoto attraverso piattaforme BIM IoT.

Gestione dei sistemi tecnologici di uno smart building

Cos’è lo smart building?

Uno smart building o edificio intelligente è una struttura che utilizza tecnologie avanzate, sensori e sistemi di controllo per migliorare l’efficienza energetica, il comfort e la sicurezza degli occupanti. Questi edifici sono progettati per essere connessi, integrati e interattivi, permettendo una gestione ottimizzata delle risorse e una migliore qualità della vita per gli utenti.

Visualizzazione dei dati dei sensori sul modello 3D di uno smart building

Smart building esempi

Alcuni esempi di smart building includono grattacieli con facciate intelligenti che regolano automaticamente la luce e il calore in base alle condizioni meteorologiche esterne, edifici con sistemi di riscaldamento e raffreddamento che si adattano alle esigenze degli occupanti e strutture con impianti di illuminazione che si auto-regolano in base alla presenza e all’attività delle persone.

Caratteristiche degli edifici intelligenti

Gli edifici intelligenti possono includere una vasta gamma di tecnologie e soluzioni, tra cui:

• sensori e dispositivi IoT (Internet of Things) per il monitoraggio e il controllo in tempo reale delle condizioni ambientali;
• sistemi di gestione dell’energia per ridurre i consumi e le emissioni di CO2;
• automazione delle funzioni di sicurezza, come telecamere di sorveglianza e sistemi di accesso;
• integrazione con reti intelligenti per la gestione distribuita dell’energia e la partecipazione a programmi di demand response;
• soluzioni di mobilità sostenibile, come stazioni di ricarica per veicoli elettrici e infrastrutture per la condivisione di biciclette.

Smart building: 5 vantaggi degli edifici intelligenti

Gli smart building offrono numerosi vantaggi rispetto alle costruzioni tradizionali:

• maggiore efficienza energetica: grazie all’uso di sensori, dispositivi IoT e sistemi di controllo avanzati, gli smart building possono ridurre significativamente il consumo energetico e le emissioni di CO2;
• comfort e benessere degli occupanti: un ambiente ben controllato e personalizzato può migliorare la qualità dell’aria, la temperatura e l’illuminazione, contribuendo al benessere fisico e psicologico degli utenti;
• riduzione dei costi operativi: l’automazione e l’ottimizzazione delle funzioni di gestione dell’edificio possono ridurre i costi di manutenzione, energia e risorse umane;
• sicurezza e protezione: sistemi di sicurezza integrati e automatizzati possono migliorare la protezione degli occupanti e delle proprietà;
• sostenibilità ambientale: attraverso l’uso di materiali e tecnologie ecocompatibili, gli smart building possono contribuire a ridurre l’impatto ambientale e promuovere la sostenibilità a lungo termine.

Un edificio intelligente infatti può essere completamente gestito da remoto grazie all’utilizzo di piattaforme BIM IoT che consentono, ad esempio, di:

• gestire la videosorveglianza e i sistemi antintrusione;
• regolare i sistemi di oscuramento (frangisole, persiane, ecc.) in base alle condizioni di luce naturale;
• controllare la climatizzazione interna (caldo, freddo, umidità, ecc.) in relazione alla temperatura esterna;
• gestire l’accensione delle luci e degli elettrodomestici secondo le esigenze dei fruitori;
• rilevare incendi e allarmi;
• controllare la qualità dell’aria indoor;
• ecc.

Cosa sono i sistemi di building automation e i BMS (Building Management System)?

I sistemi di building automation sono un insieme di tecnologie e dispositivi che permettono il controllo centralizzato e automatizzato degli impianti e delle funzioni di un edificio. Questi sistemi sono spesso integrati in un BMS (Building Management System), una piattaforma software che consente agli operatori e ai responsabili di monitorare, gestire e ottimizzare il funzionamento dell’edificio.
Il BMS può includere funzioni come il controllo dell’illuminazione, del riscaldamento, del condizionamento d’aria, della ventilazione, dell’energia elettrica, dei sistemi di sicurezza e delle reti di comunicazione. Grazie all’integrazione di queste funzioni, il BMS permette di migliorare l’efficienza energetica, ridurre i costi operativi e garantire un ambiente confortevole e sicuro per gli occupanti.

Attualmente, con una piattaforma per il controllo dei dispositivi IoT è possibile gestire tutta la sensoristica e i sistemi di building automation, direttamente dal digital twin dell’edificio. In pratica il modello 3D costituirà il gemello digitale dell’edificio reale e si comporterà come un sistema dinamico che reagisce in tempo reale agli eventi generati dai dispositivi IoT.

I dati registrati dai sensori vengono inviati in tempo reale all’applicazione che li acquisisce, li analizza e li mostra direttamente sul modello 3D BIM.

In questo modo, il modello BIM si configura come un modello dinamico che si aggiorna cambiando le sue caratteristiche in base ai dati trasmessi da ciascun sensore.

Le modifiche in real-time facilitano il controllo ed il monitoraggio anche di edifici grandi e complessi.

Gestire il modello reale grazie al suo gemello virtuale con usBIM.IoT

Smart building e BMS: un caso pratico

Un esempio di implementazione di uno smart building è l’integrazione tra il sistema di gestione dell’edificio (BMS) EcoStruxure di Schneider Electric e la piattaforma usBIM di ACCA software. Questa soluzione consente agli operatori di monitorare e controllare in tempo reale il funzionamento dell’edificio, ottimizzando l’uso delle risorse e migliorando il comfort degli occupanti. Inoltre, grazie all’interfaccia user-friendly di usBIM, è possibile accedere a tutte le informazioni relative all’edificio in modo semplice e intuitivo.

L’integrazione tra la piattaforma usBIM e il BMS di Schneider Electric realizza il vero digital twin dell’opera e permette il controllo di tutti i suoi sistemi tecnologici (clima, distribuzione elettrica, quadri di piano, illuminazione, ecc.). Tutti gli impianti sono integrati in una piattaforma comune che massimizza il confort e l’efficienza dell’edificio, trasformandolo in un vero e proprio smart building.

L’integrazione tra le due piattaforme offre ai gestori, ai proprietari e agli occupanti della struttura, tutti gli strumenti di cui hanno bisogno per monitorare e gestire i loro edifici. Grazie ad un’interfaccia di tipo visivo è possibile controllare con facilità tutti i sistemi tecnologici. Ad esempio i vani del modello 3D dell’edificio si colorano in modo da comunicare se la temperatura dell’ambiente è troppo calda o fredda oppure se i livelli di luminosità siano congrui all’attività da svolgere. Interagire con il sistema è semplicissimo e basta un comune smartphone o tablet per regolare i valori desiderati e verificare il confort ambientale.

L’interazione con l’edificio può anche prevedere la possibilità di prenotare una sala riunioni presente nella struttura per una determinata data ed avere il controllo completo dei parametri che regolano il confort di quel determinato ambiente.

Video

Vediamo un breve video che mostra l’implementazione di uno smart building attraverso l’integrazione tra il sistema di gestione dell’edificio (BMS) di Schneider Electric e la piattaforma usBIM.

Il futuro degli smart building

Il futuro degli edifici intelligenti è estremamente promettente. Con l’evoluzione delle tecnologie e l’aumento della consapevolezza sull’importanza della sostenibilità e dell’efficienza energetica, è probabile che vedremo una crescita significativa nel numero di smart building costruiti e ristrutturati. Inoltre, l’integrazione di intelligenza artificiale, machine learning e blockchain potrebbe portare a nuovi livelli di automazione, personalizzazione e sicurezza nelle costruzioni del futuro.
Alcune tendenze emergenti nel settore degli smart building includono:

• edifici a impatto ambientale quasi nullo (nZEB): strutture progettate per ridurre al minimo il consumo energetico e le emissioni di CO2, utilizzando fonti di energia rinnovabile e tecniche di costruzione sostenibile;
• costruzioni adattive e resilienti: edifici progettati per adattarsi alle mutevoli condizioni climatiche, sociali ed economiche, garantendo al contempo la sicurezza e il benessere degli occupanti;
• integrazione tra smart building e smart cities: la connessione e l’interazione tra gli edifici intelligenti e le infrastrutture urbane potrebbero permettere una gestione più efficiente delle risorse e una migliore qualità della vita per i cittadini.

L’integrazione tra BIM e IoT per la gestione avanzata degli edifici: il caso studio usBIM.IoT e Schneider Electric

L’evoluzione tecnologica nel settore delle costruzioni trova la sua massima espressione quando la ricerca accademica e l’innovazione industriale si fondono per ridefinire i confini della gestione immobiliare.

Questo caso studio nasce proprio dalla sinergia strategica tra tre attori di primo piano:

• ACCA software, azienda pioniera nello sviluppo della piattaforma openBIM usBIM.IoT, capace di far dialogare in tempo reale i modelli geometrici tridimensionali e i sensori intelligenti;
• Schneider Electric, multinazionale leader nella trasformazione digitale dell’energia e dell’automazione, che ha integrato nel sistema le potenzialità di supervisione del proprio BMS EcoStruxure Building Operation;
• Università degli Studi di Roma “La Sapienza”, l’istituzione d’eccellenza che ha ospitato la sperimentazione sul campo all’interno del proprio dipartimento e laboratorio.

Insieme, queste realtà dimostrano come l’unione tra software avanzato, automazione di ultima generazione e ricerca scientifica possa tradurre il concetto teorico di Digital Twin in una realtà operativa e rivoluzionaria per l’edilizia moderna.

Lo smart building significato e la rivoluzione delle piattaforme openBIM

La digitalizzazione del settore delle costruzioni ha reso lo smart building una realtà tangibile ed essenziale per il futuro dell’architettura. Se vogliamo analizzare lo smart building significato più profondo, parliamo di una struttura che impiega sensori avanzati, automazione e sistemi di controllo integrati per massimizzare l’efficienza energetica, la sicurezza e il benessere degli occupanti. Oggi, questa visione compie un salto di qualità decisivo grazie ai sistemi di smart buildings iot, in cui i dati provenienti dal mondo fisico si fondono in tempo reale con i modelli digitali tridimensionali. Un esempio perfetto è rappresentato dalla soluzione openBIM usBIM.IoT di ACCA software, che consente di connettere direttamente il modello IFC con i dispositivi IoT presenti sul campo. Attraverso un’interfaccia intuitiva, l’utente visualizza a sinistra il modello 3D dell’opera e a destra una serie di widget grafici collegati biunivocamente a specifiche entità IFC (come IFCSensor, IFCProxy o IFCSpace), monitorando i flussi di dati in tempo reale.

Il controllo bidirezionale e l’evoluzione dello smart building design.

L’integrazione di questa piattaforma con un Building Management System (BMS) d’eccellenza, come EcoStruxure Building Operation di Schneider Electric, eleva l’approccio allo smart building design a un livello superiore. Non si tratta, infatti, di una semplice visualizzazione passiva delle metriche: il sistema abilita un’interazione bidirezionale e dinamica tra il modello e i dispositivi fisici. Agendo direttamente sui widget della dashboard (anche da smartphone o tablet grazie a interfacce responsive), l’operatore può inviare comandi reali, come l’accensione o lo spegnimento di un punto luce o la regolazione di un termostato. Questa azione si riflette immediatamente nel modello virtuale attraverso una variazione cromatica degli elementi (ad esempio, le luci che da bianche diventano gialle). Allo stesso modo, se un utente interviene sull’interruttore fisico nel mondo reale, l’informazione si ribalta all’istante sul modello 3D, concretizzando il concetto di vero e proprio Digital Twin dell’opera.

Casi d’uso reali e smart building esempi di successo

L’efficacia e la versatilità di questo ecosistema emergono chiaramente analizzando scenari applicativi concreti come il caso del monitoraggio residenziale a tre unità e del progetto di ricerca dell’università La Sapienza.

Monitoraggio residenziale a tre unità – in questa applicazione l’attenzione si è concentrata su temperatura, umidità e consumi elettrici. Il colore dei vani (IFCSpace) varia automaticamente secondo una scala cromatica predefinita (dal giallo per le temperature più basse fino al rosso acceso per quelle più elevate) consentendo il monitoraggio visivo immediato e l’invio di comandi diretti ai termostati fisici tramite il BMS;

Progetto di ricerca dell’Università La Sapienza – premiato ai BuildingSmart Awards, questo lavoro di tesi ha visto la modellazione e l’interfaccia IoT dell’intero dipartimento e dei laboratori in cui opera il Prof. Martirano. Nel gemello digitale, gli interruttori del quadro elettrico cambiano colore in tempo reale a seconda dello stato reale (verde se aperti, rosso se chiusi), consentendo anche la gestione remota delle prese comandate e il controllo istantaneo della potenza assorbita.

Scalabilità, data analysis e il futuro degli smart buildings

La forza di questa architettura risiede nella sua totale apertura e flessibilità, supportando i principali protocolli standard di mercato (come ModBus, MQTT, KNX, BACnet e ZigBee). Ciò permette al sistema di scalare con facilità da singole abitazioni private fino a grandi centri commerciali, gestendo in modo impeccabile da pochi sensori a migliaia di dispositivi IoT. Oltre alla gestione in tempo reale di impianti HVAC, videosorveglianza, illuminazione o dei consumi di impianti fotovoltaici ed eolici, la piattaforma consente l’archiviazione storica dei dati. Attraverso l’applicazione di algoritmi di Machine Learning e Intelligenza Artificiale, diventa possibile effettuare analisi predittive avanzate per ottimizzare i consumi ed efficientare le attività di Facility Management, delineando la rotta per gli smart buildings del futuro.

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Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/smart-building-esempio-pratico/