presented in workshop "Zero-carbons strategies in buildings"- SAIE BARI 2019

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ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
PROGRAM MANAGEMENT OFFICE S.E.A.P.
STRATEGIE DI DECARBONIZZAZIONE DEGLI EDIFICI
La trasformazione del processo edilizio: transizione
energetica , sostenibilita' e intelligenza negli edifici
ing. Pasquale Capezzuto
Presidente Associazione Energy Managers
BARI 2 ottobre 2018
ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
Digitalizzazione del processo edilizio
Transizione energetica
Resilienza urbana all’emergenza climatica
Decarbonizzazione degli edifici
Flessibilita’ ed efficienza
Sostenibilita’
Vivibilita’
Economia circolare in edilizia

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ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
1990-2018 :
1,5 Mln vite umane e 4200 MLd $
2018: +1,8C° su media 1951-1980
Al 2040 Consumi + 38% Emissioni +23%
ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
2040 : + 2,2°C , oggi gia’ + 1,5 %
il processo di decarbonizzazione in Italia, come in Europa, sembra essersi
fermato, -15,92% (1990)

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ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
25 settembre 2015
Agenda Globale per lo sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite
17 Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (Sustainable Development Goals ), articolati in
169 Target da raggiungere entro il 2030.
OPPORTUNITA’ di crescita sostenibile
Green economy
Finanza sostenibile
Criteri E.S.G. (Environment, Society, Governance)
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Obiettivi della COP 21 e COP 24

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ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
L’Europa verso la low carbon economy
Clean Energy for all Europeans
Unione europea dell’Energia
Regolamento UE n. 2018/1999 del Parlamento europeo e del Consiglio dell'11
dicembre 2018 sulla governance dell'Unione dell'energia
Direttiva UE 2018/2001 sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili
Direttiva UE 2018/2002 sull'efficienza energetica che modifica la Direttiva
2012/27/UE Direttiva UE 2018/2001 sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti
rinnovabili
Direttiva (UE) 2018/844 che modifica la direttiva 2010/31/UE sulla prestazione
energetica nell'edilizia e la direttiva 2012/27/UE sull'efficienza energetica (Direttiva
EPBD-Energy Performance of Buildings Directive)
Raccomandazione 2019/786 sulla ristrutturazione degli edifici
Raccomandazione 2019/1019 sull’ammodernamento degli edifici
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Quadro U.E. Energia e Clima
 2018
Nuovo obiettivo riduzione emissioni 40% entro il 2030
Nuovo obiettivo di efficienza energetica al 2030 pari al 32,5%
 Green Deal europeo annunciato dalla prossima Commissione
europea (2019-2024)
Una nuova agenda strategica 2019-2024
“costruire un'Europa verde, equa, sociale e a impatto climatico zero”
Nuovo obiettivo di efficienza energetica al 2030 pari al 32,5%

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Energia e Clima Italia
 Green New Deal italiano nota di aggiornamento al DEF
TRANSIZIONE ECOLOGICA
M.A.T.T.M.
La Strategia di sviluppo a basse emissioni di gas a effetto serra”,
detta anche “Strategia di lungo termine” (con orizzonte temporale al 2050)
L’Italia deve predisporre e inviare alla Commissione europea entro il 1° gennaio
2020, come previsto dall’accordo di Parigi e dalle normative europee.
ECONOMIA CIRCOLARE
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• PUNTI SALIENTI
– Produzione da FER + 30%
– Riduzione dei consumi di energia primaria -43%
– Riduzione emissioni CO2 – 33%
• Grande crescita del fotovoltaico: +30 GW, sia a terra sia sugli edifici
• Riduzione di consumi ed emissioni nel settore residenziale e terziario: -7 Mtep
• Decarbonizzazione dei trasporti: - 8 Mtep di petroliferi, + 2 Mtep di rinnovabili
• Elettrificazione dei consumi: +1,6 Mtep tra trasporti, residenziale e terziario
• Riduzione della dipendenza energetica: dal 77% al 63%
MODIFICA DELLE STRATEGIE DI SVILUPPO URBANO
E DEL PROCESSO PROGETTUALE E COSTRUTTIVO DEGLI EDIFICI
Piano Nazionale Integrato per l’ Energia e il Clima

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ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
La progettazione degli edifici oggi
Modellizzazione semi stazionaria UNI 11300
Calcolo della prestazione energetica secondo i costi ottimali dell’energia
Calcolo in condizioni standard, invariabili nel mese, della prestazione energetica
Obiettivo : minimizzare l’energia primaria prelevata nell’anno
Edifici nZEB
L’edificio costruito e’ conforme al progetto in termini di esecuzione e di
prestazione ?
House digital design Built house
L’uso dell’edificio e le condizioni standard si modificano nel reale utilizzo?
Metodo dinamico orario UNI EN ISO 52016
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Energia elettrica
I.C.T
.
L’utente ? La misura delle prestazioni reali?
L’EDIFICIO REALE
consumo energetico dell’utente reale nelle condizioni reali
scostamento tra modello e realta’
Misura del consumo : bollette ?
Perchè
E il quartiere? Le Reti ? la Citta’ ?

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Comportamento ed esigenze dell’utente
Consapevolezza energetica e ambientale dell’utente
Variazione delle condizioni esterne e interne, sito
Personalizzazione delle condizioni dello spazio utente secondo le preferenze
Interazioni con altri edifici , con la Rete elettrica , connessione digitale con l’esterno
Connessione anche remota con l’utente e interazione
Conoscenza real time dello stato dell’edificio
Appetibilita’sul mercato per gli investitori
Deep renovation edifici esistenti
Benessere e comfort
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LA TRANSIZIONE ENERGETICA
L’Europa è impegnata a realizzare una economia “climaticamente neutra” entro il
2050, riducendo già nel 2030 le emissioni del 55% rispetto al 1990.
Smart energy
Produzione di energia distribuita – digitalizzione dell’energia
Comunita’ energetiche – autoconsumo
Smart metering
Flessibilita’ energetica - Demand response
Smart Grids
Smart Buildings

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SmartSmart BuildingsBuildings
SmartSmart GridGrid
SmartSmart DistrictDistrict
DIGITALIZZAZIONE DELL’ENERGIA
TRANSIZIONE ENERGETICA
Lo Smart building e’ un elemento dell’ecosistema
energetico della Smart City , della SMART ENERGY
The Energy Cloud
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LA TRANSIZIONE ENERGETICA
Alcuni servizi legati alla transizione energetica si stanno progressivamente
diffondendo gia oggi e si caratterizzano per un elevato potenziale di sviluppo
nei prossimi anni grazie al progresso tecnologico e digitale:
• Tecnologie di accumulo dell’energia dei sistemi energetici
• Smart Network Management
• Demand Response
• Sharing Platform
• Home to Grid
• Vehicle-Grid Integration
• Domotica
• Sistemi di sensori

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Strategia di decarbonizzazione
La Direttiva 2018/844
Obiettivi :
ridurre le emissioni di gas a effetto serra di almeno il 40 % entro il 2030 rispetto al
1990
aumentare la quota di consumo di energia da fonti rinnovabili,
Decarbonizzare il parco immobiliare al 2050 – strategia nazionale P.N.I.E.C.
Come?
Forte supporto all'automazione e controllo degli edifici (B.A.C.S.) e al monitoraggio
elettronico
Introduzione su base volontaria dell’«indicatore di predisposizione degli edifici
all’intelligenza» (SRI)
Introduzione di NUOVI obbiettivi paralleli alla realizzazione/ristrutturazione di
edifici energeticamente efficienti:
la I.E.Q. (Qualità dell’Ambiente Interno)
la sicurezza (impianti elettrici , in caso di incendi, antisismica)
le tecnologie intelligenti
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Quanto e’ intelligente l’edificio?
Direttiva n. 844/0218
Smart Readiness Indicator
la capacità tecnologica dell’edificio a interagire con gli occupanti in
una logica demand-response e con le infrastrutture energetiche (a
livello di distretto) al quale l’edificio è connesso

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SMART READY SERVICES
SERVIZI
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 STATO DI 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
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RESILIENZA DELLE CITTA’
Riqualificazione sostenibile degli edifici
Misure specifiche “green”, soppesate anche secondo i criteri di riduzione e gestione
del rischio, propri dell’ingegneria civile e strutturale.
Protocolli di sostenibilita’ urbana
Resilienza urbana
Piani di adattamento e di mitigazione ai cambiamenti climatici
Consumo di suolo
Impermeabilizzazione
Isole di calore
Nature Based Solutions

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Nature Based solutions
Green roofs
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L’edificio Sostenibile – Green building
Sostenibilita’globale dell’edificio nel ciclo di vita
Salubrita’ , Comfort, Indoor Environmental Quality
Risparmio di risorse e uso di materiali sostenibili
Comfort e salute
Progettazione per l’adattabilità, il riutilizzo e la riciclabilità, l’assenza di materiali
pericolosi, una corretta selezione sul sito su cui edificare nel rispetto degli ecosistemi
locali.
Energia elettrica
I.C.T
.
Controlli sul processo edilizio, fatto il progetto e costruito , verifico che il
costruito risponda ai requisiti progettuali e ne misuro la Sostenibilita’
Misura della Sostenibilita’: protocolli LEED GBC, BREEMA , ITACA , Casaclima
Verifica della conformita’ al progetto (ITACA)
Attestato di sostenibilita’ I.T.A.C.A.
Sustainability evaluation del progetto

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Benessere ambientale I.E.Q. interno e esterno
benessere/bellezza/salute
Citylife Milano
BENESSERE EMOZIONALE
Direttiva 844/2018 : health, comfort, indoor air quality and indoor climate
conditions
ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
TRENDS
NUOVE TECNOLOGIE
Advanced smart materials :
Solar walls
Smart skin envelope
Involucri adattivi e dinamici
Materiali nanotecnologici , bioecologici , a cambiamento di fase
e fotocatalitici
Smart windows
Breathablewall
Impiantistica evoluta
(domotica, buildings automation, pompe di calore , F.E.R.)

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Digital construction
B.I.M. B.E.M.S.
DIGITALIZZAZIONE DEL PROCESSO EDILIZIO
Modern Method of
Construction off site
Realta’ virtuale
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Il BIM e il Digital twin
Il BIM è un metodo di progettazione collaborativo che promuove la condivisione di dati
Un unico modello con le informazioni utili in ogni fase della progettazione: quella architettonica,
strutturale, impiantistica, energetica e gestionale.
Digital twin , simulazione e previsione dei comportamenti e prestazioni dell’edificio
“rappresentazione digitale di caratteristiche fisiche e funzionali di un oggetto”.
Il BIM quindi non è un prodotto né un software ma un “contenitore di informazioni
sull’edificio” in cui inserire dati grafici (come i disegni) e degli specifici attributi tecnici
(come schede tecniche e caratteristiche) anche relativi al ciclo di vita previsto.
Fruizione (utente)
Funzionamento (prestazioni)
B.I.M.
Digital twin
Progettazione

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ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
Modellazione dinamica
Strumenti più evoluti in grado di apprezzare:
- le condizioni di occupazione degli ambienti (orari e calendari, carichi interni),
- le variazioni climatiche giornaliere (inclusa la radiazione del sole e la sua direzione) e
la conseguente reazione dell’edificio (compresa la sua inerzia termica, ovvero la
capacità di attenuare e ritardare le sollecitazioni esterne)
Lo scostamento tra previsioni e realtà diviene inaccettabile, specie in presenza di
occupazione discontinua, di regime estivo, di sistemi passivi e/o di interazione
significativa con la fonte solare.
Valutare preventivamente gli effetti energetico-ambientali ed economici delle scelte
progettuali, affinarle e orientarle al target voluto, prevedendo altresì i livelli di comfort
attesi ed evitando inopportune situazioni di sovradimensionamento.
Ottimizzare l’insieme delle strategie da impiegare: isolamento e massa dell’involucro,
dimensioni/posizione delle finestrature, sfruttamento/schermatura della radiazione
solare, uso di fonti rinnovabili e fossili, ventilazione degli ambienti.
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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
Edificio digitale
Twin cibernetico
flussi di energia e di dati
B.M.S.
Intelligent
devices
Digital twin

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L’edificio e la Smart City
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Smart Buildings : l’edificio che si modifica nell’utilizzo , che
interagisce
SOSTENIBILITA’TECNOLOGIE SMARTNESS
L’edificio comunica con altri edifici, con la Rete , con le utilities, con le unita’ di
storage, con l’occupante, con gli smart IoT devices.

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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
SMART BUILDINGS CONNECTED BY
A SMART GRID
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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”
Sistemi di accumulo elettrochimico e accumulo in energia termica
dell’energia fotovoltaica prodotta
V2Grid

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Impianto a pompe di calore centralizzato
Un’unica fornitura di energia elettrica
Autoproduzione di energia elettrica
Accumulo di energia elettrica e termica
Controllo carichi e produzione
V.M.C. comfort e benessere
e-mobility
Connettivita’
Flessibilita’ energetica e consapevolezza
Monitoraggio e contabilizzazione dei
consumi energetici di abitazione
GESTORE DEI CONTRATTI -
AGGREGATORE
GESTORE ENERGETICO di edificio
Contesto urbano
Sostenibilita’
L’edificio a vettore elettrico
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Lo Smart District
Mauro Annunziato ENEA
MICROGRID
Produzione energia di
distretto
Comunita’ energetiche

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Le nuove tecnologie intelligenti – la connettivita’ – l’informazione
Smart IoT devices
Utente consapevole
Sensing , Reasoning , Acting , Interacting (C.Ratti)
real time control
Interoperabilità degli edifici con le reti elettriche, le reti di teleriscaldamento e le
infrastrutture di mobilità elettrica, ottimizzazione di comunicazione, controllo e
trasmissione di dati e segnali
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Smart Buildings – I.o.T.
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 .
Utente consapevole

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A.I. e Smart Buildings
“ Energia dove e quando serve “ – Profiling Building predictive model
Office 3.0 Carlo Ratti “bolla personalizzata”
Space work management
Informazioni dall’edificio e dall’esterno - Conoscenza
Deep learning : predizione del carico e controllo dell’energia dalla rete, dallo
storage, energia autoprodotta per ottimizzare i consumi - I.B.M.S.
ing. Pasquale Capezzuto BARI 24 ottobre 2019
Il futuro prossimo......
Learning Building l’edificio che impara il comportamento e i bisogni
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

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Grazie
associata ad
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