quadro conoscitivo condiviso orientato alla modellazione delle prestazioni energetiche...

Quadro conoscitivo condiviso orientato alla modellazione delle prestazioni energetiche

in edilizia

INPUT 2010 Potenza, 13 - 15 settembre 2010

Silvia Dalla Costa

Dottorato IUAV in “Nuove Tecnologie & Informazione Territorio e Ambiente” Coord. prof. D. Patassini

Struttura del contributo

Il contributo presenta alcuni elementi e riflessioni relativi ad una tesi di Dottorato IUAV in “Nuove Tecnologie & Informazione Territorio e Ambiente”

1 parte: contesto di riferimento e inquadramento della ricerca

2 parte: esperienze partecipative adottate per la costruzione di conoscenza e consapevolezza sui temi dell’efficienza e del risparmio energetico

3 parte: descrizione della proposta

4 parte: fase sperimentale realizzata nell’ambito della tesi

Silvia Dalla Costa [email protected] 2010 Potenza, 13 - 15 settembre 2010

Obiettivi generali

ObiettivoRiflettere e verificare il contributo delle Nuove Tecnologie per la creazione e gestione di informazione territoriali nell’ambito di esperienze e pratiche partecipative

Ambito ApplicativoPrestazioni energetiche nell’edilizia residenziale a scala locale

Questioni di ricerca a cui si vuole rispondere

Verificare la possibilità di costruire un sistema di conoscenze adatto alla pianificazione energetica a scala locale mediante le recenti evoluzioni tecnologiche e pratiche partecipative


Contesto di riferimento

Le ragioni sono legate:

al tema stesso dell’efficienza energetica e alla sua importanza all’interno delle politiche e azioni a livello nazionale e internazionale

al ruolo e alle responsabilità delle amministrazioni locali in materia energetica e ambientale

Perché ripensare/ridefinire il quadro di conoscenze?



Le ragioni del ritardo

1) La debolezza del quadro di riferimento legislativo a livello nazionale e soprattutto regionale

2) la difficoltà per la Pubblica Amministrazione ad intervenire in un contesto privato e pluriattoriale

3) un grado di informazione e formazione dei settori professionali e dei cittadini non ancora adeguato

4) la sottovalutazione del particolare contesto urbano, ambientale e climatico mediterraneo (Enea 2008).

Il trend dell’efficienza energetica in Italia

Dall’analisi dell’indice ODEX di efficienza energetica per il settore residenziale emerge che nei primi anni 90 c’è stato un rapido miglioramento nella efficienza energetica che è rallentato negli ultimi anni quando il passo Italiano ha mostrato

una velocità più bassa rispetto alla media europea (Enea Eco Building 2007).



Il problema delle informazioni

Un’altra questione non trascurabile è legata alla mancanza di informazioni congrue, capaci di rappresentare il problema alla scala e con il peso adeguato

In un contesto decisionale locale e considerato il ruolo di gestione e pianificazione del territorio che spetta alla Pubblica Amministrazione risulta prioritario avvalersi di dati relativi:

alla qualità degli edifici

alla composizione e alle caratteristiche delle utenze

alle caratteristiche morfologiche e climatiche del contesto



Il problema delle informazioni

Il Rapporto Enea “Energia Ambiente 2008” evidenzia come il consumo per metro quadrato per il riscaldamento delle abitazioni in Italia sia fra i più bassi dei Paesi sviluppati ma che rapportato ai Gradi-Giorno risulta fra i più alti in assoluto.

Cause:il patrimonio edilizio italiano è per la maggior parte costituito da edifici realizzati prima dell’entrate in vigore della legge 373/76

L’età di costruzione dell’edificio ha conseguenze dirette sul suo stato e sull’effettiva possibilità di procedere con interventi di risanamento e riqualificazione energetica

La forma urbana incide sul fabbisogno energetico edilizio (orientamento degli edifici, esposizione solare, adiacenza tra unità edilizie, rapporto tra edificato e spazio non occupato, ecc.)


Approcci alla modellazione

Una proposta di modellazione

Un approccio alla modellazione che tiene conto degli elementi costruttivi (involucro, impianti) e delle utenze, suggerito da alcuni autori (Balsamelli e Corgnati 2007), è quello di lavorare sui metodi di calcolo semplificati utilizzati per la verifica delle prestazioni energetiche finalizzati all’ottenimento della certificazione:una pre-diagnosi energetica che ha il pregio di descrivere le condizioni di tutte le componenti del sistema edificio/impianto (anche se meno le relazioni con il contesto)


Approcci alla modellazione: esempi

EEP Energy and Enviromental Prediction Scuola di Architettura di Cardiff (UK)

Fornisce stime degli usi energetici basandosi sulla metodologia ufficiale UK SAP - Standard Assessment Procedure - calcolo a punteggio adottato per la valutazione dell’efficienza energetica degli edifici e l’ottenimento della certificazione.

Il modello sviluppa una procedura di raccolta delle informazioni basata su un indagine speditiva - drive pass - e sul raggruppamento di edifici con caratteristiche simili in 100 cluster (5 classi di età per 20 tipologie edilizie) per consentire la successiva assegnazione degli edifici ad un gruppo predefinito (Jones e Lannon e Williams 2001).


Approcci alla modellazione: esempi

BEEPS Building Energy and Enviroment System Univ. La Sapienza, Roma

il progetto di ricerca italiano BEEPS ha proposto uno strumento per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici esistenti, attraverso una metodologia semplificata di analisi degli edifici supportata da un database e un web gis.

Il valore aggiunto del progetto Beeps consiste nell’integrazione dei dati fisico-tecnici dell’edificio con un questionario per la valutazione soggettiva della qualità dell’ambiente interno e nella messa in rete del questionario, in modo da fornire uno strumento compilabile e aggiornabile dalle utenze.


Modellazione: il contributo delle NT

Consentono importanti apporti di conoscenza attraverso:

la valorizzazione del patrimonio informativo già in possesso di ogni Pubblica Amministrazione

l’uso di dati provenienti da sensori, come le immagini termografiche

l’uso di sensori e reti di sensori di verifica e controllo degli ambienti interni ed esterni

l’ elaborazione di dati come DTM e DSM derivati da laser scanner per la modellazione dell’edificato e della forma urbana

Nuove Tecnologie per la creazione e gestione di informazione geografica


Modellazione: il contributo del feedback

Il ruolo delle utenze per il raggiungimento della riduzione dei consumi risulta sempre più determinante, la maggior parte degli sprechi energetici in ambito residenziale deriva infatti dall’uso non appropriato dei sistemi di riscaldamento e raffrescamento (Dall’O’ 2007)

L’unione Europea, parallelamente alle azioni e politiche di efficienza, ha fortemente incentivato programmi e azioni partecipate, rivolte ai cittadini o dagli stessi alimentate e orientate ad aumentare il livello di informazione e consapevolezza

Tra queste si evidenzia la pratica del feedback, utilizzata e studiata fin dagli anni ‘70, ma che recentemente ha subito una serie di evoluzioni di senso dovute anche al nuovo ruolo ‘sociale’ della rete e delle Nuove Tecnologie

La pratica della misurazione dei consumi


Modellazione: il contributo del feedback

- Il feedback indiretto: lettura dei consumi elettrici e termici da bolletta

- Il feedback diretto da lettura del contatore

- L’utilizzo di smart meter per la lettura in real time dei consumi elettrici e termici

Classificazione delle modalità di misurazione


Modellazione: il contributo del Feedback

4) Il feedback proattivo, ovvero la misurazione dei consumi monitorata per un medio periodo ed affiancata da altre pratiche partecipative, come:

l’indagine: vedi progetti di monitoraggio dei consumi EUROCO e REMODECE che hanno portato alla realizzazione di un database a livello nazionale sui consumi delle apparecchiature elettriche

Attività formative e informative, dove l’effettiva diminuzione dei consumi è verificabile dalla progressiva lettura del contatore. Il monitoraggio è sostenuto da laboratori ed eventi che attivano confronti e scambio di esperienze tra partecipanti (es. Cambieresti, realizzata a Venezia nel 2005 successivamente esportata in altre realtà urbane)

Classificazione delle modalità di misurazione



Successo: confronto tra consumi storici

Insuccesso: competizione tra utenti

Insuccesso: semplice lettura del contatore (Kw/h)

La recente evoluzione tecnologica dei contatori (smart meter), accompagnata da soluzioni applicative e interfacce orientate alla gestione e visualizzazione dei consumi in tempo reale, ha apportato novità interessanti, sia in termini di controllo dei consumi, che relativamente al ruolo dell’utente all’interno del sistema di mercato, mutando di conseguenza le sue relazioni con gli altri principali attori: le istituzioni e le utilities (Derby, Paragand 2009).

Successo/insuccesso, evoluzione del feedback



L’evoluzione tecnologica e quella partecipativa possono risolvere alcune questioni:

• la discontinuità dell’azione. Una volta conclusi i progetti, parte considerevole dei partecipanti smette di tenere sotto controllo i consumi, riportandoli alla situazione precedente

2) la perdita del patrimonio informativo raccolto. Le campagne di feedback tendono ad avere un rapporto con i dati raccolti fine a se stesso, mentre potrebbero diventare un patrimonio informativo utilizzabile

3) l’interpretazione dei dati astratta dal contesto. Le campagne di misurazione considerano l’utente monitorato come “elemento puntuale”, senza valutare in alcun modo relazioni territoriali e sociali

E se il feedback fosse accompagnato dalle NT e GEOINFO?


Ipotesi di ricerca

La ricerca intende avvalorare l’ipotesi che sia possibile definire e realizzare un quadro conoscitivo orientato a modellare le prestazioni energetiche degli edifici e dei suoi utenti adeguato ad una scala locale, attraverso:

la valorizzazione di risorse informative esistenti di proprietà degli enti pubblici

l’utilizzo di metodi di calcolo adottati per l’ottenimento della certificazione energetica

alcune pratiche partecipative erogate alla popolazione, finalizzate a completare il quadro e parallelamente ad avviare il coinvolgimento in azioni materiali e immateriali di cambiamento

“Indagine intesa come attività cognitiva orientata alla diagnosi-trasformazione di situazioni problematiche e alla definizione-soluzione collettiva di problemi” (Lanzara).


Proposta

Si vuole proporre quindi un quadro conoscitivo che abbia caratteristiche di:

Esaustività: che sia in grado rappresentare tutte le componenti del problema energetico

Trasparenza: comprensibile e condiviso dal maggior numero di persone possibile o quantomeno da tutti gli attori territoriali coinvolti

Continuità: con una struttura e modalità di raccolta delle informazioni che garantiscano un processo ininterrotto dalla fase di analisi alla redazione di piani e programmi


Proposta

E’ di tipo empirico, e si attua attraverso la realizzazione di un esperimento su una popolazione e un territorio campione, avvalendosi di un applicativo esistente per il calcolo degli indicatori di prestazione energetica.

Approccio metodologico

Attori coinvolti

Comune di Monteveglio (BO) e “Monteveglio Città in Transizione”La scelta è ricaduta su un territorio in cui ci fosse una forte presenza di volontariato

ITC-CNRSi utilizza il software di calcolo Docet (Diagnosi e certificazione energetica di edifici residenziali esistenti) realizzato da ITC-CNR ed Enea. Con l’ITC si attua anche l’esperimento della Firma Energetica (feedback proattivo)


[email protected]

Si utilizza un metodo di calcolo standard che viene raffinato, semplificato e replicato per n edifici utilizzando l’informazione raccolta da archivi o dall’indagine

• calcolo delle temperature medie mensili e dei gradi giorno confronto tabelle UNI 10349 con dati più recenti ottenuti da Arpa e interpolati sull’edificio, che tengono conto della quota, dell’escursione termica e della localizzazione

• sostituzione degli abachi di trasmittanza personalizzati (integrazione/sottrazione dagli abachi 11300 nazionali con dati locali ricavati da archivio legge 10/91, interviste professionisti e artigiani locali) e raffinamento valore di trasmittanza

• raffinamento del calcolo degli apporti interni (da valore di default a calcolo delle presenze e apparecchiature rilevate da elaborazioni della banca dati anagrafe e dall’indagine)

• calcolo delle misure e delle esposizione per pareti opache e trasparenti delle zone termiche (operazioni sul cartografia di base degli edifici, algoritmo di generalizzazione e calcolo orientamenti)

• calcolo superfici ostruenti per ogni orientamento (operazioni su modello 3d del terreno e degli edifici)

Esempi di calcolo


L’esperimento

Avvio dell’esperimento

Definizione del modello concettuale del quadro conoscitivo suddiviso in tre sottomoduli:

• il modello dei dati e degli indicatori che risponde ai requisiti di trasparenza ed esaustività

• la componente partecipativa che risponde agli obiettivi di trasparenza ed esaustivit

• le tecnologie (il geodbms in sostanza) che risponde a quelli di esaustività e continuità

La struttura dell’esperimento è divisa in 4 fasi, brevemente riportate a seguire


Fasi dell’esperimento

1 fase

definizione del modello concettuale della banca dati sulle prestazioni, che prevede come oggetto minimo di rilievo l’unità abitativa e identificazione del geodbms

Identificazione della strategia di reperimento delle informazioni

analisi e raccolta delle risorse informative

predisposizione del questionario da erogare alla popolazione campione:• chiede all’utenza informazioni sull’u.a. non reperibili dagli archivi esistenti• modella le presenze delle utenze e le relazioni con i dispositivi elettrici utilizzati • modella le abitudini e i modi d’uso dei dispositivi termici • indaga sulla percezione del problema energetico e sul rapporto tra efficienza e comfort• verifica la volontà o l’interesse da parte dell’utenza ad eseguire azioni di riduzione dei consumi

Il questionario è suddiviso in 4 parti, rispondenti alla struttura della banca dati



2 fase

a) avvio dell’esperimento sul metodo della Firma Energetica con ITC-CNR

Confronto tra la curva di riferimento e i consumi reali: lo scostamento del valore rilevato dalla curva di riferimento evidenzia una possibile disfunzione dell’involucro o dell’impianto analizzato.

temperatura media esterna

Consumi medi settimanali

Curva di rifermento (H)



2 fase

Da febbraio 2010, 23 famiglie registrano e comunicano settimanalmente la lettura dei contatori. Le modalità di comunicazione dei consumi sono lasciate libere ai volontari.

I dati geometrici delle abitazioni sono stati acquisiti presso i volontari e l’ufficio tecnico comunale.

Per la verifica della trasmittanza e dei dati necessari al calcolo di H si è proceduto ad una diagnosi sul campo e alla compilazione del questionario, successivamente proposto alla Frazione di Stiore.

L’esperimento è inoltre servito a validare la procedura di acquisizione e spazializzazione delle temperature medie settimanali tramite interpolazione spaziale dell’inverso della distanza al quadrato - IDW (Inverse Distance Weighted) - con dipendenza lineare dalla quota.



3 fase

Fase dedicata alla somministrazione del questionario

L’area di riferimento è la frazione Stiore, ca. 400 famiglie

Le attività ad oggi realizzate hanno riguardato:

la formazione di un gruppo di volontari per il supporto alla compilazione dei questionari

la predisposizione di un Abaco dei materiali e delle tecniche costruttive locali

l’organizzazione dell’indagine

la realizzazione delle interviste alle famiglie aderenti (attività ancora in corso)



4 fase

L’ultima fase, attualmente in corso di realizzazione, prevede l’elaborazione dei risultati.

Con ITC CNR si è predisposto il report da consegnare ai partecipanti che consiste in: sintesi della diagnosi energetica (indicatori di energia primaria) evidenziazione delle componenti “deboli” (grafico di sensitività docet) sintesi dei risultati ottenibili con gli interventi (classe di energia primaria totale e parziale ) sintesi degli interventi, divisi in:

I) interventi “consistenti” (con i costi e il periodo di ammortamento)II) interventi leggeri o comunque più economiciIII) interventi a costo 0 (cambio abitudini)

Lavorando a scala urbana nelle proposte di intervento sono considerati alcuni vincoli derivati dal DB come quelli di tutela e vicinanza

Discussione pubblica dei risultati per l’avvio delle attività di pianificazione energetica


Conclusioni

Si riconosce la forte componente volontaristica esistente nel contesto dell’esperimento.

Considerate le attività e le problematiche emerse si presume che il modello dei dati possa essere generalizzabile ed attuabile in contesti territoriali analoghi

La strategia di reperimento dati può variare al variare dei dati disponibili


quadro conoscitivo condiviso orientato alla modellazione delle prestazioni energetiche...

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