Il monitoraggio e l'analisi delle prestazioni degli edifici | Architetto.info

Il monitoraggio e l’analisi delle prestazioni degli edifici

È di primaria importanza verificare se gli edifici sia nuovi che riqualificati abbiano raggiunto i livelli di comfort e i consumi previsti in fase di progettazione. Vi raccontiamo perché attraverso un caso pratico

Underfloor Heating

‘Avrò muffa in casa?’, ‘Fa troppo caldo’, ‘Fa troppo freddo’, ‘l’umidità è elevatissima’, ‘E’ troppo secco’, ‘Come posso ridurre i miei consumi’, ‘Vorrei aumentare il comfort della mia casa’. Ecco alcune domande e affermazioni che, sempre più frequentemente, occupanti e progettisti si trovano ad affrontare. Diverse sono le strategie per dare una risposta, queste vengono descritte di seguito.

Perché monitorare?
Se gli occupanti richiedono sempre più elevate prestazioni agli edifici, è essenziale prevedere controlli e verifiche per confrontare i risultati con valori di riferimento e con i valori definiti durante la progettazione. Nel corso degli ultimi anni si è avuta, nel campo dei controllo delle condizioni ambientali all’interno degli edifici, una rilevante crescita delle esigenze dell’utenza, da una parte, e dell’offerta di soluzioni disponibili sul mercato, dall’altra.

Il monitoraggio di un edificio e dei sistemi impiantistici consiste nella raccolta, elaborazione e interpretazione di informazioni quantitative e qualitative sulla sua caratterizzazione e sul suo funzionamento.

Tre sono i temi oggetto di monitoraggi ed analisi negli edifici:
L’ambiente interno
L’involucro
I sistemi impiantistici.

Le ragioni che inducono a monitorare possono essere diverse, ma anche concomitanti: valutazione complessiva della congruità dei consumi energetici stimati in fase di progettazione, analisi delle condizioni funzionali e ambientali, valutazione del contributo di fonti rinnovabili di energia, determinazione delle prestazioni di elementi di involucro ecc.

Le grandezze da considerare possono essere numerose: temperature, umidità, illuminamento, rumore, potenze termiche ed elettriche, quantità di energia, velocità, portate e molte altre ancora.

Uno degli obiettivi iniziali nella definizione del monitoraggio è quello di districarsi nell’enorme quantità di sistemi, apparecchiature e sensori utilizzabili ai fini di cui si tratta e a tal proposito i problemi fondamentali possono così sintetizzarsi: adeguata precisione della strumentazione e dei sensori per conseguire risultati positivi, previsione dei necessari inserimenti già a livello progettuale, valutazione del rapporto costo-benefici delle soluzioni adottate.

Le strategie per la valutazione degli edifici
Le strategie principali per la valutazione degli edifici sono essenzialmente due: misurare i parametri fisici che caratterizzano l’ambiente e coinvolgere direttamente gli occupanti chiedendo loro di valutare la qualità dell’ambiente interno, di dare una loro opinione sui sistemi impiantistici, sulla struttura edilizia e sul relativo funzionamento. Queste due tipologie di analisi si differenziano in:
Analisi strumentali (Analisi mediante datalogger, centraline microclimatiche, analizzatori, strumentazioni specifiche)
Analisi soggettive (Analisi mediante questionari: valutazione dell’edificio attraverso interviste alle persone che lo occupano)

I due approcci presentano vantaggi e limitazioni in funzione delle caratteristiche dell’indagine. L’integrazione di misure strumentali con analisi soggettive (interviste e questionari) può migliorare la qualità dei risultati dell’analisi in quanto si tengono in considerazioni aspetti riguardanti momenti pregressi della vita dell’edificio che spesso non emergono dal monitoraggio.

Le indagini soggettive possono inoltre essere la base per la valutazione del protocollo di misura delle analisi strumentali: eventuali discomfort o malfunzionamenti dichiarati dagli occupanti saranno indagati approfonditamente evitando un’analisi generale spesso più onerosa in termini di tempo ed economici.

Un esempio di analisi integrata: il Teatro Cristallo di Bolzano
Viene di seguito descritto un esempio applicativo di analisi di un edificio con diverse destinazioni d’uso: uffici, bar e teatro situato a Bolzano.

Peretti_klimahouse_Figura_2

La struttura del Teatro Cristallo

Nel 2013 il Teatro Cristallo ha avviato un’attività di monitoraggio e analisi per migliorare le prestazioni energetiche e il comfort della sala e degli uffici annessi. L’analisi aveva come obiettivo la riduzione dei consumi e l’aumento del comfort indoor negli uffici, nel foyer e nel teatro, che presentano problematiche diverse.

Per caratterizzare il sistema edificio-impianto è stata svolta un’analisi termografica della struttura quali teatro, uffici e ambienti di servizio, finalizzata all’individuazione dei ponti termici (nella parte esterna della struttura) e alla verifica del sistema radiante a pavimento nella parte interna. All’analisi termografica è stato associato un monitoraggio in continuo delle temperature e dell’umidità relativa nel teatro e negli uffici. Un’approfondita analisi del sistema impiantistico e del sistema di gestione e regolazione è stata la base delle proposte di modifica degli impianti.

Contemporaneamente sono stati analizzati i consumi (elettrici e di metano) pregressi, al fine di valutare il risparmio ottenibile al variare delle proposte impiantistiche e di involucro. Sulla base dei dati ottenuti dal monitoraggio sono stati studiati i possibili interventi di riqualificazione, alcuni dei quali sono stati eseguiti tra il 2014 e il 2015.

Peretti_klimahouse_Figura_3

Sala del Teatro Cristallo

Le problematiche e le lamentele
Per climatizzare la sala del teatro è presente un sistema di ventilazione meccanica controllata che provvede al ricambio di aria e alla climatizzazione dell’ambiente. Gli uffici non erano dotati di sistema di regolazione della temperatura indoor, che attualmente viene gestita in base alla temperatura di mandata del sistema radiante. La stessa problematica viene riscontrata anche nel foyer, nel quale, durante i periodi di affollamento (prima e dopo gli spettacoli) sono stati lamentati discomfort. La sala viene utilizzata sia nel periodo invernale che in quello estivo. In quest’ultimo sono state evidenziate alcune problematiche in caso di grande affluenza del pubblico: il sistema di ventilazione non riesce a bilanciare l’aumento dei carichi interni, creando così discomfort.

I monitoraggi e le analisi
Per capire approfonditamente dove si nascondevano gli sprechi energetici e come incrementare il comfort è stato analizzato il Teatro attraverso le seguenti metodologie di indagine:
▪ Analisi termografica della struttura esterna
▪ Analisi termografica dei sistemi radianti
▪ Monitoraggio delle temperature e dell’umidità
▪ Analisi dei consumi elettrici e di gas
▪ Analisi della qualità della luce negli ambienti interni
▪ Interviste e indagini sui discomfort.
È riportato di seguito un estratto dei risultati del monitoraggio degli ambienti interni: l’analisi termografica e il monitoraggio degli ambienti interni.

Peretti_klimahouse_Figura_4

Termografie interni ed esterni degli uffici e della sala del Teatro

Utilizzando i datalogger sono state registrate le temperature dell’aria e l’umidità relativa nel teatro e negli uffici, come riportato in Figura 4:

Peretti_klimahouse_Figura_5

Collocazione datalogger negli uffici al primo piano

Nei due grafici sono rappresentati gli andamenti delle temperatura dell’aria e dell’umidità relativa interna ed esterna durante l’inverno del 2014. Dall’analisi è emerso che la temperatura negli uffici è troppo alta rispetto al valore di set-point (20°C), mentre l’umidità relativa risulta troppo bassa (inferiore al 40% per diversi periodi).

Peretti_klimahouse_Figura_6

Temperatura dell’aria interna (in azzurro) ed esterna (in verde) nel Teatro Cristallo

Peretti_klimahouse_Figura_7

Umidità relativa dell’aria interna (in rosso) ed esterna (in blu) nel Teatro Cristallo

Gli interventi di riqualificazione
Basandosi sui risultati delle analisi (strumentali e soggettive) sono stati individuati diversi scenari di riqualificazione. Questi sono stati classificati in ordine di priorità e di costo di intervento.

Di seguito sono riassunti gli interventi di riqualificazione scelti:
• Installazione sistema di regolazione avanzato per i sistemi radianti negli uffici
• Installazione pellicole esterne sulle vetrate per ridurre l’abbagliamento e la radiazione solare incidente
• Installazione di un sistema di ventilazione e di raffrescamento nel foyer
• Aggiornamento dell’illuminazione nella sala del Teatro e nelle zone comuni

Per agire sul comfort degli uffici e permettere agli utenti di gestire le temperatura interne è stato installato un innovativo sistema di regolazione dell’impianto radiante, rappresentato in figura.

Peretti_klimahouse_Figura_8

Sistema innovativo di regolazione del sistema radiante (Fonte: Eurotherm)

In Figura 9 è rappresentato un collettore prima e dopo la sua riqualificazione. Insieme all’innovativo sistema di regolazione gli interventi hanno determinato una riduzione dei consumi e un notevole aumento del comfort. Inoltre, fornire agli occupanti la possibilità di gestione permette di adeguare in autonomia i paramenti degli ambienti interni, evitando così sprechi di energia.

Peretti_klimahouse_Figura_9

Riqualificazione dei collettori del sistema radiante (a sinistra prima dell’intervento, a destra dopo l’intervento)

Oltre ai consumi degli edifici parametri di fondamentale importanza sono il comfort, il benessere e la salute degli occupanti. Questi devono essere indagati e conosciuti a fondo per poter essere migliorati. Obiettivo principale delle analisi sarà quindi la determinazione delle strategie per aumentare il comfort termico e, parallelamente, ridurre i consumi di energia durante tutto l’arco dell’anno.

Solo attraverso conoscenze approfondite delle strutture e dell’utilizzo da parte degli utenti è possibile orientare le scelte di miglioramento. Al fine di svolgere un’accurata analisi è necessario fissare con precisione gli obiettivi e le metodologie di indagine.

Tra i molti eventi in calendario a Klimahouse 2016, ci sarà anche la presentazione del volume “Monitorare per migliorare”, dell’ing. Clara Peretti (edito da Utet Scienze Tecniche). Il volume sarà presentato allo stand dell’Agenzia CasaClima (Settore AB, stand – A04/30) giovedì il 28/01/2016 alle ore 12:00. Per conoscere di più su tutti gli eventi di Klimahouse 2016, visita il nostro speciale.

Copyright © - Riproduzione riservata
L'autore
Il monitoraggio e l’analisi delle prestazioni degli edifici Architetto.info