Esistente energivoro: il comportamento degli occupanti

I ricercatori che operano nell’ambito dell’International Energy Agency (IEA) sul tema “Total energy use in buildings - Analysis and evaluation methods” (Energy Conservation in Buildings and Community Systems Programme - Annex 53) stanno operando con l’intento di identificare i fattori che influenzano gli usi finali dell’energia all’interno degli edifici, nella convinzione che “One of the most significant barriers for achieving the goal of substantially improving energy efficiency of buildings is the lack of knowledge about the factors determining the energy use…..There is often a significant discrepancy between the designed and the real total energy use in buildings. The reasons for this discrepancy are generally poorly understood, and often have more to do with the role of human behavior than the building design” (dal documento costitutivo dell’Annex 53). (Uno degli ostacoli più importanti che si frappone all’ottenimento dell’obiettivo dell’efficienza energetica dell’edificio è la carenza di conoscenze dei fattori che determinano l’uso dell’energia. … Questo rappresenta spesso un significativo sfasamento tra il progetto e l’utilizzo reale dell’energia negli edifici. I motivi di questo sfasamento sono di difficile comprensione e spesso hanno più a che fare con il comportamento umano che con il progetto dell’edificio. Ndr)
Lo schema illustra il ragionamento relativo all’identificazione dei flussi energetici che interessano l’edificio:
in tale schema si distinguono l’energia fornita all’edificio Eb, quella fornita al sistema impiantistico proprio dell’edificio Et e quella corrispondente alla trasformazione delle fonti energetiche primarie Ed. Il rapporto fra l’energia fornita all’edificio Eb e quella fornita al sistema impiantistico dell’edificio Et è condizionato dall’efficienza delle conversioni energetiche fra le differenti forme di energia e, nello schema proposto, dalla presenza o meno di sistemi per lo sfruttamento delle fonti energetiche alternative. Mentre il rapporto fra l’energia fornita al sistema impiantistico Et e quella primaria Ed è condizionato dalle assunzioni che vengono fatte a livello nazionale in merito all’efficienza energetica della produzione di energia elettrica e calore. In Italia, ad esempio, si assume che 1 kWh elettrico equivale a 2,18 kWh di energia primaria.
L’energia Eb corrisponde all’energia richiesta dall’occupante dell’edificio disaggregata per usi finali: climatizzazione invernale ed estiva, produzione di acqua calda sanitaria, usi elettrici obbligati (ad esempio, l’illuminazione), alimentazione dei sistemi ausiliari (ad esempio, pompe e ventilatori), alimentazione dei sistemi di trasporto interno (ad esempio, gli ascensori), usi di cucina ecc. Il contenimento di tale domanda di energia avviene, prima di tutto, andando a individuare tutti i fattori che condizionano gli usi finali e correlando ad essi i comportamenti degli occupanti.
Sono stati individuati sei gruppi di fattori: il clima; le caratteristiche dell’edificio; le caratteristiche dei sistemi impiantistici (impianti interni e sistemi energetici) ; il livello di qualità dell’ambiente interno richiesto; il comportamento dell’occupante; le modalità di conduzione e manutenzione dei sistemi impiantistici. I fattori contenuti nelle caratteristiche dell’edificio e nelle caratteristiche dei sistemi impiantistici (impianti interni e sistemi energetici) sono ben noti: la trasmittanza termica dell’involucro edilizio, opaco e trasparente e il suo grado di protezione solare; il tasso di ricambio d’aria e le modalità di ventilazione; l’efficienza energetica dei generatori di calore, dei gruppi frigoriferi e dei produttori di acqua calda sanitaria; l’efficienza luminosa degli apparecchi illuminanti; l’impiego di elettrodomestici e macchine per ufficio a basso consumo. Su di essi si sono finora concentrate tutte le politiche intese a ridurre i consumi energetici, essendo elementi oggetto di processi di diagnosi, certificazione e riqualificazione energetica.
Peraltro la loro influenza è facilmente valutabile utilizzando un approccio deterministico che fa uso dei modelli fisico matematici che descrivono il comportamento energetico di un sistema edificio-impianti in condizioni standard. È a tutti nota, per esempio, l’influenza che hanno sui consumi energetici per climatizzazione invernale la rigidità del clima (espressa dal valore dei gradi giorno), l’isolamento termico dell’involucro edilizio o il rendimento del sistema di produzione del calore (In Italia il clima varia dalla zona climatica A, caratterizzata da valori di gradi-giorno inferiori a 600, alla zona climatica F, caratterizzata da valori di gradi-giorno superiori a 3000, e, in prima approssimazione, si può considerare il fabbisogno per riscaldamento ambientale direttamente proporzionale al valore dei gradi-giorno. Negli edifici privi di isolamento termico costruiti nelle zone climatiche con gradi-giorno superiori a 2000 le dispersioni attraverso le pareti incidono per circa l’80%, mentre la ventilazione incide per il restante 20%; negli edifici fortemente isolati la ventilazione può arrivare ad incidere anche per il 60%.
Il rendimento di un sistema energetico in cui il calore è prodotto con un generatore di calore a combustione
dipende essenzialmente dal rendimento di combustione che, partendo da valori intorno al 60% (per una caldaia vecchia e sporca) può arrivare a valori del 110% (per una caldaia a condensazione con ritorno a bassa temperatura). Assai meno nota e certamente da investigare nei suoi effetti è invece l’influenza sui consumi energetici dei fattori contenuti negli ultimi tre gruppi, riguardanti il livello di comfort atteso, il comportamento degli occupanti e le modalità di esercizio e manutenzione degli impianti determinate dai gestori (facility manager), fattori che, a loro volta, sono legati al contesto socio economico in cui si opera e allo stile di vita delle persone. Fra questi si evidenziano, per il settore residenziale:
• i valori di temperatura dell’aria e i livelli di illuminamento impostati nelle varie ore del giorno e della notte, in presenza e in assenza degli occupanti
• l’uso di schermature solari e di tende interne
• il numero e la durata di apertura delle finestre
• l’impiego di acqua calda
• il profilo di utilizzo degli elettrodomestici, delle apparecchiature di cottura e dei sistemi audiovisivi
• le modalità e la frequenza di manutenzione delle caldaie, dei gruppi frigoriferi e delle unità di trattamento aria.
Azioni intese a intervenire su tali fattori, vuoi sensibilizzando gli utenti vuoi, soprattutto, proponendo nuovi prodotti e servizi dedicati al controllo consapevole dei consumi energetici, possono provocare un significativo decremento dei consumi energetici. Si calcola che tale decremento possa essere dello stesso ordine di grandezza di quello ottenibile agendo sulla prestazione dell’involucro edilizio e sull’efficienza energetica del sistema impiantistico (In un clima come quello di Torino l’aumento di 1 °C nel valore medio della temperatura interna diurna/notturna provoca un incremento del consumo energetico stagionale per riscaldamento dell’ordine del 7%).
In numerosi casi è stato verificato che l’installazione di valvole termostatiche sui radiatori, specie se associata, ma con costi molto inferiori e con una estensione molto maggiore. Lo studio delle relazioni fra consumi energetici e comportamenti umani/stili di vita è indubbiamente un tema complesso. La complessità è di tipo sia metodologico che strumentale, dovendosi da un lato sviluppare e rendere operativi tutti gli strumenti necessari per la raccolta, l’elaborazione e l’analisi delle informazioni, dall’altro mettere a punto un approccio fondato su basi teoriche.
Per meglio comprendere i benefici degli interventi di riqualificazione energetica degli edifici esistenti occorre dunque definire il comportamento degli occupanti ed imparare a descriverlo quantitativamente attraverso modelli matematici, individuare nuove procedure di stima dei consumi energetici inserendo in esse il più probabile comportamento degli occupanti, mettere a punto tecniche e strumentazioni per il monitoraggio energetico, utilizzare i risultati dei monitoraggi per creare benchmark dei consumi energetici, ed infine elaborare metodi predittivi del consumo energetico per correttamente valutare i benefici ottenibili con interventi di varia natura.

Autore: Marco Filippi