Quanta Energia Consumiamo se “Smanettiamo” con il Termostato Ambiente (e non solo)?

Tra le strategie progettuali e gestionali da mettere in campo per minimizzare i fabbisogni energetici di un edificio e massimizzarne il comfort termo-igrometrico, c’è quella dell’ottimizzazione della Buildings Occupant Behaviour (BOB). A tal fine è necessaria una profonda comprensione del comportamento degli occupanti degli edifici.

Attualmente, rispetto alle soluzioni tecnologiche convenzionali, il comportamento degli occupanti è sottostimato ed eccessivamente semplificato nella progettazione, costruzione, gestione e ristrutturazione degli edifici.

Il comportamento degli occupanti negli edifici comprende:

• la presenza di persone negli spazi e il movimento tra di essi
• le interazioni degli occupanti con i sistemi edilizi (apertura finestre e schermature solari, gestione termostati, ecc.)
• gli adattamenti degli occupanti (ad esempio, cambiare vestiti, bere bevande calde/fredde)

Le azioni degli occupanti come la regolazione di un termostato per il comfort, l’accensione/spegnimento delle luci, l’utilizzo di elettrodomestici, l’apertura/chiusura delle finestre, l’alzamento/abbassamento delle tapparelle e il semplice spostamento tra gli spazi possono avere un impatto significativo sul consumo di energia e sul comfort degli occupanti negli edifici.

A seconda del tipo di edificio, del clima e del grado di automazione nel funzionamento e nei controlli, gli occupanti potrebbero aumentare o diminuire il consumo energetico di un fattore fino a tre per gli edifici residenziali [Andersen 2012] e aumentare fino all’80% o ridurlo fino al 50% per gli uffici [Lin e Hong 2012].

Il comportamento degli occupanti è intrinsecamente incerto e richiede un approccio interdisciplinare (attraverso le scienze edilizie, sociali, comportamentali, dei dati e informatiche) per essere compreso. Da un lato, il comportamento è influenzato da fattori esterni come la cultura, l’economia e il clima, nonché da fattori interni come le preferenze individuali in materia di comfort, la fisiologia e la psicologia.

D’altro canto, le interazioni degli occupanti con i sistemi edilizi influenzano fortemente il funzionamento dell’edificio, il consumo energetico associato e i costi operativi; a sua volta, il funzionamento del sistema edificio-impianto influenza il comportamento degli occupanti, formando così un circuito chiuso.

I primi studi scientifici sul comportamento degli occupanti mancavano di un’analisi quantitativa approfondita. I modelli fino a ieri disponibili del comportamento degli occupanti, sviluppati da diversi ricercatori, hanno mostrato incoerenze, mancando consenso generale su come affrontare la progettazione sperimentale e le metodologie di modellazione. Recentemente è emersa una forte necessità affinchè i ricercatori lavorino insieme per ideare un quadro di ricerca coerente per la definizione e la simulazione del comportamento degli occupanti.

Voglio presentarti i risultati dell‘Annex 66: Definition and simulation of occupant behavior in buildings (Definizione e simulazione del comportamento degli occupanti negli edifici), un progetto di collaborazione internazionale che ha gettato le basi per questo quadro di ricerca sul comportamento degli occupanti. L’Annex 66 è stato co-gestito dagli Stati Uniti (sponsorizzato dall’Ufficio per le tecnologie edilizie del Dipartimento dell’Energia) e dalla Cina e comprendeva più di 100 ricercatori provenienti da 20 paesi che hanno lavorato insieme da novembre 2013 a maggio 2018 nell’ambito dell’International Energy Agency’s (IEA) Energy in Buildings and Communities (EBC) Programme.

I contributi alla ricerca dell’Annex 66 includevano:

• Individuazione della rappresentazione quantitativa e classificazione del comportamento degli occupanti
• Sviluppo di metodi per la misurazione, la modellazione, la valutazione e l’applicazione del comportamento degli occupanti
• Implementazione di modelli di comportamento degli occupanti nei software di simulazione delle prestazioni energetiche degli edifici
• Dimostrazione delle applicazioni dei modelli di comportamento degli occupanti nella progettazione, valutazione e ottimizzazione operativa degli edifici attraverso 32 casi di studio che coprono vari tipi di edifici in diversi paesi.

Il principale risultato della ricerca sull’Annex 66 è un quadro metodologico scientifico che guiderà la ricerca sul comportamento degli occupanti nelle aree della raccolta dati; costruzione e valutazione di modelli; sviluppo, integrazione e applicazione di strumenti di simulazione e questioni interdisciplinari.

I risultati di questa ricerca apportano benefici a modellatori energetici edili, progettisti e ingegneri edili, sviluppatori di software energetici, fornitori di tecnologia e responsabili politici. I responsabili delle politiche energetiche possono utilizzare la modellazione del comportamento degli occupanti per migliorare il processo decisionale.

La disponibilità di modelli comportamentali quantitativi può facilitare lo sviluppo di politiche più efficaci per ridurre il consumo energetico negli edifici che sfruttano la conoscenza delle probabili azioni degli occupanti e la loro influenza sulle prestazioni dell’edificio, ad esempio consentendo la stima dell’impatto sull’energia e sul comfort degli occupanti derivanti dall’utilizzo di particolari leve politiche (ad esempio, regolamentazione, campagne di informazione, incentivi) e/o sostegno allo sviluppo di nuove tecnologie (ad esempio, pacchetti di rilevamento e controllo incentrati sugli occupanti, parti integranti dei sistemi di Buildings Automation and Control System).

E’ l’impianto che devi adattarsi e correggere eventuali azioni “sbagliate” dell’occupante e non il contrario. Per approfondimenti, ne parleremo dettagliatamente al nuovo corso completo BACS e SRI verso il 2024.

Il rapporto finale dell’Annex 66, i risultati e gli strumenti di modellazione del comportamento degli occupanti sono disponibili su Annex66.org.

Ci sono ulteriori studi scientifici in corso che continueranno ad affrontare alcune delle sfide aperte lasciate dall’Annex 66 e a integrare ulteriormente le dimensioni umane nel ciclo di vita dell’edificio per migliorare le prestazioni, tra cui: IEA EBC Annex 79 – Progettazione e funzionamento dell’edificio incentrati sul comportamento degli occupanti e il gruppo di lavoro multidisciplinare ASHRAE sul comportamento degli occupanti negli edifici (MTG.OBB).

BIBLIOGRAFIA

Andersen, RK (2012). L’influenza del comportamento degli occupanti sul consumo energetico è stata analizzata in 290 abitazioni identiche e in 35 appartamenti. 10a Conferenza Internazionale sugli Edifici Salutari, Brisbane, Australia.

Hong T. e Lin HW (2012). Comportamento degli occupanti: impatto sull’uso energetico degli uffici privati, ASim: Asian Building Simulation Conference, Shanghai, Cina.

APPROFONDIMENTI

Cambiamento comportamentale ed efficienza energetica (ENEA)

Corso Building Automation e Smart Readiness Indicator (verso il 2024)