Le tematiche legate allo studio della prestazione energetica di un involucro edilizio in rapporto ai fattori ambientali ed alle caratteristiche fisiche del manufatto, sono una evoluzione della problematica appartenente al processo progettuale tradizionale in cui l’edificio veniva pensato anche  attraverso considerazioni sulla migliore esposizione rispetto alla traiettoria solare stagionale, si pensi all’asse eliotermico del Movimento Moderno, e prendendo in considerazione, nell’ambito dello steso processo anzidetto le caratteristiche climatiche del territorio, venendo così a definire alcuni aspetti compositivi di tipo funzionale come la presenza di aggetti in facciata per l’ombreggiamento delle aperture, e per il controllo dell’irraggiamento, le proprietà termiche dei materiali da costruzione e lo studio degli spessori per definirne trasmittanze ed aspetti generali di trasmissione e conservazione dell’energia termica.

Con la progettazione assistita da computer, si è visto il nascere di varie applicazioni software finalizzate a questo obiettivo, cioè la diagnosi energetica di previsione, o basata sulle rilevazioni del costruito, di tipo compilativo, che associando i dati ambientali a quelli geometrici permettevano di ottenere una proiezione della miglior scelta in termini di consumo energetico, vedasi il famoso Energyplus, prodotto americano, il Docet  diffuso anni fa dall’ENEA, e tanti altri di società specializzate. La comparsa e l’uso nella progettazione architettonica dei modellatori parametrici tridimensionali intorno ai quali si è sviluppata nell’ultimo decennio la metodologia BIM ne è conseguita la possibilità di comparare i risultati in tempo reale portando in avanti lo studio di tali problematiche. Ovviamente le tecniche di analisi si sono sviluppate sui più svariati formati di file di tipo vettoriale, quindi con i dati numerici spaziali del modello, si pensi a tutte le applicazioni che utilizzano le geometrie solide tradotte in formato Xml, formato che nasce per applicazioni web.energia 1

L’uso di involucri edilizi costituiti da semplici modelli di massa per la modellazione concettuale quella cioè preliminare finalizzata a fornire l’idea di spazialità dell’ opera in corso di progettazione, ha favorito il calcolo semplificato delle prestazioni energetiche dell’involucro attraverso considerazioni geometriche del tipo ombreggiamento del volume, percentuale di superficie trasparente dell’involucro esterno, divisione in zone termiche, insieme ai fattori ambientali provenienti dai server dei servizi metereologici in rete. Un modello BIM tuttavia presenta il vantaggio di estrapolare le informazioni geometriche e qualitative come tipo di materiali e loro proprietà fisiche e termiche, quindi fattori di forma, trasmittanze studiate nel contesto ambientale di previsione e comparate con gli indici e parametri di legge dei vari paesi per il contenimento dei consumi in rapporto al costo di energia. Tutto questo in abbinamento con i software di analisi energetica che elaborano questo tipo di dati e danno una diagnosi attraverso, grafici, sia a barre sia sotto forma di cruscotti, analisi spettrografiche delle superfici disperdenti, report di dati numerici esportabili.

energia 2

L‘ANALISI ENERGETICA IN REVIT

Negli anni sono state utilizzate diverse piattaforme per lo studio del modello energetico attraverso il modello BIM. Alcuni ricorderanno Ecotec Analisys una applicazione sviluppata in ambito universitario in grado di simulare l’ombreggiamento, l’ esposizione solare e gli effetti del vento, fornendo la visualizzazione spettrometrica del modello energetico e le tabelle del rendimento energetico del fabbricato,  questa applicazione poi  acquistata  primi da Autodesk nel 2011 divenne parte integrante di Revit e  trasformava l’involucro di  modello in un formato di interscambio di tipo web capace restituire dati alfanumerici legati all’involucro quale l’ xml  che però restituiva risultati limitati approssimati.

energia 3

Il problema poi è quello di venire incontro alle esigenze normative richieste dai vari governi sia quello americano, a cui si conformano gli standard dipartenza di Revit che rimane, non lo dimentichiamo un prodotto americano, ed europei, di studiare l’efficienza energetica al fine di migliorarla per attribuire qualche premialità di tipo fiscale. Si pensi ai Leeds che definiscono un sistema di crediti sul risparmio di energia termica elettrica, il consumo di acqua, in rapporto al recupero, etc., ha fatto fare un salto di qualità alle piattaforma  passando prima a Greenbuilding studio, ancora basato sullo studio del gbsxml un  formato proprietario derivato dal formato XML, dietro questo prodotto ci sono le prescrizione di una organizzazione mondiale Il Green Building Council, che ha emanato direttive e tutta una manualistica e  che persegue  appunto  un criterio di certificazione della virtuosità di un edificio ,  in termini di consumi ridotti al minimo, anche attraverso l’uso di sistemi passivi, fotovoltaico, energia eolica, e domotica per il controllo dei consumi.  Il vantaggio offerto da prodotti come Revit è che il modello BIM concettuale o fisico che sia può essere scomposto in zone termiche che presentano le informazioni relative alla quantità di energia necessaria per riscaldarle, la presenza di superfici disperdenti, il contatto con zone termiche non riscaldate, ed il ricambio d’ aria necessario in rapporto alla destinazione d‘uso, degli ambienti dell’edificio. Questi che poi sono requisiti di partenza in Revit MEP per la progettazione impiantistica, idrica, elettrica di ausilio a quella meccanica HVAC. diventano parametri di calcolo per il consumo energetico e quindi la scelta della migliore soluzione progettuale.

Infine, a titolo di curiosità, l’analisi energetica con Revit, che dalla release 2013 è stata affidata ai portali cloud  A360, e BIM 360 più flessibili nel processare la grande mole di dati attualmente si fa con Insight, un prodotto non utilizzabile per le normative e metodi di calcolo in vigore in Italia, ma molto performate che offre in tempo reale risultati energetici in termini di apporto di Energia energie 4totale dipendente cioè dai sistemi di riscaldamento ed alle superfici disperdenti ed corrispondenti costi economici. Insight offre inoltre una proiezione di energia solare eventualmente producibile date le superfici esposte e il tipo di fotovoltaico istallato. Tale software si basa sui parametri termici legati all’involucro: le trasmittanze, l‘indice di trasparenza, l’ombreggiamento, tutti valori ricalcolabili in tempo reale, laddove si apportino rapidi cambiamenti al modello. Questa analisi energetica è operabile anche sulla piattaforma di condivisione BIM 360 e permette di comparare varie soluzioni progettuali chiamate scenari, sia sul piano di fabbisogno energetico sia dei costi diretti evidentemente tarati sui costi energetici in USD, aggiornando alle quotazioni del mercato Americano in tempo reale.

LA DIAGNOSI ENERGETICA SUI MODELLI DI INTERSCAMBIO IFC

In termini estremamente semplificati, la diagnosi energetica di un edificio si effettua calcolando l’energia Etot data dall’energia primaria Epi necessaria al riscaldamento invernale, Epe energia necessaria al raffrescamento estivo, quella necessaria alla produzione di ACS acqua energia 6calda sanitaria e quella per illuminazione. In Italia le norme che regolamentano questo calcolo sono le UNITALS 11300-1-2-3-4 Per il calcolo di questa energia è necessario prendere in considerazione la geometria dell’involucro che si esplicita in un cosiddetto fattore di forma (Volume/Superfice) e la dispersione termica cui questo involucro è soggetta. Lo scopo è quello di attribuire ad un edificio una specifica classe energetica, per poi comprendere quali interventi migliorativi attuare per far salire la classificazione energetica a gradi più alti per totalizzare risparmi in termini di costo economico per fornire i vari tipi di energia, tenendo sotto controllo anche, ed è una problematica stringente di questi ultimi anni, l’uso e l’abbattimento di fonti energetiche inquinanti, carburanti fossili, e tecnologie basate sulla combustione di materiali dannosi per la salute,  causa di emissioni nocive nell’ ambiente.

Molti software allineati agli indirizzi normativi del nostro paese in materia di efficientamento energetico i ricorda la legge 192/2008 e tutte le leggi successive energetica effettuano questa diagnosi su modelli edilizi BIM in un formato standard, cioè il formato di interscambio IFC, in cui può essere importato qualsiasi formato proprietario di tipo BIM cosa che consente ai progettisti di ottenere rapidamente dei risultati e di poter definire quegli interventi migliorativi in termini di involucro e di dotazioni impiantistiche pompe di  calore, caldaie ibride ,pavimenti radianti etc. per perseguire le migliorie in termini di efficienza energetica. previste per conseguire sgravi fiscali ecobonus 110%.

IL MONITORAGGIO DEI CONSUMI NEL FACILITY MANAGEMENT

Fino ad ora si è trattato di come influiscono e che strumenti si adoperano per operare le migliori scelte dal punto di vista del consumo energetico per optare per la migliore soluzione progettuale, il problema del monitoraggio dei consumi interessa però anche l’ambito della gestione del costruito. Come è noto nel processo BIM questo rappresenta il punto di arrivo, è evidente che un modello intelligente con tutte le informazioni qualitative sugli oggetti AEC che lo compongono, muri ,facciate vetrate, struttura, elementi orizzontali, coperture, impianti  serramenti, arredi,  e  quantitative,  tipo di materiale, produttore, data di installazione, codice nel sistema di classificazione etc. qualunque sia il suo formato standard o proprietario, rappresenta una buona base, per tutti i processi gestionali e manutentivi.

Uno di essi è appunto il monitoraggio dei consumi, in questo ambito rientrano una categoria di software dedicati, quelli appunto di Facility Management.  La prerogativa di questi software e di essere delle vere e proprie piattaforme modulari in grado di costruire intorno agli elaborati tecnici di un edificio, piante e planimetria, ma anche modelli BIM  tutto un sistema di informazioni, di dati aggregati , con piu gradi di gestione,  dimensionati  alla macro scala e cioè ambito territoriale regione, citta, via o piazza, fabbricato, piano ed alla micro scala: ubicazione degli impianti, sistemazione degli arredi, ed occupazione degli ambienti, superfici verticali ,orizzontali, aperture, passaggi, cavedi, controsoffitti etc.

In tal modo è strutturato Infocad.FM, la soluzione di FM (Facility Management) sviluppato ormai da anni dalla Descor di Roma e sempre più potenziato attraverso l’esperienza diretta acquisita nella gestione del patrimonio immobiliare di vari clienti con esigenze rilevanti,  ci riferiamo ad enti di previdenza, istituti di credito, enti pubblici, enti ospedalieri, università, organizzazioni che hanno esigenza di gestire vari immobili di proprietà con tutte le problematiche connesse all’esercizio delle attività che vi si svolgono .

Stante la modularità di tale soluzione relativamente a tutte le problematiche manutentive dell’FM di cui avremo modo di trattare in altre occasioni: per lo sviluppo invece delle problematiche fin qui trattate, interessa il modulo  Infocad.FM Analytics, modulo appunto per il monitoraggio dei consumi energetici con il quale  è possibile, confrontare l’indice di efficienza energetica assegnato nel tempo ad un edificio (a seguito di una diagnosi energetica) con il valore effettivo elaborato sulla base dei consumi reali rilevati. relativamente alla problematica del monitoraggio energetico in esso è elaborato un sistema oltre che con software di analisi energetica anche una serie di sistemi di rilevazione, trasmissione dati, e calcolo, e raccolta in base dati. Il modulo Analytics permette di incrociare, dinamicamente ed in tempo reale, informazioni di natura diversa e consente così di selezionare ed elaborare specifici indicatori quali kWh per mq o per residente o MTBF effettivo rispetto al valore atteso. in questo sistema sono visualizzabili quadri di sintesi che possono evidenziare, anche, la distribuzione degli edifici per numero di interventi manutentivi richiesti, relazionati ad esempio al “periodo di costruzione” quindi al grado di vetustà o allo stato conservativo degli edifici. In esso campione dei cosiddetti cruscotti rappresentazione grafica già più sopra vista e tipica del consumo e distribuzione energetica in rapporto al fattore temporale ed appunto economico, evidenziano cioè i costi sostenuti.

energia 7

In  conclusione dunque in un epoca  in cui la diagnosi energetica di un involucro edilizio , diventa come si è visto a vario titolo fondamentale da parte di un committente che sia in fase di progettazione, e poi una volta costruito, nella gestione e manutenzione , abbia l’ esigenza di controllarne in maniera performante i consumi, diventa di vitale importanza utilizzare veicoli di dati, per usare un termine mutuato dalla norma  UNI 11337  quale un modello digitale, che renda  immediato ed agevole acquisirne i dati quantitativi e qualitativi per elaborarli con i suddetti obiettivi.

Arch. Luca Talucci - BIM Expert