Il peso del comportamento dell’occupante in edifici ad energia quasi-zero: il caso studio della CorTau House

Il sistema edificio-impianto-occupante

Gli obiettivi ambiziosi posti dall’Unione Europea riguardanti i target energetici e la diffusione degli edifici ad energia quasi-zero entro il 2021 richiedono una strategia omnicomprensiva, che non include più solo l’ottimizzazione delle soluzioni tecnologiche del sistema edificio-impianto, ma che prende in considerazione anche l’effetto che l’utente finale può avere sui consumi energetici dell’edificio. L’uomo, infatti, è il soggetto al centro dell’ambiente costruito. Egli interagisce con i componenti d’involucro ed impiantistici e con l’edificio nella sua totalità: è, quindi, corretto affermare che non è l’edificio a consumare energia, quanto l’occupante.

Se in passato il soggetto dell’investigazione scientifica in ambito energetico era il sistema edificio-impianto, oggigiorno è il sistema edificio-impianto-occupante. 

Il comportamento degli occupanti è noto essere una delle principali fonti di incertezza nella previsione del consumo energetico degli edifici. Numerosi studi hanno evidenziato che vi sono grandi discrepanze in termini di performances energetiche tra edifici simili nelle medesime condizioni climatiche, e che tutto ciò può essere riconducibile ai diversi stili di vita degli occupanti, che interagiscono in modo differente con l’edificio stesso, con i suoi sistemi di controllo, con le apparecchiature elettriche, con l’apertura e chiusura delle finestre, ecc.

Il livello e il modo, infatti, in cui gli occupanti interagiscono con il sistema edificio-impianto al fine di mantenere il loro comfort può essere estremamente diverso da caso a caso ed incidere in maniera significativa sull'uso di energia dell'edificio [1]. Pertanto, una migliore comprensione di come diversi stili di vita relativamente all’uso dell'energia possano influire sui consumi energetici è cruciale per stimare le performances reali di un edificio. Inoltre, negli ultimi due decenni, gli ambiziosi target energetici dell’Unione Europea richiedono l'implementazione di strategie innovative di efficienza energetica con l'obiettivo di ottimizzare le soluzioni tecnologiche e l’efficienza dell’involucro e dei sistemi impiantistici al fine di raggiungere l’obiettivo zero-energy [2]. Attualmente, è sempre più evidente che il successo di queste strategie dipenda pesantemente da come gli occupanti interagiscono con gli impianti e l’involucro dell’edificio [3]. Negli edifici ad alta prestazione energetica, i carichi imprevedibili generati dagli occupanti possono avere un maggiore impatto sui consumi energetici rispetto ad edifici “tradizionali”, in cui i carichi dovuti alla dispersione di calore attraverso l’involucro generalmente dominano il profilo di consumo [4].

In tale scenario, nello studio qui presentato viene indagato l’impatto che diversi stili di vita legati al comportamento energetico degli utenti possono avere sui consumi di un edificio ad energia quasi-zero. Inoltre, viene mostrato come differenti composizioni familiari  possano portare ad ulteriori variazioni significative in termini di consumo energetico dello stesso caso studio [5]. 

METODOLOGIA 

Caso studio 

Il caso studio è un edificio residenziale ad energia quasi zero, la “CorTau House” situato a Livorno Ferraris (VC). La progettazione di questo edificio residenziale unifamiliare è stata un'esperienza significativa: una sfida architettonica ed energetica volta all'ottenimento di una casa ad energia zero completamente elettrica in clima Mediterraneo, nella quale la qualità architettonica è stata combinata in modo perfetto con soluzioni impiantistiche ad elevate prestazioni. Più dettagli sul caso studio analizzato, in termini di caratteristiche architettoniche e di prestazioni energetiche, possono essere trovati in un articolo pubblicato in precedenza al seguente link.

Stili di vita legati al comportamento energetico dell’utente  

Per stimare il potenziale impatto di differenti stili di vita legati al comportamento energetico dell’occupante sui consumi energetici del caso studio, sono stati implementati diversi scenari all’interno del programma di simulazione energetica dinamica EnergyPlus [6].

Per la valutazione sono stati definiti tre profili, ovvero stili di vita, relativamente al consumo energetico: (1) a basso consumo (BC), a medio consumo (MC), ed ad alto consumo (AC). Questi ultimi variano a seconda dei valori di input per alcuni tipi di comportamento: il set-point di temperatura e l’orario di funzionamento degli impianti di riscaldamento e di raffrescamento ambientale, il tasso di ventilazione, l’uso delle apparecchiature elettriche e di illuminazione, la regolazione dei sistemi di schermatura solare, ed il consumo giornaliero in litri di acqua calda sanitaria (Tabella 1). Descrizioni più dettagliate sulla definizione dei profili possono essere trovati qui [7].

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Tabella 1 – Variabili per la definizione di tre profili di stili di vita legati al comportamento energetico dell’occupante a basso, medio, ed alto consumo. 

Composizioni familiari 

Oltre al comportamento dell’occupante stesso relativamente all’aspetto energetico, il consumo dell’edificio può variare significativamente in base alla composizione familiare, ovvero dal numero di persone che interagiscono con l’edificio stesso ed i suoi impianti. Per questo motivo, oltre ad un scenario di riferimento (RIF), sono state definite tre composizioni familiari possibili per il caso studio e sono state implementate nel modello di simulazione adattando i profili di occupazione e i parametri funzionali in base ai tipici profili italiani [8]:

  • Reference (RIF): basato sull’indice di affollamento normato (0,04 pers/m2) [9]
  • Famiglia (FAM): 4 persone (0,027 pers/m2)
  • Coppia anziana (CA): 2 persone (0,014 pers/m2)
  • Coppia giovane (CA): 2 persone (0,014 pers/m2)

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