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Catasto energetico 3D per la gestione efficiente del patrimonio edilizio pubblico

Recenti studi rivelano che l’edilizia è responsabile del consumo di oltre il 70% di tutta l’elettricità prodotta con un’emissione del 38% di CO2 nell’atmosfera. In particolare, un’indagine condotta da EUROSTAT nel 2015, riguardante la distribuzione settoriale dei consumi, ha eviden-ziato che il settore civile assorbe circa il 40% dell’energia destinata agli impieghi finali, seguito da trasporti e industrie.

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La Termotecnica, gennaio-febbraio 2018

Pubblicato
da Alessia De Giosa




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Estratto del testo
Tecnica 48 LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 Edilizia & Efficienza INTRODUZIONE
Recenti studi rivelano che l'edilizia responsabile del consumo di oltre
il 70% di tutta l'elettricit prodotta con un'emissione del 38% di CO 2 nell'atmosfera. In particolare, un'indagine condotta da EUROSTAT nel
2015, riguardante la distribuzione settoriale dei consumi, ha eviden-
ziato che il settore civile assorbe circa il 40% dell'energia destinata
agli impieghi finali, seguito da trasporti e industrie [1]. Per tali moti-
vazioni, l'attenzione rivolta alle tematiche inerenti il monitoraggio e la
razionalizzazione dei consumi energetici acquisisce di volta in volta
una posizione di maggiore rilievo sia a livello nazionale che europeo:
molteplici sono, infatti, gli atti legislativi prodotti per promuovere l'uso
delle risorse rinnovabili, favorire l'efficienza, il risparmio e l'uso razio-
nale dell'energia [2].
L'obiettivo principale del presente lavoro quello di contribuire alla
diffusione di politiche virtuose di gestione e uso razionale dell'energia,
con particolare riferimento al settore dell'edilizia pubblica, mediante
lo sviluppo di un catasto energetico innovativo da impiegare presso le
pubbliche amministrazioni quale strumento per la gestione ed il moni-
toraggio dei consumi energetici della citt, nonch per la programma-
zione di interventi di efficientamento energetico mirati.
Negli ultimi anni sempre pi citt, infatti, si stanno dotando di modelli
virtuali urbani come strumento di integrazione, armonizzazione e
gestione dei dati [3]. Applicare metodologie avanzate di aiuto alle
decisioni, che permettono di avviare processi di analisi dettagliate e di
rapida divulgazione dei risultati, sta diventando ormai una normale
prassi rivolta alla conoscenza, alla valorizzazione e alla salvaguardia
dei beni. Si tende verso una pi capillare conoscenza degli aggregati
urbani, visti come organismi vitali, attraverso l'archiviazione di una
complessa fenomenologia di comportamento delle strutture edilizie in
rapporto allo stato di trasformazione, conservazione e/o alterazione
delle strutture stesse.
Il caso studio oggetto di ricerca ha riguardato la citt di Cosenza, per la quale stato implementato il catasto energetico quale strumento per
la raccolta dei dati costruttivi, energetici e ambientali dei 69 edifici di
propriet della pubblica amministrazione. Il lavoro stato svolto con
l'utilizzo del software ArcGIS Desktop 10.3 che permette la visualizza-
zione tridimensionale fotorealistica dell'oggetto edilizio e l'interroga-
zione dello stesso per l'accesso ai dati ad esso correlati. IL CATASTO ENERGETICO
Il catasto energetico un sistema di rilevamento e catalogazione del
comportamento energetico degli immobili. Esso prevede una mappa di
inquadramento generale individuante la posizione di terreni ed edifici
e l'elaborazione di documenti specifici per ogni unit immobiliare,
contenenti planimetrie e informazioni inerenti i possessori, la consi-
stenza, la rendita, ecc.
Il catasto energetico, costituisce un valido strumento a supporto dell'at-
tivit di una pluralit di soggetti quali, amministratori di condominio,
manutentori, certificatori energetici, notai, agenti immobiliari, enti
locali e produttori di sistemi a risparmio energetico, che possono con-
sultare, con facilit e in tempo reale, le informazioni di cui necessitano.
Si possono individuare fondamentalmente 3 livelli 'dimensionali' del
catasto energetico utili, di seguito esposti [4]. -Territoriale; si tratta di un archivio di indicatori di prestazione ener- getica reale relativi a patrimoni edilizi pubblici e privati che fanno
parte di uno stesso ambito territoriale e possono essere utili all'indivi-
duazione di zone del territorio con criticit ricorrenti. -Patrimoniale; si tratta di un archivio di indicatori di prestazione energetica reale relativi a vasti patrimoni edilizi pubblici o priva-
ti con uno stesso Ente proprietario/gestore e possono essere utili
all'individuazione degli edifici maggiormente critici da un punto di
vista energetico, su cui concentrare l'attenzione per il miglioramento
dell'efficienza energetica del patrimonio edilizio. -Individuale; si tratta di un archivio di indicatori di prestazione ener- di M. Bevacqua, M. P. Fionda, M. Vasta, A. Sguglio, N. Arcuri Catasto energetico 3D per la gestione efficiente
del patrimonio edilizio pubblico
Studi rivelano che l'edilizia responsabile del consumo di oltre il 70% dell'elettricit globale prodotta. Occorre, quindi, attivare politiche efficienti
per conseguire significativi risparmi sui consumi finali di energia. Lo studio riguarda la gestione efficiente del patrimonio edilizio pubblico, mediante
un catasto energetico 3D su piattaforma GIS capace di catalogare, gestire, monitorare i consumi degli immobili, fungendo da supporto per la pro-
grammazione degli interventi di efficientamento. 3D ENERGY CADASTRE FOR THE EFFICIENT MANAGEMENT OF PUBLIC BUILDING HERITAGE
Studies reveal that building sector is responsible for the consumption of over 70% of the global electricity produced. Therefore, efficient strategies
to achieve savings on final energy consumption must be adopted. This paper talks about the efficient management of public buildings through a 3D
Energy Cadastre on GIS platform; it is able to catalog, manage and monitor the consumption of buildings, serving as a support for the planning of
efficiency measures. Marida Bevacqua, Maria Pia Fionda, Marika Vasta, Alfredo Sguglio, Natale Arcuri
Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale, Universit della Calabria Tecnica LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 49 Edilizia & Efficienza getica reale derivanti dall'analisi statistica di dati relativi ad ampi
patrimoni edilizi con caratteristiche confrontabili a quelle dell'edifi-
cio/patrimonio di cui si interessati al confronto della prestazione. Il catasto energetico implementato presso il Dipartimento di Ingegneria
Meccanica, Energetica e Gestionale dell'Universit della Calabria,
di natura patrimoniale, rappresenta uno strumento nuovo rispetto ai
catasti gi presenti sul territorio, in quanto da semplice 'archivio' di-
gitale di dati tecnici, geometrici, termo-fisici ed energetici degli edifici,
divenuto uno strumento utile alla pubblica amministrazione per poter
monitorare i consumi e prevedere mirati interventi di efficientamento
energetico e tariffario. Il nuovo sistema, infatti, mediante archiviazione
e aggiornamento dei consumi energetici mensili delle utenze, consente
l'elaborazione di tali dati per il monitoraggio degli stessi, l'individua-
zione degli scostamenti dai consumi medi degli anni precedenti, il
controllo delle emissioni di CO 2 e la verifica del raggiungimento degli obiettivi annuali del PAES fino all'anno 2020. Il nuovo catasto, risulta
sfruttabile da una pubblica amministrazione per molteplici scopi ag-
giuntivi quali: -conoscere in modo puntuale il comportamento energetico degli edifici amministrati; -fornire o acquisire le informazioni per la diagnosi energetica dell'edi- ficio facilitando la redazione dell'attestato di prestazione energetica
- APE; -definire l'ammontare della spesa legata agli usi energetici degli edifici in conformit a quanto prescritto nel D.lgs 150/2009 e s.m.i.; -ottenere una facile stampa dei dati in caso di verifica esterna; -pianificare attivit volte all'ispezione o all'incentivazione per il ri- sparmio energetico. Nello specifico, il sistema implementato permette di: -verificare lo stato di aggiornamento delle letture dei consumi termici, evitando il pagamento di fatture stimate, basate su consumi ipotetici e
presunti in funzione dello storico, generalmente molto elevate rispetto
a quelle reali; -rilevare consumi anomali nelle stagioni di non riscaldamento non associabili al solo consumo di acqua calda sanitaria - ACS; -rilevare utenze con consumi effettivi nulli nell'arco dell'intero anno solare, ma con contratto attivo; -rilevare anomalie in ambito elettrico sia per gli immobili che per la pubblica illuminazione, controllando la presenza di consumi nelle
fasce orarie in cui i valori dovrebbero essere nulli. -verificare lo stato dell'impianto e l'eventuale necessit di intervenire mediante il controllo dell'energia reattiva consumata; -monitorare lo stato d'avanzamento degli obiettivi prefissati dal PAES mediante la valutazione dei CO 2 e dei TEP. CATASTO ENERGETICO E 3D CITY MODEL IN AMBIENTE GIS
L'utilizzo di nuove tecnologie come i GIS pu costituire un elemento utile
per alimentare il dibattito virtuale, migliorando e aggiornando di volta
in volta quel contenitore di dati e di informazioni utili per fornire un
aiuto concreto alle decisioni [5]. Tra le numerose tecnologie disponibili
sul mercato, il software ArcGIS della ESRI costituisce un GIS completo,
che permette di gestire dati territoriali 2D e 3D, di elaborare mappe
per comunicare informazioni, analizzare e comprendere fenomeni
spaziali complessi e persino costruire sequenze video con esplorazioni
dei dati geografici [6].
L'utilizzo dell'ambientazione GIS per la visualizzazione del territorio
della citt di Cosenza, rappresenta l'ulteriore elemento di innovativit
del catasto energetico implementato presso l'Universit della Calabria:
il 3D City Model, un modello urbano tridimensionale per la piani-
ficazione, ma soprattutto per la comunicazione delle trasformazioni
e dei metabolismi urbani. Il Laboratorio di Immagini di Architettura,
Citt e Paesaggio dell'Universit della Calabria, ha realizzato il 3D
City Model della citt di Cosenza utilizzando il software CityEngine
della ESRI. Questo software ha permesso di realizzare un modello 3D
georeferenziato dell'intera area urbana raffigurandone le caratteristi-
che principali: terreno, strade e edifici. Il 3D City Model di Cosenza
uno strumento interattivo e dinamico, tramite la cui visualizzazione
tridimensionale possibile pianificare e progettare in modo strategico
[7]. Nella fase d'implementazione del modello si fatto ricorso sia
alla modellazione di tipo procedurale attraverso l'uso di rules, sia alla
modellazione di tipo tradizionale/manuale per gli elementi 'notevoli'
(emergenze architettoniche, edifici rappresentativi, elementi urbani). FIGURA 1 - Visulizzazione del modello 3D e rappresentazione del patrimonio edilizio pubblico
in base ai consumi annui elettrici
Tecnica 50 LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 Edilizia & Efficienza Il prototipo stato concepito per poter permettere l'aggregazione di
dati energetici, ambientali e sociali per rappresentare realt urbane
che faciliteranno le scelte dei decisori e la partecipazione civica [8].
La scelta di un modello tridimensionale, quindi, dipesa dalla consa-
pevolezza che tra tutti i prodotti digitali, quelli tridimensionali, modelli
3D territoriali e urbani, raccolgono il maggiore interesse da parte dei
tecnici e dei professionisti, per il loro elevato valore di utilizzo in diversi
settori, ma anche da parte del semplice utente non specialistico, per la
possibilit che essi offrono di comprendere facilmente la complessit
dinamica della realt che rappresentano [8].
Il catasto energetico della citt di Cosenza stato quindi popolato
identificando su mappa gli edifici di propriet comunale e inserendo,
per ognuno di essi attraverso uno schema di tabelle, dati relativi alla
categoria, all'epoca di costruzione e ai consumi energetici di natura
elettrica e termica con i relativi costi annui, alle emissioni di CO 2, alle classi energetiche, alle potenze contrattuali e disponibili e altri dati
energetici e costruttivi.
Dagli input base inseriti, implementando operazioni di calcolo nel
database, stato possibile ottenere in automatico output diversificati
come la quantit di CO 2 emessa e i TEP, a partire dai dati di consumo energetico annuo di un immobile.
In funzione dei dati raccolti e degli indicatori scelti per la caratteriz-
zazione della performance energetica/ambientale/economica degli edifici, sono state definite 13 mappe tematiche di visualizzazione e
sintesi delle informazioni caratteristiche degli edifici. Esse riguardano:
categoria di destinazione d'uso, potenza contrattuale, consumo annuo
elettrico, consumo annuo termico, natura del rilevamento dei dati
termici, quantit di CO 2 globale e TEP totali, rapporto di forma S/V, classe energetica, indice di prestazione energetica globale rinnovabile
e non rinnovabile (EP gl,ren, EPgl,nren) e punteggio di sostenibilit dell'e- dificio calcolato con lo standard Itaca. Per ogni categoria sono stati
definiti diversi range, sinteticamente riportati in Tabella 1. Il sistema
di gestione in ambiente GIS permette in ogni momento la creazione
di nuove categorie, di nuovi range e di conseguenza di nuove mappe
tematiche.
Tale classificazione permette una visualizzazione tematica della citt,
in cui ogni edificio assume colorazioni differenti in funzione del range
di appartenenza. La differenziazione cromatica rappresenta un meto-
do utile per la visualizzazione intuitiva e immediata dello stato degli
edifici e per la rilevazione di eventuali anomalie (Figura 1).
In particolare, focalizzando l'attenzione sulla classe energetica degli
edifici, sono stati individuati edifici-tipo rappresentativi del parco
edilizio della citt di Cosenza, in relazione all'epoca di costruzione
e alla corrispondente tecnologia costruttiva, ed stata effettuata su
di essi un'analisi energetica. I risultati conseguiti sono stati estesi a
tutti gli edifici aventi caratteristiche simili in modo da ottenere una
'zonizzazione energetica' della citt. Tale zonizzazione rappresenta
uno strumento utile per la pubblica amministrazione per programmare
interventi di efficientamento sul territorio in quanto permette: -l'individuazione delle aree prioritarie necessitanti di interventi di efficientamento energetico, in quanto caratterizzate da consumi di
energia molto elevati; -l'individuazione di eventuali anomalie di consumo delle risorse di uno specifico edificio rispetto alla 'zona energetica' in cui lo stesso
ricade. L'ambientazione GIS caratterizzata da molteplici funzionalit che
consentono di ottenere una lettura dei dati input in differenti modalit
semplificate.
A titolo esemplificativo, mediante le operazioni denominate Identify o
HTML Popup, possibile visualizzare in modo diretto le informazioni
di ogni edificio con tutti gli attributi assegnatigli, leggendo i valori
direttamente dal database implementato.
Mediante l'operazione denominata Hyperlink, inoltre, possibile
assegnare e visualizzare la scheda APE ad ogni edificio. L'assegna-
zione stata effettuata definendo, nella tabella degli attributi del layer
contenente tutti gli edifici di propriet comunale, un campo testuale nel
quale stato indicato il percorso del documento da linkare (Figura 2).
Un'ulteriore interessante tipologia di operazioni di analisi spaziale
rappresentata dalle 'Query' che permettono di selezionare alcu-
ni oggetti contraddistinti da caratteristiche particolari; tale opzione
permette, ad esempio, di rilevare automaticamente sulla mappa 3D
tutti gli edifici pubblici aventi un E pgl,nren superiore ad un dato valore. Il catasto 3D cos concepito, quindi, non viene utilizzato esclusi-
vamente per la catalogazione e la rappresentazione dei dati, ma
soprattutto per elaborare nuove informazioni, deduzioni e dati su cui
poter condurre, anche analisi di tipo statistico. Le mappe tematiche FIGURA 2 - Esempio di visualizzazione e produzione
dei dati in uscita. Attestato di Prestazione Energetica
FIGURA 3 - Esempio di visualizzazione e produzione
dei dati in uscita. Grafici e tabelle di sintesi annuale
dei dati
Tecnica LA TERMOTECNICA GENNAIO-FEBBRAIO 2018 51 Edilizia & Efficienza o le informazioni relative ad un dato edificio, quindi, possono essere
corredate da allegati, tabelle e grafici, nonch rappresentazioni 3D
multimediali, animazioni e simulazioni. Si riporta un esempio di
visualizzazione delle informazioni in Figura 3.
Il sistema cosiffatto, pertanto, si configura come uno strumento efficace
di public energy management, capace di facilitare le seguenti azioni: -monitoraggio dei dati; -trasmissibilit del know how da utente ad utente; -individuazione degli scostamenti di consumo medio di un dato anno rispetto ai precedenti; -confronto dei dati tra edifici con analoga destinazione d'uso; -individuazione dei consumi anomali di energia; -individuazione di un ordine prioritario di interventi di efficienta- mento energetico; -conservazione, catalogazione e aggiornamento degli APE [9]. CONCLUSIONI
Il catasto energetico sviluppato nel presente lavoro di ricerca, e spe-
rimentato presso la citt di Cosenza, risulta innovativo in quanto
contiene informazioni capaci di caratterizzare le utenze mappate
da un punto di vista tecnico-costruttivo, energetico-prestazionale e
ambientale.
Rispetto ai tradizionali catasti energetici regionali che fungono sem- plicemente da archivio di certificati APE, il nuovo catasto offre la
possibilit di: -conoscere in modo puntuale il comportamento energetico degli edifici amministrati; -fornire o acquisire le informazioni per la diagnosi energetica dell'e- dificio facilitando la redazione dell'APE; -definire l'ammontare della spesa legata agli usi energetici degli edifici in conformit a quanto prescritto nel D.lgs 150/2009 e s.m.i.; -ottenere una facile stampa dei dati in caso di verifica esterna; -pianificare attivit volte all'ispezione o per l'incentivazione al ri- sparmio energetico. Lo scopo principale di tale strumento quello di aiutare le amministra-
zioni locali nel definire politiche d'intervento adatte al loro contesto
territoriale e socioeconomico, evitando di porre obiettivi a volte troppo
ambiziosi ed altre volte modesti. Il catasto stato realizzato in asso-
ciazione al 3D City Model della citt di Cosenza che permette una
visualizzazione tridimensionale del territorio, cos da risultare all'a-
vanguardia rispetto ai pi recenti modelli di visualizzazione urbana, in
quanto capace di offrire una comprensione facilitata della complessit
dinamica della realt urbana anche agli utenti non specialistici.
La facilit di impiego e la versatilit del sistema garantito dall'uso
degli strumenti GIS, essenziali per poter incrociare adeguatamente
differenti livelli conoscitivi e per poter realizzare analisi multiscalari.
La metodologia utilizzata, scalabile e replicabile ai pi svariati contesti
territoriali, e di immediata realizzazione, consente sia alle amministra-
zioni che ai singoli cittadini di visualizzare i dati geometrici, tipologici
e di consumo energetico di uno specifico immobile dando la possibilit
di aumentare e migliorare la gestione e il monitoraggio dei consumi e
degli interventi di efficientamento energetico (Figura 4). Esso quindi si
configura come un supporto fondamentale per la gestione della citt
e la pianificazione della stessa. BIBLIOGRAFIA
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trasformazione ed evoluzione', Conferenza Esri Italia 2016, Ro-
ma, 20-21 Aprile 2016. 9. Realizzazione di un 'catasto energetico informatizzato' per gli edifici e gli impianti, Comune di Bivona (AG), 2015 FIGURA 4 - Visualizzazione 3D di un edificio,
classificato in funzione alla classe energetica di
appartenenza, con relativa scheda informativa
TABELLA 4 - Categorie dei dati da rappresentare
e range di riferimento implementati nel catasto


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