L'Edificio e l'ambiente: tecniche innovative per il monitoraggio indoor e outdoor e per la definizione delle caratteristiche termofisiche di componenti edilizi

Con lo sviluppo della tecnologia e l’introduzione dell’elettronica negli oggetti di uso quotidiano, è invalsa l’abitudine di attribuire l’aggettivo “intelligente” a molte attività, processi e perfino agli oggetti stessi: diciamo per esempio che una macchina fotografica è “intelligente” perché è capace di scattare fotografie in situazioni difficili dove occorrerebbe invece l’esperienza di un fotografo professionista. Oggigiorno si possono trovare in letteratura riferimenti ad un intero edificio cosiddetto “intelligente”.
Il termine “edificio intelligente” è stato usato per la prima volta negli USA all’inizio degli anni ‘80; la definizione che diede l’Intelligent Building Institution di Washington è la seguente: “An intelligent building is one which integrates various system to effectively manage resources in a coordinated mode to maximise tecnical performances, investment and operating cost savings, flexibility”.
Il concetto di edificio intelligente è dunque più ampio di quello che si riferisce ad un edificio capace di rispondere in maniera autonoma ad input di base quali l'intrusione, l'innalzamento o abbassamento di temperatura in uno o più ambienti, la presenza di gas nocivi.
Le possibilità offerte da un mercato che produce elaboratori elettronici sempre più piccoli e potenti e sensori/trasduttori integrati capaci di comunicare con i sistemi computerizzati, fanno intravedere la possibilità di giungere ad un edificio che più che “intelligente” sia piuttosto “conscio” dei suoi rapporti energetici con il mondo esterno.
L'edificio “energy conscious” potrebbe essere dotato al suo interno dei più svariati sensori di grandezze fisiche senza eccessive complicazioni di impianto o enormi masse di fili da gestire.
Gli obiettivi di una ricerca sull'edificio intelligente potrebbero essere così sintetizzati:
• identificare e fornire all'elaboratore destinato a gestire la serie più idonea di dati di base sulla posizione topografica dell'edificio i dati istantanei delle grandezze meteoclimatiche esterne e di qualità dell’aria;
• definire il comportamento termico dell’edificio in regime vario, tramite la creazione di un modello matematico dell’edificio che possa essere utilizzato in tempo reale per ricavare la risposta dell’edificio alle sollecitazioni esterne. Per essere utile ed efficace questo modello deve essere costruito in base alla conoscenza approfondita delle caratteristiche termofisiche dei componenti di base.
• schedulare il comportamento degli occupanti dell'edificio e le loro abitudini non escludendo la possibilità di autoapprendimento da parte del sistema;
• identificare gli algoritmi che possano consentire all'unità centrale, in correlazione con i dati posseduti, di determinare le migliori condizioni per gli occupanti (OLF, Decipol, PMV, PDD, assuefazione, noise annoyance, variazioni fisiologicamente gradevoli della luce naturale/artificiale);
• tenere conto delle necessità di comunicare all'utente le situazioni anomale o di allarme mediante sistemi remoti basati, ad esempio, sulla rete di comunicazione GSM (dal semplice SMS al collegamento audio e video su Internet).
La presente Tesi si propone dunque di illustrare, tramite alcuni casi-studio, alcune soluzioni originali che riguardano i seguenti aspetti:
1) Determinazione delle caratteristiche microclimatiche a piccola scala nell’intorno dell’edificio
2) Determinazione delle grandezze microclimatiche e di qualità dell’aria all’interno dell’edificio
3) Determinazione delle caratteristiche dei componenti dell’edificio
Verrà descritta una nuova tecnica di monitoraggio delle condizioni climatiche a piccola scala mediante apparecchiature di rilevazione montate su mezzi in movimento, saranno illustrate due metodologie innovative di rilevazione delle grandezze termoigrometriche e di IAQ in un edificio storico e su una “smart window” di un edificio a basso consumo energetico e verranno riportati i risultati dell’applicazione sperimentale di una metodologia generale per la determinazione delle caratteristiche termofisiche di componenti edilizi.