Categoria: Efficienza Energetica e Involucro

La gestione intelligente del fabbisogno energetico negli edifici rappresenta una priorità strategica per ingegneri e gestori di infrastrutture, specialmente in contesti urbani densamente popolati. La previsione accurata del carico elettrico si configura come uno strumento indispensabile per l’efficienza operativa e la sostenibilità ambientale.

Il Contesto della Previsione del Carico Elettrico

La sfida della gestione energetica si amplifica notevolmente quando si considera un ampio portafoglio di immobili, come evidenziato da un’analisi su 400 edifici pubblici nella città di Shenzhen. In tali scenari, la capacità di anticipare la domanda di energia elettrica non è solo fondamentale per ottimizzare i costi operativi, ma incide direttamente sulla stabilità della rete elettrica, sulla pianificazione degli approvvigionamenti e sulla promozione di un modello di sviluppo più sostenibile. Per i professionisti del settore, disporre di modelli predittivi robusti significa poter affrontare i picchi di consumo, bilanciare le fonti di energia e affinare l’efficienza di sistemi complessi quali il riscaldamento, la ventilazione, l’aria condizionata e l’illuminazione.

Metodologie a Confronto per la Stima dei Consumi

La ricerca di modelli predittivi affidabili per il consumo energetico è un ambito di ricerca in costante evoluzione. Diverse metodologie, che spaziano dalle tecniche statistiche tradizionali agli algoritmi di machine learning più avanzati, vengono messe a confronto per identificarne l’efficacia. L’approccio di “model comparison”, applicato nell’indagine sui 400 edifici di Shenzhen, si rivela cruciale per valutare le prestazioni dei differenti algoritmi in funzione di specifici set di dati e contesti applicativi. Questa comparazione si basa sull’analisi di metriche di accuratezza e di errore, permettendo di selezionare il modello più idoneo a catturare le complesse dinamiche e le non linearità intrinseche nel profilo di carico elettrico degli edifici. L’obiettivo è sviluppare previsioni non solo precise, ma anche resilienti alle fluttuazioni ambientali e operative.

La Selezione delle Variabili Chiave

L’accuratezza di qualsiasi modello predittivo dipende in larga misura dalla corretta identificazione e selezione delle variabili esplicative, un processo noto come “feature selection”. Nel contesto della previsione del carico elettrico di edifici pubblici, numerosi fattori possono influenzare il consumo: dalle condizioni meteorologiche esterne come temperatura e umidità, ai calendari (giorni feriali, festività), fino ai modelli di occupazione e alle caratteristiche costruttive specifiche dell’edificio. L’applicazione di tecniche mirate per la selezione delle feature consente di isolare le variabili con maggiore potere predittivo, riducendo la complessità del set di dati. Questo non solo migliora le prestazioni del modello e la sua capacità di generalizzazione, prevenendo il fenomeno dell’overfitting, ma ne aumenta anche l’interpretabilità, rendendolo più trasparente e utilizzabile per i professionisti tecnici.

Interpretazione dei Modelli con TreeSHAP

Molti degli algoritmi di machine learning più performanti sono spesso percepiti come “scatole nere”, rendendo difficile comprendere il ragionamento sottostante a una specifica previsione. Per superare questa limitazione, l’interpretazione del modello diventa un passaggio essenziale per la sua adozione pratica nel settore. Strumenti come TreeSHAP, particolarmente efficaci per modelli basati su alberi decisionali, offrono la possibilità di attribuire un contributo quantitativo a ciascuna caratteristica in relazione a ogni singola previsione. Questo metodo permette di chiarire l’impatto marginale delle diverse variabili sul risultato finale, fornendo una visione trasparente del funzionamento interno del modello. Per ingegneri e decisori, questa interpretabilità è fondamentale per costruire fiducia nelle previsioni e per prendere decisioni informate sulla gestione e ottimizzazione energetica, basandosi su una comprensione chiara dei fattori che influenzano il consumo.

Implicazioni per la Gestione Energetica e la Progettazione

L’implementazione di metodologie avanzate per la previsione del carico elettrico, validate da rigorosi confronti e rese trasparenti attraverso tecniche interpretative, offre vantaggi concreti per l’intero settore delle costruzioni. Per i gestori di grandi patrimoni immobiliari e gli ingegneri impiantisti, previsioni affidabili si traducono in una pianificazione energetica più razionale, una riduzione significativa dei costi operativi e la possibilità di attuare strategie proattive per la gestione dei picchi di domanda. Sotto il profilo della progettazione, una profonda comprensione dei driver di consumo può orientare le scelte sin dalle fasi iniziali di ideazione di nuovi edifici o durante i processi di riqualificazione. Ciò consente di adottare soluzioni costruttive e impiantistiche che massimizzino l’efficienza energetica fin dall’origine. L’analisi di portafogli edilizi estesi, come i 400 edifici pubblici di Shenzhen, offre inoltre l’opportunità di estrarre pattern comportamentali e correlazioni generalizzabili, applicabili a un più ampio spettro di strutture simili.

L’integrazione di tecniche predittive avanzate nel ciclo di vita completo degli edifici, dall’analisi iniziale alla gestione operativa quotidiana, si consolida come un pilastro fondamentale per il raggiungimento di obiettivi di efficienza energetica e sostenibilità urbana. La capacità di sfruttare intelligentemente i dati per generare previsioni affidabili rappresenta un valore aggiunto inestimabile per tutti gli attori coinvolti nel settore delle costruzioni, delineando una prospettiva più proattiva e intelligente nella gestione del patrimonio edilizio.

Combinare la classe energetica A4 con una pompa di calore che funziona senza alcuna unità esterna è la scelta che definisce il progetto I Platani, realizzato a San Giovanni in Persiceto come edificio NZEB. Una combinazione che merita attenzione, perché tocca due nodi ricorrenti nella pratica di progetto: il margine stretto dei target di alta efficienza e la collocazione fisica dei componenti impiantistici.

La classe A4 dentro l’obiettivo NZEB

L’acronimo NZEB identifica gli edifici a energia quasi zero, la categoria verso cui la classificazione energetica italiana spinge da anni. La classe A4 ne rappresenta il gradino più alto: arrivarci significa chiudere il bilancio energetico con fabbisogni molto contenuti e lascia al calcolista margini ridotti, perché ogni dispersione o consumo non governato pesa in modo evidente sul risultato finale.

In questo quadro la dotazione impiantistica non è un dettaglio, ma la variabile che decide il raggiungimento del target. Ed è proprio qui che la scelta fatta a San Giovanni in Persiceto presenta l’elemento più interessante dal punto di vista operativo.

Una pompa di calore MYDATEC senza unità esterna

La macchina prevista per I Platani è una pompa di calore MYDATEC che lavora senza alcun elemento installato all’esterno. Rispetto a uno split o a una soluzione multiunità tradizionale la differenza è concreta e tocca più aspetti della pratica quotidiana:

• nessun gruppo esterno da ancorare a facciata, tetto o area di pertinenza;
• nessun percorso di tubazioni frigorifere all’aperto;
• nessuna occupazione di spazi comuni o di contesto paesaggistico da negoziare con terzi.

Spostare la macchina interamente al chiuso richiede però uno spazio tecnico adeguato, con le esigenze di accesso e di manutenzione che ne derivano. Per il progettista impiantistico il tema della collocazione non scompare: cambia semplicemente posto.

Aria filtrata: la parte dedicata alla ventilazione

Il terzo elemento riguarda l’aria, che nell’impianto viene filtrata. In un edificio spinto sui consumi la ventilazione è un passaggio delicato, perché l’aria introdotta incide sul bilancio termico e, allo stesso tempo, determina la qualità dell’ambiente interno. La presenza della filtrazione sposta quindi l’attenzione sulla gestione nel tempo: i filtri vanno controllati e sostituiti periodicamente, un punto di manutenzione da presidiare con il committente già in fase di consegna dell’opera.

Il caso I Platani resta utile come spunto operativo: quando il lotto, il contesto urbano o le dinamiche condominiali rendono difficile l’unità esterna, macchine che lavorano interamente al chiuso riaprono strade che altrimenti rimarrebbero chiuse. La verifica dei consumi reali in esercizio, come sempre in questi progetti, è il banco di prova che confermerà o meno la classe A4 dichiarata.

Chiudere un balcone per ricavare uno sunspace, ossia uno spazio solare tampone, modifica il regime termico del locale adiacente: gli apporti solari disponibili aumentano, ma crescono anche la variabilità del comportamento e il rischio di temperature eccessive nelle stagioni calde. Un contributo pubblicato sulla rivista Buildings, volume 16, pagina 3841, affronta il problema su due fronti complementari: un’ottimizzazione articolata in due passaggi delle proprietà di materiali a cambiamento di fase e una ventilazione meccanica il cui funzionamento è comandato dalla temperatura, con impostazioni calibrate sull’orientamento della loggia chiusa.

Two-Step Optimization of PCM Properties and Temperature-Controlled Mechanical Ventilation for Orientation-Responsive Enclosed Balcony Sunspaces

La loggia chiusa come spazio tampone sensibile all’esposizione

Uno sunspace ottenuto chiudendo un balcone interponde un volume vetrato tra esterno e ambiente interno: la radiazione solare viene captata nello spazio tampone, che attutisce lo scambio diretto con l’esterno e mette a disposizione del locale riscaldato una quota dell’energia raccolta. Entità e fascia oraria di questa energia non restano però costanti: a parità di chiusura, l’esposizione sposta le ore in cui gli apporti si concentrano e ne cambia l’andamento nel corso dell’anno.

Da qui l’impostazione definita orientation-responsive: la configurazione complessiva, materiale e impianto insieme, viene resa capace di rispondere all’orientamento anziché restare fissa per tutte le esposizioni.

Ottimizzazione in due passaggi delle proprietà del PCM

I materiali a cambiamento di fase, Phase Change Materials (PCM), accumulano energia in forma latente in prossimità della transizione di stato e la rilasciano quando la temperatura ripercorre il medesimo intervallo. Inseriti in uno sunspace, consentono di spostare nel tempo una parte dell’energia solare captata, attenuando le escursioni termiche dello spazio tampone. Le loro prestazioni dipendono dalle proprietà del materiale, a cominciare dall’intervallo di temperatura della transizione e dal calore latente coinvolto: grandezze che vanno accostate alle temperature effettivamente raggiunte dalla loggia perché l’accumulo operi nella gamma utile.

La definizione di queste proprietà viene affrontata con un’ottimizzazione sviluppata in due passaggi successivi, invece che con una singola scelta fissata a monte.

Ventilazione meccanica comandata dalla temperatura

Il secondo fronte riguarda l’impianto. La ventilazione meccanica è governata dalla temperatura: l’attivazione segue lo stato termico dello sunspace e non un orario prestabilito. In un volume vetrato esposto al sole questo criterio permette di scaricare l’energia in eccesso quando serve e di sospendere il funzionamento nelle fasce in cui non vi è nulla da evacuare.

I due strumenti operano su piani complementari: il materiale a cambiamento di fase sposta nel tempo una quota dei carichi termici, la ventilazione provvede a rimuovere la parte che non conviene trattenere. Lo studio li inserisce in uno stesso schema di progetto, anziché trattarli come misure separate.

Una configurazione diversa per ogni orientamento

Il riferimento all’orientamento ha una conseguenza operativa precisa: le proprietà del PCM e la logica di controllo della ventilazione non vengono definite una volta per tutte, ma in relazione all’esposizione dello sunspace. Per chi progetta chiusure di logge e balconi, l’orientamento va quindi trattato come variabile di progetto a pieno titolo, capace di condizionare la scelta del materiale e la taratura del controllo della ventilazione.

Il quadro che ne risulta tiene insieme involucro e impianto: proprietà del materiale definite con un percorso di ottimizzazione in due passaggi, ventilazione legata alla temperatura misurata, esposizione tra i parametri che determinano la configurazione finale. Un’impostazione rilevante per chi opera sulla riqualificazione di logge e chiusure di balconi, dove l’uso di una configurazione unica per tutte le esposizioni mal si concilia con la variabilità degli apporti solari.

Il camino solare converte la radiazione incidente in moto d’aria: la superficie esposta al sole riscalda l’aria contenuta in un canale, l’aria alleggerita risale e la corrente che ne deriva può alimentare la ventilazione naturale dell’edificio. La resa del processo dipende in misura decisiva dal clima di riferimento, ed è su questo rapporto che si concentra la ricerca pubblicata sulla rivista Buildings (volume 16, pagina 3837), dedicata a un camino solare montato a parete e integrato nell’involucro edilizio, esaminato nelle condizioni climatiche tropicali umide dell’Indonesia.

L’indagine si articola lungo due direttrici complementari:

• la caratterizzazione del comportamento termico e fluidodinamico del dispositivo;
• la valutazione delle prestazioni di ventilazione nel clima specifico in cui il camino opera.

Configurazione a parete e integrazione nell’involucro

La configurazione studiata unisce installazione a parete e integrazione nell’edificio: il camino non appare come un volume aggiunto impiantisticamente, ma entra a far parte dell’involucro verticale, con la superficie captante che coincide con una porzione di facciata e il canale di flusso che si sviluppa lungo il piano dell’edificio. Il dispositivo assume così un doppio ruolo, di componente architettonica e di generatore di ventilazione.

Il principio operativo resta quello consolidato dell’effetto camino: l’energia solare assorbita crea uno sbilanciamento di densità tra l’aria del canale e l’ambiente esterno, l’aria più calda risale e il flusso risultante può essere impiegato per l’aspirazione dell’aria interna.

Caratteristiche termiche e di flusso del canale

La prima direttrice dell’analisi riguarda le grandezze che governano il moto di galleggiamento: il riscaldamento della superficie esposta, l’incremento di temperatura dell’aria lungo il canale e la velocità della corrente indotta. La relazione tra questi termini stabilisce quanto dell’apporto radiante disponibile si traduce in flusso di ventilazione effettivo.

Senza un quadro chiaro dei campi termici e del moto dell’aria all’interno del dispositivo, la stima del ricambio d’aria ottenibile resta indeterminata. La caratterizzazione termofluidodinamica costituisce quindi la base su cui poggia ogni valutazione prestazionale successiva.

Prestazioni di ventilazione nel clima tropicale umido

La seconda direttrice sposta il fuoco sul contributo che il dispositivo può dare al ricambio d’aria. Il contesto indonesiano introduce vincoli specifici: temperature esterne elevate e umidità relativa alta per gran parte dell’anno. In tali condizioni il comfort degli ambienti non può prescindere dal contenuto di vapore dell’aria e la ventilazione naturale dispone di un margine climatico ridotto.

Valutare il camino solare in questo scenario significa verificare la sua capacità di generare ricambio laddove le condizioni climatiche rendono impegnativa la ventilazione passiva. Il riferimento a condizioni reali, con i loro limiti termici e il peso dell’umidità, rende l’analisi aderente al contesto in cui il dispositivo è chiamato a operare.

Per chi dimensiona sistemi di ventilazione naturale o integra componenti passivi nell’involucro, lavorare su risultati riferiti a un clima tropicale umido offre un termine di paragone più vicino alla pratica operativa nei contesti in cui la spinta termica disponibile è limitata. È in questo terreno che la ricerca su Buildings colloca la verifica del camino solare a parete.

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Ogni nodo strutturale che interrompe la continuità dell’isolamento crea un percorso preferenziale per il flusso termico, con effetti che le verifiche di calcolo condotte a tavolino faticano a restituire quando l’edificio è in esercizio. Quantificare questi effetti in opera, su fabbricati realmente abitati, è l’oggetto di uno studio pubblicato sulla rivista Buildings (volume 16, articolo 3896), fondato sull’impiego della termografia a infrarossi per la valutazione dei ponti termici e della prestazione termica in situ in palazzi prefabbricati e in cemento armato abitati.

Il tema si colloca in un punto delicato della diagnosi energetica: la distanza tra valori nominali, derivanti dal calcolo, e comportamento misurabile in opera. Nel parco residenziale costruito con strutture in cemento armato e tecnologie prefabbricate, la stessa sezione che assolve la funzione strutturale può interrompere la continuità termica, e i punti di dispersione concentrata tendono a sfuggire alle verifiche condotte componente per componente.

Termografia a infrarossi per leggere l’involucro in esercizio

La tecnica restituisce il campo di temperature superficiali dell’involucro e rende riconoscibili le anomalie che corrispondono ai ponti termici: giunzioni tra elementi, interruzioni dell’isolamento, passaggi tra materiali diversi. Trattandosi di una tecnica di rilievo non invasiva, la procedura può essere condotta su edifici in uso, senza alterare le condizioni che si intendono osservare. Nello studio questa capacità di mappatura viene applicata a edifici residenziali reali, abitati e in pieno funzionamento.

Nodi strutturali e dispersioni nella tipologia prefabbricata e in cemento armato

Nelle costruzioni prefabbricate, i collegamenti tra pannelli e tra elementi ripetuti costituiscono punti tipici di discontinuità termica. Nelle strutture in cemento armato, la continuità di solai ed elementi verticali che attraversa l’involucro genera percorsi di dispersione addizionali rispetto alle perdite per trasmissione delle partizioni opache. La scelta di esaminare palazzi residenziali di questa tipologia mentre restano abitati orienta la diagnosi verso condizioni representative del servizio effettivo.

Che cosa cambia quando l’edificio è abitato

Un fabbricato in uso non offre le condizioni controllate di una prova in laboratorio: le temperature interne variano con gli ambienti e con gli orari, la disposizione degli arredi e il comportamento degli occupanti incidono sul quadro termico superficiale. Indagare la prestazione termica in queste condizioni significa lavorare con dati meno regolari, ma ancorati al funzionamento quotidiano, che è la condizione su cui si fondano le scelte sugli edifici esistenti.

Dall’anomalia localizzata alla prestazione misurata in situ

L’impostazione del lavoro combina due livelli di lettura. Il primo riguarda la localizzazione dei ponti termici, con l’obiettivo di individuare dove l’involucro perde continuità e come si distribuiscono le dispersioni concentrate. Il secondo sposta l’attenzione sulla prestazione termica complessiva in situ, cioè sul comportamento che l’edificio esprime realmente, nell’assetto costruttivo e nelle condizioni d’uso osservate.

Collegare i due livelli è ciò che rende la diagnosi utilizzabile a monte delle scelte progettuali: la mappa termica orienta l’individuazione delle criticità, mentre la valutazione in situ restituisce il loro peso sul comportamento complessivo. Un impostazione di questo tipo aiuta a evitare che l’analisi si fermi ai componenti opachi, tralasciando la dispersione concentrata nei nodi strutturali.

Rilevanza per la diagnosi dell’edilizia residenziale esistente

Per i tecnici che operano sul parco edilizio consolidato, l’interesse della ricerca sta nella combinazione di tre elementi: una tecnica di rilievo non invasiva, una tipologia costruttiva molto diffusa e condizioni di misura coerenti con l’uso reale degli edifici. In questo quadro la termografia non resta un esercizio diagnostico isolato, ma alimenta la fase di studio in opera che precede ogni decisione sull’involucro.

• individuazione dei ponti termici in opera, senza interventi invasivi sull’involucro;
• lettura della prestazione termica in condizioni di esercizio, più prossima al funzionamento quotidiano rispetto ai soli valori calcolati;
• attenzione dedicata a palazzi prefabbricati e in cemento armato, dove la dispersione si concentra nei collegamenti tra elementi strutturali.

La valutazione termica di un edificio abitato non può fermarsi ai valori nominali di progetto. L’applicazione della termografia a infrarossi su palazzi prefabbricati e in cemento armato in uso, documentata nello studio su Buildings, offre un riferimento operativo per condurre la diagnosi energetica nell’edilizia residenziale esistente, nelle condizioni reali in cui gli edifici lavorano.

Nei palazzi con struttura in cemento armato e negli edifici assemblati con pannelli prefabbricati, i ponti termici si concentrano dove la continuità dell’involucro si interrompe. La loro diagnosi in opera può affidarsi alla termografia a infrarossi, che osserva le superfici senza smontare stratigrafie e senza interrompere l’uso degli alloggi. Su questo ambito interviene uno studio pubblicato sulla rivista Buildings (volume 16, articolo 3896), dedicato alla valutazione termografica dei ponti termici e delle prestazioni termiche in situ in edifici residenziali prefabbricati e in cemento armato rilevati mentre sono abitati.

Dove si annidano i ponti termici in queste tipologie

Nelle strutture in cemento armato gettato in opera, cordoli, travi di bordo e pilastri perimetrali attraversano di regola lo strato coibente e offrono al flusso termico percorsi preferenziali. Negli edifici a pannelli prefabbricati la criticità ricorre nelle giunzioni tra pannelli e nei nodi di contatto con solai e tramezzature. Le conseguenze sono note a chiunque abbia esaminato una mappa termografica di un alloggio riscaldato: temperature superficiali interne abbassate in corrispondenza delle discontinuità, dispersioni localizzate e maggiore esposizione a condensa superficiale.

Edifici abitati, rilievo in condizioni di esercizio

L’aspetto distintivo dell’impostazione sta nell’ambito scelto: edifici occupati. Il rilievo si svolge così in condizioni di esercizio reale, con regimi di riscaldamento, arredi e consuetudini di aerazione che riflettono la vita quotidiana anziché scenari idealizzati. Per il tecnico abituato a confrontare prestazioni misurate e prestazioni calcolate, questo sposta il baricentro della diagnosi sul comportamento effettivo dell’involucro. C’è però una contropartita da gestire: l’occupazione introduce variabilità, perché ogni alloggio viene utilizzato in modo diverso e la lettura dei risultati deve tenerne conto.

Dalle anomalie superficiali alle prestazioni in situ

La termografia a infrarossi rileva la radiazione emessa dalle superfici e restituisce la distribuzione delle temperature superficiali, nella quale i ponti termici si evidenziano come anomalie rispetto al campo circostante. Nell’uso qualitativo lo strumento localizza difetti e discontinuità. La valutazione impostata dalla ricerca va oltre la localizzazione, perché comprende anche le prestazioni termiche in situ dell’edificio: l’osservazione si estende dal difetto puntuale al comportamento termico complessivo in esercizio.

Ricadute operative per la diagnosi sull’esistente

Per chi lavora su questo patrimonio edilizio, una mappatura termografica acquisita a edificio abitato offre una base concreta per impostare la riqualificazione: dove coibentare, dove intervenire sui ponti termici, dove approfondire con verifiche mirate prima di impostare il progetto. Il carattere non invasivo del rilievo, inoltre, rende la procedura compatibile con gli alloggi in uso, un requisito che nelle diagnosi energetiche residenziali conta quanto la qualità dei dati stessi.

Misurare l’edificio mentre è abitato avvicina la diagnosi all’edificio reale, quello sul quale le scelte di intervento dovranno poi fondarsi.

Il surriscaldamento estivo degli ambienti residenziali può essere attenuato agendo sulla copertura: è quanto emerge da uno studio condotto da Andreas Ratka, Wolfgang Ernst e Matthias Wörlein e pubblicato su CivilEng (doi: 10.3390/civileng6040060), che collega misure sperimentali e simulazioni di un edificio tipo per quantificare gli effetti termici delle coperture a verde.

Come agisce il verde in copertura

Il raffrescamento generato da un teto vegetalizzato nasce da tre meccanismi fisici: la traspirazione delle piante, l’evaporazione dell’acqua dal substrato e l’ombreggiamento fornito dalla vegetazione. A questi si aggiunge un quarto fattore, l’aumento della capacità termica dell’edificio, che modifica la dinamica termica complessiva dell’involucro.

La metodologia sviluppata dagli autori si fonda su due pilastri: da un lato prove di laboratorio e misure in campo aperto per caratterizzare i fenomeni fisici, dall’altro la simulazione di un edificio residenziale tipo attraverso un approccio validato. Questa combinazione consente di valutare in modo quantitativo l’influenza del greening sulle condizioni termiche interne, mostrando che il surriscaldamento estivo si riduce e che il comfort per gli occupanti migliora.

Il problema del disaccoppiamento termico negli edifici recenti

Negli edifici di concezione attuale l’involucro incorpora uno strato ad alta prestazione isolante. La conseguenza è nota a chi si occupa di fisica tecnica: una quota rilevante della potenza di raffrescamento viene prelevata all’esterno dell’edificio, mentre solo una parte minorere agisce sull’ambiente interno. Il verde in copertura, in altre parole, raffredda efficacemente il pacchetto stratigrafico ma non riesce a trasferire tale beneficio agli spazi abitativi.

Per superare questo limite gli autori propongono l’introduzione di una connessione idraulica tra la copertura vegetalizzata e l’interno dell’edificio, così da veicolare il raffrescamento verso gli ambienti abitati e aggirare la barriera isolante.

Valutazione quantitativa dei benefici interni

L’efficacia del raffrescamento interno è stata stimata attraverso due grandezze. La prima è la differenza nel numero di ore annue di surriscaldamento in un edificio residenziale, indicatore diretto del comfort estivo. La seconda è la riduzione del fabbisogno energetico per la climatizzazione dello stesso edificio tipo.

I risultati dell’analisi indicano che le coperture a verde, in particolare quando sono dotate di connessione idraulica con l’interno, possono aumentare in modo significativo il comfort termico degli ambienti e ridurre potenzialmente l’energia richiesta dall’impianto di condizionamento.

Per i progettisti di involucro il messaggio è chiaro: la prestazione estiva di un tetto verde non si esaurisce nella stratigrafia della copertura, ma dipende dalla capacità di agganciare il raffrescamento evaporativo al bilancio termico degli ambienti interni.

Circa 12 milioni di edifici residenziali, l’85% dello stock nazionale, per oltre 31 milioni di unità abitative: su questa base ENEA ha definito gli “Edifici di Riferimento” (Reference Buildings), modelli tipologici che riproducono le configurazioni ricorrenti del patrimonio edilizio italiano nelle sei zone climatiche nazionali. La metodologia, messa a punto da Domenico Palladino e Francesca Pagliaro del Dipartimento ENEA di Efficienza energetica, è descritta in uno studio pubblicato sulla rivista Energy and Buildings.

Gli ambiti di utilizzo sono definiti con precisione: simulazioni energetiche a diverse scale territoriali e analisi basate sulla variazione dei principali parametri caratteristici degli edifici. Il nodo metodologico, però, sta altrove, nella capacità di far dialogare banche dati nazionali finora non interoperabili.

Il metodo: correlazione strutturata di archivi eterogenei

Le singole informazioni esistevano già negli archivi nazionali. Palladino, coautore dello studio, attribuisce il valore aggiunto del lavoro alla loro correlazione strutturata, cioè alla lettura congiunta capace di definire in modo coerente le caratteristiche più rappresentative dello stock residenziale italiano.

L’ossatura geometrica deriva dal Censimento della popolazione e delle abitazioni dell’ISTAT, rielaborato per ottenere una descrizione esaustiva dello stock residenziale. La fotografia degli impianti e dei servizi energetici prevalenti proviene invece dal SIAPE, il Sistema Informativo sugli Attestati di Prestazione Energetica istituito con il DM 26 giugno 2015, implementato nel 2016 e gestito da ENEA: sono stati considerati oltre 5 milioni di APE emessi tra la fine del 2015 e la metà del 2024, contenenti informazioni disaggregate su consumi e impianti di riscaldamento, raffrescamento, produzione di acqua calda sanitaria, ventilazione meccanica, illuminazione artificiale e trasporto, utili per una caratterizzazione più precisa delle unità immobiliari.

Chiude il profilo la qualità termica dei fabbricati, esemplificata dalla trasmittanza termica dell’involucro: per questa variabile è stato utilizzato un report nazionale ENEA sviluppato nell’ambito della Ricerca di Sistema Elettrico (RdS), completato da riferimenti tecnici e normativi.

Tipologie dominanti, zona climatica per zona climatica

La configurazione più diffusa è unica su tutto il territorio nazionale: l’edificio a due piani con un’unica unità immobiliare. Le articolazioni territoriali compaiono nelle posizioni successive.

Nelle zone climatiche più calde, dalla A alla C, la seconda tipologia per frequenza è l’edificio a un piano con una sola unità abitativa. Nelle zone fredde, dalla D alla F, la scala cambia: prevalgono edifici su più livelli e con più unità abitative, con buona probabilità per effetto della maggiore densità abitativa.

Ne discende una conseguenza pratica per chi costruisce modelli o seleziona casi studio: le configurazioni da assumere come riferimento variano con la zona climatica, e gli Edifici di Riferimento incorporano questa articolazione territoriale.

Impianti: caldaie in arretramento, pompe di calore e teleriscaldamento

Sul fronte impiantistico l’analisi restituisce l’immagine di una transizione in corso: dai generatori tradizionali, caldaie standard e a condensazione, verso soluzioni più moderne ed efficienti. Gli edifici costruiti prima del 1980 dipendono ancora in prevalenza dalle caldaie tradizionali; nelle costruzioni più recenti, in particolare dopo il 2005, il ricorso alle tecnologie efficienti si fa netto.

Le pompe di calore diventano sempre più diffuse nelle zone climatiche più calde, A e B, a conferma della spinta verso la sostenibilità nel residenziale. Cresce a sua volta l’adozione del teleriscaldamento negli edifici recenti, con la zona climatica F come ambito di maggiore diffusione.

Perché una strategia energetica nazionale unica è difficile

Le differenze tipologiche descritte fin qui hanno una ricaduta diretta sulle scelte di policy: definire una strategia energetica nazionale unica risulta difficoltoso, e gli interventi vanno calibrati per ciascuna area. Palladino aggiunge il dato che pesa di più: circa il 65% degli immobili è antecedente all’introduzione delle prime normative energetiche e si caratterizza per consumi elevati.

Pagliaro sposta l’attenzione sul piano operativo. La configurazione edilizia e le dotazioni impiantistiche, ricorda, incidono direttamente sulla domanda di energia per riscaldamento e raffrescamento; è questa differenziazione a rendere possibile una calibratura mirata degli interventi di efficienza. Un’integrazione più spinta con i dati SIAPE potrebbe poi accostare le caratteristiche tipologiche degli edifici alle informazioni sulle prestazioni energetiche, offrendo un quadro informativo più completo per orientare le strategie di riqualificazione.

Direttiva Case Green, EU BSO e qualità dei dati nazionali

Il lavoro si colloca nel quadro delle nuove politiche europee su energia e clima, che richiedono basi informative solide sul patrimonio edilizio. Il settore civile pesa per il 36% sulla domanda energetica globale e per il 37% sulle emissioni di CO₂ legate all’energia, valori quantificati nel 2021 Global Status Report for Buildings and Construction del United Nations Environment Programme.

La Direttiva UE 2024/1275 sulla prestazione energetica degli edifici, nota come Direttiva Case Green, rafforza il ruolo delle banche dati nazionali e del monitoraggio di caratteristiche e prestazioni energetiche attraverso l’Osservatorio europeo sul patrimonio edilizio (EU Building Stock Observatory, EU BSO). Il limite di strumenti come l’EU BSO è di natura informativa: la loro efficacia dipende dalla disponibilità, dalla qualità e dall’omogeneità dei dati trasmessi dagli Stati membri, spesso provenienti da fonti nazionali frammentate e non pienamente allineate.

In Italia il problema è particolarmente marcato: il quadro informativo sul patrimonio edilizio è ampio ma distribuito su numerose fonti, censimenti, archivi amministrativi, registri energetici, studi tecnici e progetti, nate con obiettivi diversi e caratterizzate da criteri e livelli di dettaglio territoriale non sempre omogenei. È qui che gli Edifici di Riferimento definiti con l’approccio ENEA trovano una applicazione diretta: l’integrazione di banche dati nazionali eterogenee restituisce informazioni coerenti e rappresentative dello stock, su cui ancorare le strategie di riqualificazione energetica.

La lezione di metodo va oltre il singolo studio: la rappresentatività di un modello edilizio nasce dalla capacità di correlare archivi diversi, più che dalla mole di ciascuno di essi. Con una base così costruita, gli edifici di riferimento diventano strumenti di lavoro utilizzabili, zona climatica per zona climatica.

Un confronto sistematico tra architetture ibride basate su reti LSTM per la previsione delle emissioni operative di carbonio negli edifici universitari è al centro di un contributo pubblicato sulla rivista Buildings, volume 16, articolo 3874. Il lavoro affronta una questione che chi si occupa di gestione energetica del patrimonio immobiliare conosce bene: la scelta del modello di previsione non è mai neutra e condiziona l’affidabilità di ogni strategia di riduzione delle emissioni in esercizio.

Emissioni operative come oggetto di previsione

Le emissioni operative derivano dall’energia consumata durante la vita in esercizio dell’edificio, dal riscaldamento al raffrescamento, dall’illuminazione agli usi elettrici delle apparecchiature. Si distinguono in questo dal carbonio incorporato, associato invece ai materiali e alla fase costruttiva. Prevederne l’andamento nel tempo significa trasformare i dati di monitoraggio in uno strumento previsionale, capace di anticipare i fabbisogni invece di limitarsi a registrarli.

Gli edifici universitari rappresentano un campo di applicazione significativo: si tratta di patrimoni estesi ed eterogenei, in cui aule, laboratori e uffici coesistono con profili occupativi che cambiano secondo il calendario accademico. In questo scenario i consumi assumono la forma di serie temporali con componenti stagionali, esattamente il tipo di dato su cui i modelli di apprendimento automatico sequenziale possono operare.

Reti LSTM e varianti ibride

Le reti LSTM, acronimo di Long Short-Term Memory, sono un’architettura ricorrente concepita per cogliere le dipendenze a lungo termine nei dati sequenziali. Nella previsione delle serie energetiche questa caratteristica è determinante, perché i pattern stagionali e le correlazioni temporali ritardate influenzano i consumi in misura apprezzabile.

I modelli ibridi presi in esame dallo studio nascono dall’accostamento della componente LSTM ad altre tecniche di elaborazione dei dati o di calibrazione dei parametri. La logica è quella di compensare i limiti della rete ricorrente usata da sola attraverso configurazioni differenti tra loro, da valutare in chiave comparativa. È questo ventaglio di varianti il fulcro dell’analisi: l’obiettivo non è proporre un modello singolo, ma stabilire come misurare le prestazioni di ciascuno e su quale base fondare la scelta.

Valutazione delle prestazioni e selezione del modello

Il percorso delineato dal lavoro si articola in due passaggi. Il primo è la valutazione: le architetture candidate vengono sottoposte a un confronto di prestazioni sugli stessi dati, in modo che le differenze emerse possano attribuirsi al modello e non alle condizioni di partenza. Il secondo è la selezione: sulla base dei risultati si individua la configurazione più affidabile per la previsione delle emissioni operative.

Sul piano metodologico il punto rilevante è un altro. Nessuna architettura ibrida può ritenersi superiore in assoluto, e la scelta va rapportata al contesto specifico, alla qualità dei dati disponibili e agli obiettivi della previsione. Un percorso strutturato di valutazione e selezione riduce l’arbitrarietà della decisione e rende il processo riproducibile, un aspetto non secondario quando i risultati alimentano decisioni di gestione energetica.

Lettura per gestori e professionisti

Per chi si occupa di facility management di patrimoni pubblici ed efficienza energetica, il messaggio è operativo: una previsione affidabile delle emissioni operative consente di pianificare gli interventi e di verificare in anticipo l’effetto delle azioni di riduzione, invece di constatarne gli esiti a valle. Per il tecnico, il contributo offre un riferimento su come impostare un confronto tra modelli ibridi LSTM prima di adottarne uno in un contesto reale.

La questione di fondo resta la scelta consapevole dello strumento di previsione, un passaggio tecnico che merita la stessa rigorosità dedicata alla raccolta dei dati e all’interpretazione dei risultati.