Con la progettazione assistita da computer si è visto il nascere di varie applicazioni software finalizzate alla 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 o il Docet diffuso anni fa dall’ENEA, e tanti altri di società specializzate). Alla 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 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).

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 di 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 riportano diagnosi attraverso grafici, sia a barre sia sotto forma di cruscotti, analisi spettrografiche delle superfici disperdenti, report di dati numerici esportabili.

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, 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. Quest’applicazione, acquistata dalla casa Autodesk nel 2011 diventando parte integrante di Revit, 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 riportava risultati limitati approssimati.

Il problema poi è quello di venire incontro alle esigenze normative richieste dai vari governi di studiare l’efficienza energetica, al fine di migliorarla per attribuire qualche premialità di tipo fiscale.

Si pensi come le certificazioni LEED - che definiscono un sistema di crediti sul risparmio di energia termica elettrica o il consumo di acqua, in rapporto, ad esempio, al recupero - hanno fatto fare un salto di qualità alle piattaforme. Si pensi ad esempio a Green Building Studio ancora basato sullo studio del gbXML (un formato proprietario derivato dal formato XML), dietro cui ci sono le prescrizioni del Green Building Council. Tale organizzazione mondiale ha emanato direttive e tutta una manualistica che persegue 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 e 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 performante e che offre in tempo reale risultati energetici in termini di apporto di Energia Totale Dipendente – ovvero dai sistemi di riscaldamento e alle superfici disperdenti e corrispondenti a costi economici. Insight offre inoltre una proiezione di energia solare eventualmente producibile date le superfici esposte e il tipo di fotovoltaico installato. 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. Quest’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 calda 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 di attribuire ad un edificio una specifica classe energetica, per poi comprendere quali interventi migliorativi attuare per far salire la classificazione a gradi più alti, così da totalizzare risparmi in termini di costo economico per fornire i vari tipi di energia. Tutto questo tenendo sotto controllo anche, problematica stringente di questi ultimi anni, l’uso e l’abbattimento di fonti inquinanti, carburanti fossili e tecnologie basate sulla combustione di materiali dannosi per la salute e per l’ambiente.

Molti software allineati agli indirizzi normativi del nostro Paese in materia di efficientamento energetico (si ricordi 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. Questo consente ai progettisti di ottenere rapidamente i risultati e di poter definire quegli interventi migliorativi in termini di involucro e di dotazioni impiantistiche (quali 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 quali strumenti adoperare per attuare le migliori scelte dal punto di vista del consumo energetico così da 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 loro formato, che sia standard o proprietario rappresenta una buona base per tutti i processi gestionali e manutentivi.

Uno di essi è appunto il monitoraggio dei consumi e in questo ambito rientrano una categoria di software e piattaforme dedicate, quelle appunto rivolte al mercato del Facility Management. La prerogativa di questi software è di essere delle vere e proprie piattaforme modulari in grado di costruire intorno agli elaborati tecnici di un edificio ma anche ai modelli BIM, tutto un sistema di informazioni, di dati aggregati, con più gradi di gestione, dimensionati alla macro scala (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 strutturata la nostra soluzione di Asset, Energy & Facility Management Infocad.FM, sempre più potenziata attraverso l’esperienza diretta acquisita nella gestione del patrimonio immobiliare dei nostri clienti con esigenze rilevanti: ci riferiamo ad enti di previdenza, istituti di credito, enti pubblici, enti ospedalieri, università, organizzazioni che in comune hanno l’esigenza di gestire vari immobili dislocati sul territorio, con tutte le problematiche connesse all’esercizio delle attività che vi si svolgono.

La nostra piattaforma dispone del modulo Infocad.FM Analytics volto al monitoraggio dei consumi energetici col quale è possibile, ad esempio, confrontare l’indice di efficienza energetica assegnato nel tempo ad un edificio (a seguito di una diagnosi energetica) col 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, calcolo e raccolta in base dati. Il modulo Analytics permette di incrociare, dinamicamente e 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 e quindi al grado di vetustà o allo stato conservativo degli edifici, evidenziando i costi sostenuti.

In un’epoca in cui la diagnosi energetica di un involucro edilizio diventa fondamentale da parte di un committente - che sia in fase di progettazione e poi, una volta costruito, nella gestione e manutenzione – che 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