Impatto di sistemi di automazione e gestione energetica sulla domanda di energia e sul comfort interno negli edifici residenziali = Impact of automation and energy management system on the energy demand and internal comfort in residential buildings

La presente tesi si inserisce nel contesto generale di ricerca e sviluppo di metodologie atte a controllare e ridurre i consumi del fabbisogno energetico dell’edificio attraverso processi di gestione automazione. La tesi si inquadra nell’ambito di una collaborazione in atto con ENEA. Tale obiettivo è stato perseguito analizzando gli effetti derivanti dall’implementazione di un impianto domotico in edifici residenziali. Le tecnologie che costituiscono il sistema interagiscono in maniera sinergica tra loro intervenendo sui principali fattori alla base della salute, comfort e sicurezza dell’occupante. Nel lavoro di tesi è stata effettuata un’analisi critica sulle tecnologie IoT in edifici residenziali, sulla struttura e sul funzionamento di un impianto domotico. Il lavoro è proseguito ipotizzando l’inserimento dell’impianto domotico in un edificio reale, sito nel comune di Roma, che per le sue caratteristiche fisiche e geometriche potesse essere considerato rappresentativo di una certa tipologia di edilizia residenziale. Si è quindi proceduto con la modellazione energetica in regime dinamico dello stato di fatto ottenendo in questo modo un modello calibrato di baseline. È stato pertanto necessario concentrarsi sullo sviluppo delle logiche di controllo, in linea con la normativa vigente EN 15232, che permette di valutare l’impatto di strategie e tecnologie che consentono di regolare e ottimizzare il funzionamento degli impianti in funzione delle condizioni al contorno. Le strategie di automazione e controllo sono state selezionate sulla base del report Report/Rds/2015/020 sviluppato dal Politecnico di Torino e riguardano l’ottimizzazione della qualità dell’aria interna, del comfort termico e del comfort visivo e la riduzione del fabbisogno energetico sia nella stagione di riscaldamento che in quella di raffrescamento. A tal fine sono state modellate logiche di automazione sull’apertura delle finestre, sulla chiusura dei sistemi oscuranti, sull’accensione/spegnimento dell’impianto di riscaldamento e raffrescamento ed, infine, sull’accensione/dimmerazione dell’impianto di illuminazione. Ognuna di queste logiche prevede il rilevamento di alcune grandezze fisiche di input e, qualora esse superassero i valori limiti di soglia, alcune azioni di output per riportare entro i limiti prestabiliti i diversi valori misurati. L’impatto delle strategie di regolazione ed automazione è stato valutato in termini di variazione del fabbisogno energetico ed, in un secondo momento, in termini di comfort interno, sia termico che visivo. Si è trovato che l’implementazione di strategie di controllo e automazione su un edificio residenziale ha portato ad un risparmio sia per quanto riguarda il consumo di energia elettrica sia di energia termica, andando inoltre a migliorare il comfort termico e luminoso sulla base della reale presenza dell’occupante all’interno degli ambienti, in modo tale da prevenire sprechi. Risulta evidente come quanto detto si rifletta sia in un risparmio economico dell’utente finale sia in un risparmio delle risorse ambientali impiegate per la produzione di energia. La presente tesi risulta pertanto un contributo al lavoro di ricerca in merito all’applicazione dell’impianto domotico come strumento efficace di riduzione del fabbisogno termico ed elettrico mediante lo sviluppo di logiche di controllo sempre più dettagliate.