2.3 I NFLUENZA DEI PROFILI DI OCCUPAZIONE SUL FABBISOGNO ENERGETICO
2.3.2 Carichi termici associati all’occupazione
I carichi termici associati ai profili di occupazione determinati possono sono valutati riferendosi a due parametri, e cioè la potenza metabolica rilasciata da ciascun occupante e la potenza termica rilasciata dalle apparecchiature e dalle luci presenti all’interno dell’abitazione. La potenza metabolica rappresenta la quantità di energia che viene rilasciata nel tempo dalle persone per il solo fatto di compiere una qualsiasi attività. Essa, viene, di norma, calcolata in funzione della cosiddetta “area ad personam”, ovvero della superficie utile a cui un individuo può essere assimilato. Tale superficie viene determinata in funzione della massa m e dell’altezza h del soggetto analizzato secondo la formula seguente [31]:
A = 0,202·m0,425·h0,725 (3)
in cui la superficie A è espressa in m2, la massa m in kg e l’altezza h in m. Conseguentemente, per un adulto medio (70 kg di peso e 1,7 m di altezza) si determina un’area media di 1,8 m2. Per gli individui non adulti si può assumere a forfait un valore di circa 1,3 m2.
Determinata la superficie degli individui, è possibile calcolare la potenza media a partire dai valori medi di potenza metabolica specifica in funzione dell’attività svolta [32-33], come elencati nella Tabella 15.
Tabella 15 – Potenza specifica media per varie attività domestiche
Attività Potenza specifica media [W/m2]
Riposo notturno 40
Riposo, posizione seduta 50
Attività sedentaria 60
Consumazione pasti 80
Pulizia personale, vestirsi 100
Preparazione pasti 90 ÷ 115
Pulizie domestiche 115 ÷ 200
Ai fini dell’analisi del contributo fornito da soggetti attivi e inattivi presenti nell’abitazione si può considerare un valore di 40 W/m2 per lo stato inattivo e di 100 W/m2 per quello attivo. Per quanto riguarda le apparecchiature, non esistono, in letteratura, specifiche regole inerenti gli edifici residenziali. La stessa UNI TS 11300-1 [34], al §13.1.2 fornisce soltanto dei riferimenti al riguardo senza, tuttavia, distinguere tra l’apporto delle apparecchiature e quello degli occupanti. Si utilizzano pertanto dei valori medi fra quelli proposti dalla norma, per unità di superficie dell’unità immobiliare, ovvero 5 W/m2, per il periodo diurno e 1 W/m2, per il periodo notturno. Più specificamente, si considera che la presenza di più di un soggetto attivo comporti l’attivazione di apparecchiature e luci tali da potersi applicare il valore maggiore dei relativi apporti termici, con l’eccezione della famiglia monocomponente, in cui lo status di attivo e inattivo si accompagna in modo automatico rispettivamente al valore maggiore e minore.
I valori così determinati possono essere quindi ricondotti ad una tabella (Tabella 16) in cui a ciascun codice può essere associata una potenza media degli apporti derivanti dallo stato di occupazione (la superficie di riferimento dell’unità immobiliare è posta pari a 100 m2).
Si precisa che, per famiglie di uno o due componenti, è stata considerata una composizione con soli individui adulti. Per le famiglie di 3 componenti si è tenuto conto della possibilità di avere un soggetto non adulto anche in presenza di due soli soggetti (cod. 22); per le famiglie di 4 componenti infine, si è aggiunta anche la possibilità che siano presenti da soli due soggetti non adulti (cod. 22).
Tabella 16 – Potenza degli apporti interni in funzione degli stati di occupazione
N. componenti = 1
Codice di occupazione Occupanti [W] Utenze [W] Totale [W]
0 0 100 100
10 72 100 172
11 180 500 680
N. componenti = 2
0 0 100 100
20 144 100 244
11 180 100 280
22 360 500 860
N. componenti = 3
11 180 100 280
30 196 100 296
22 310 500 810
32 412 500 912
33 490 500 990
N. componenti = 4
0 0 100 100
11 180 100 280
40 248 100 348
22 260 500 760
42 464 500 964
33 490 500 990
44 620 500 1120
Con i dati della Tabella 16 è possibile determinare per ciascun profilo di occupazione i profili orari medi degli apporti interni di potenza, di cui tener conto nel bilancio energetico dell’unità immobiliare. Tali profili sono illustrati nelle Figure da 15 a 18.
Per comparazione, viene riportato, per ciascun profilo di occupazione, anche l’andamento previsto applicando le indicazioni della norma UNITS 11300-1 sopra richiamata (§13.1.2, prospetto 14, considerando un’incidenza del 40% dei locali cucina e soggiorno sul totale della superficie dell’unità immobiliare).
Figura 15 – Profili orari medi di potenza da apporti interni per la famiglia di 1 componente
Figura 16 – Profili orari medi di potenza da apporti interni per la famiglia di 2 componenti
Figura 17 – Profili orari medi di potenza da apporti interni per la famiglia di 3 componenti
Figura 18 – Profili orari medi di potenza da apporti interni per la famiglia di 4 componenti
Dal confronto dei vari profili di potenza, si osserva innanzitutto che le regole fornite dalla norma UNITS 11300-1 non consentono un’adeguata simulazione della presenza degli occupanti, poiché i profili generati seguendo tali indicazioni sono indipendenti dal numero degli occupanti. In generale, i profili di potenza calcolati con la UNITS 11300-1 sono suddivisi in 3 ampie fasce orarie nell’arco della giornata, uguali sia per i giorni feriali che per i fine settimana, pertanto hanno meno variazioni orarie.
Il calcolo effettuato secondo i profili di occupazione, viceversa, tiene conto del numero degli occupanti secondo la base statistica precedentemente dettagliata. Per quanto riguarda le apparecchiature, stabilisce un legame, seppure semplificato, tra la potenza che essi immettono nell’abitazione e l’attività degli occupanti.
In termini di potenza media giornaliera, si osserva che per i nuclei familiari di 3 e 4 componenti i valori ricavati con i due metodi sono tra loro confrontabili, essendo quelli della UNITS 11300-1 per la famiglia da 3 componenti più alti del 4÷5% rispetto al calcolo secondo il profilo di occupazione, e più bassi del 3÷8% nel caso della famiglia da 4 componenti. Per le famiglie di 2 componenti il divario aumenta, con la potenza calcolata secondo la UNITS 11300-1 maggiore del 8÷14% rispetto a quanto calcolato con il profilo di occupazione. Tale divario diventa molto elevato nel caso della famiglia monocomponente, per la quale il calcolo secondo la UNITS 11300-1 fornisce un valore maggiore del 60÷62% rispetto all’utilizzo del profilo di occupazione.
A conclusione dell’analisi presentata, è opportuno precisare che i profili ottenuti con la procedura descritta non rappresentano una situazione reale, ma sono da intendersi come risultati sintetici delle condizioni che, dal punto di vista statistico, hanno la maggiore probabilità di verificarsi in ogni intervallo temporale considerato. In altri termini, non è detto che la successione degli stati proposti si verifichi esattamente, ma si può affermare che ad ogni intervallo si fa corrispondere lo status che si presenta con maggiore probabilità.
Un’alternativa a tale approccio è quella di effettuare un’analisi di clustering volta alla definizione di un certo numero di gruppi con caratteristiche comuni. L’analisi, implementabile soltanto attraverso strumenti di calcolo specialistici capaci di lavorare con i Big Data, condurrebbe alla determinazione di diversi profili di occupazione, con lo svantaggio di perdere in termini di sintesi del dato. Ulteriori sviluppi del calcolo potrebbero riguardare l’utilizzo di un metodo probabilistico capace di definire, a partire dai dati trovati, delle previsioni realistiche sullo sviluppo dell’andamento occupazionale nel tempo. In questo modo, si supererebbero i limiti derivanti dall’approccio deterministico utilizzato.