Input manuale dei dat

Come abbiamo già accennato, la metodologia ha bisogno anche di un certo numero di dati che devono essere assegnati manualmente a partire dall’osservazione della cartografia e da informazioni raccolte in attività di studio e tramite sopralluogo; tali dati permettono sia di legare la parte cartografica ai dati tabellari (archetipi, abachi, dati climatici, ecc) che di inserire informazioni non comprese nel data base di partenza.

Lo studio di metodi e tecnologie più efficienti per l’acquisizione dei dati mancanti è sicuramente una delle questioni irrisolte di questo tipo di modelli: CitySim e SunTool (Robinson 2007, 2009) necessitano dell’inserimento manuale di informazioni sia per assegnare la tipologia edilizia e l’anno di costruzione, che definiscono le caratteristiche fisiche dell’involucro dei volumi rappresentanti il patrimonio edificato, che per impostarne le zone termiche. Lo strumento più semplificato SEP (M. Rylatt 2001, 2003) richiede all’utente di assegnare ai poligoni la tipologia edilizia ed il probabile anno di costruzione e di specificare con un segno grafico la posizione e l’orientamento del tetto per il calcolo del potenziale solare termico e fotovoltaico. La mancanza di dati spaziali completi alla scala del singolo edificio rende necessario un algoritmo manuale, o in qualche modo standardizzato secondo alcune ipotesi, che assegni un “tipo” predefinito di attributi ad ogni edificio e che colmi le eventuali mancanze di informazioni necessarie alla esecuzione della procedura. Al diminuire della scala, o quando addirittura la dimensione spaziale sia assente, tali operazioni di input manuale possono essere evitate o particolarmente limitate come si evince dalle esperienze di Shimoda (2007) e Girardin (2009). Nel nostro caso la metodologia produce risultati con una scala di maggiore dettaglio rispetto ai dati di partenza disponibili relativi al patrimonio edificato: cioè la metodologia effettuerà il calcolo standard della UNI 11300 per ogni edificio: perciò i dati di input che non potranno essere ragionevolmente ricondotti ad un ragionamento per tipi dovranno essere forniti edificio per edificio. Le tecniche per acquisire tali dati mancanti sono sicuramente un'altra delle questioni aperte sottolineate da questo studio, ma non sarà affrontata in questa sede. Noi ci limiteremo ad individuare i dati minimi sono necessari per eseguire il calcolo ed a fornire un toolset che possa guidare nell’implementazione manuale degli stessi. Naturalmente per dati di tipologia diversa si dovranno approntare tools specifici; nel nostro caso si è ipotizzato di non avere a disposizione dati raffinati riguardo il patrimonio edificato e di dover condurre lo studio con i mezzi semplici e a basso costo quali carte tecniche digitali, immagini satellitari o aeree comunemente disponibili o attività di sopralluogo.

Il primo toolset “A_input data” permette all’utente di assegnare in maniera iterativa, selezionando uno o più elementi, alcuni valori ai poligoni che rappresentano il perimetro degli edifici. Si specifica che i tools del toolset A sono gli unici ad avere bisogno dell’inserimento di dati da parte dell’operatore; i tools successivi dovranno semplicemente essere eseguiti secondo il loro ordine numerico (fig. n° 6.7): Il tool A1 prepara i campi necessari all’inserimento dei dati e alcuni campi funzionali all’esecuzione del calcolo; il tool

A2 acquisisce in input la località (provincia e comune) e seleziona dal data base dei dati climatici italiani quelli da utilizzare successivamente per il calcolo; il tool A3 faciliterà l’inserimento manuale dei dati ed il tool A4 effettua calcoli preliminari sui dati di input della metodologia di calcolo della

norma. L’operatore quindi osserverà i dati dalle fonti disponibili e li assegnerà utilizzando l’interfaccia di esecuzione del tool (fig. n°6.8 ); tale attività, per quanto ripetitiva e sicuramente dispendiosa in termini di tempo nel caso di grandi città, può essere svolta in maniera speditiva selezionando gruppi di edifici aventi le stesse caratteristiche.

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Fig. n°6.8, interfaccia di inserimento dei dati del tool A3

I dati che devono essere forniti manualmente sono:

Provincia e comune in cui si trova l’area di studio (string): tali input permettono di selezionare i dati climatici di interesse dal data base completo riferito a tutta l’Italia riguardo a: irraggiamento solare, temperature medie mensili, fattori di ombreggiamento, gradi giorno. Attualmente il toolset può

essere applicato a tutte le principali città Italiane ma non è ancora implementato per l’interpolazione dei dati climatici per i centri minori (UNI 8477-1).

L’archetipo (string): si assegna ad ogni poligono “l’archetipo” dell’edifico, in base al quale si determineranno molti dei parametri di ingresso del calcolo quali ad esempio la superficie finestrata e l’anno di costruzione ed altre caratteristiche di tipo geometrico. In particolare l’anno di costruzione identifica la tipologia di elementi costruttivi che verranno utilizzati nel calcolo.

Il numero di piani dell’edificio (short integer): l’altezza dell’edifico viene calcolata moltiplicando il numero di piani, assegnato ad ogni poligono, ricavato dall’osservazione della cartografia con l’altezza media dei piani inserita tra i dati che definiscono l’archetipo.

Il tipo di copertura, con il relativo orientamento (dbl), si assegnerà ad ogni poligono la direzione azimutale (0°-360° partendo da nord) della normale alla falda principale, stimata in maniera speditiva dalle ortofoto, se la copertura è piana si inserirà il valore -1. Ai fini del calcolo standard del fabbisogno energetico la direzione azimutale non è rilevante; servirà solo a distinguere tra i differenti Abachi delle strutture di copertura (orizzontali o inclinate). Si è deciso di inserire un dato di questo tipo, in luogo di un semplice booleano, perché è una informazione importante in sede di definizione del potenziale dell’energia solare; quindi si assegnerà la direzione della falda che può essere più favorevolmente utilizzata a tale scopo.

Il tipo di basamento dell’edificio (short integer), tale parametro, tramite l’osservazione di foto aeree o dati ricavabili da speditivi sopralluoghi, assegna ad ogni poligono un codice numerico rappresentante il tipo di chiusura di base (tab. n°5). Il valore è importante perchè determina sia il tipo di struttura da utilizzare nel calcolo che i parametri di riduzione relativi alla sua zona confinante.

Tab n°6.5 tipologie di chiusure di base, con i codici ed i fattori di riduzione della perdita di calore per trasmissione assegnati secondo i prospetti 5 e 6 della UNI 11300 parte 1

Il colore della finitura esterna dei paramenti murari (dbl): in accordo con quanto suggerito dalla NORMA (punto 5.3 formula 14) si richiede di digitare, per ogni edificio, il valore del fattore di assorbimento solare del componente opaco che cambia in funzione del colore della finitura esterna (0,3 chiara; 0,6 medio; 0,9 scuro). Se vi sono più colori si inserirà il valore relativo a quello preponderante.

Numero di vani scala (short integer), alcuni edifici possiedono più di un vano scala; tale caratteristica è facilmente osservabile tramite un sopralluogo o ipotizzabile in funzione della dimensione planimetrica del poligono. L’assegnazione del numero di vani potrebbe essere un dato regolato da uno studio tipologico sulle disposizioni planimetriche degli edifici: in questo caso l’assegnazione potrebbe essere effettuata in maniera automatica in base ad uno specifico parametro inserito nell’archetipo ed all’area del poligono.

il numero di piani utilizzati per attività non residenziali ma riscaldate (short integer),, si tratta del numero di piani dell’edificio, a partire dal piano terra, che possono essere facilmente riconoscibili durante il sopralluogo come utilizzati per attività non residenziali quali attività commerciali o uffici che si svolgono in ambienti riscaldati.

Il numero di piani utilizzati per attività non residenziali non riscaldati (short integer),, si tratta del numero di piani dell’edificio, a partire dal piano terra, che possono essere facilmente riconoscibili durante il sopralluogo come utilizzati per attività non residenziali quali laboratori o parcheggi che si svolgono in ambienti non riscaldati.

Tali dati di input permettono una grossolana eliminazione dei volumi riscaldati non afferenti alla residenza in quanto non si hanno informazioni riguardo gli usi diversi che eventualmente si trovassero ai piani superiori. La procedura è in grado di essere eseguita anche senza considerare questi dati, escludendo solo il piano terra dal calcolo a seconda del tipo di chiusura di base assegnata (tab n°6.5) riducendo così i dati di input manuali necessari, ma limitando la precisione della stima.

Numero di piani attico (short integer): tale parametro definibile dall’osservazione delle aereofoto definisce il numero di piani, a partire dall’ultimo, che si non si sviluppano su tutto il poligono di base. Tale parametro influisce solo nel calcolo dei volumi riscaldati e delle superfici utili in quanto il considerare alcuni livelli in arretramento rispetto alla pianta dell’edificio non fa variare le superfici disperdenti. Nei tool sviluppati è stata considerata una diminuzione del 30% della superficie, ma tramite uno studio accurato delle tipologie tale valore potrebbe essere inserito nella definizione

dell’archetipo. Anche in questo caso la procedura è in grado di essere eseguita senza questo parametro.

Alcune caratteristiche geometriche dell’edificio sono ricavate direttamente in questo toolset (tool A4 ) combinando la forma del perimetro esterno dell’edifico ed i dati inseriti dall’utente

Altezza dell’edificio: Building_h = n_floor* Avh Con:

n_floor = numero di piani fuori terra, inserito dall’operatore per ogni edificio Avh = altezza media dell’interpiano, definita per archetipo

Volume lordo dell’ambiente climatizzato:

Vl=AVh*((n_foor-n_comm- n_attico)*Aft + n_attico* 0,7*Aft)) Con:

Vl = volume lordo climatizzato, utilizzato per usi residenziali Aft = area del poligono rappresentante il perimetro dell’edifico

n_floor = numero di piani fuori terra, inserito dall’operatore per ogni edificio

n_comm= numero di piani utilizzati ad altri fini, inserito dall’operatore per ogni edificio n_attico= numero di piani attico

Avh = altezza media dell’interpiano, diversa per archetipo

Il volume netto climatizzato si è ricavato dal volume lordo utilizzando dei Fattori di correzione (prospetto 7, punto 12.2 UNI 11300-1) in funzione della categoria dell’edificio e dello spessore della muratura (tab. n°6)

Tab. n° 6.6 Fattori proposti dalla determinazione del volume netto climatizzato

Superficie Utile o area climatizzata

Anche in questo caso ci si è riferiti alla valutazione semplificata proposta dalla norma (punto 13.3, norma UNI 11300-1) che definisce un fattore di correzione in funzione dello spessore delle pareti

AvSurf=(0,9761-0.3055*dm)*Aft *((n_foor-n_comm- n_attico)+0,7*n_attico) Con:

AvlSurf = Area climatizzata o superficie utile

Aft = area del poligono rappresentante il perimetro dell’edifico

n_floor = numero di piani fuori terra, inserito dall’operatore per ogni edificio

n_comm= numero di piani utilizzati ad altri fini, inserito dall’operatore per ogni edificio n_attico= numero di piani attico

dm = spessore della muratura [m]

Il software DOCET calcola le superfici utili, i Volumi riscaldati e le superfici di dispersione utilizzando gli spessori effettivi delle murature (o meglio quelli presenti negli abachi della norma) uno spessore standard di 0,3m per i solai e sottraendo l’area ipotizzata del vano scala. Si è scelto perciò di implementare in RET anche la determinazione delle superfici utili in base alla caratteristiche geometriche dell’edificio:

USurf= (Aft –(Pp- Stairs L)*dm1 – Stairs L * dm2- Stairs A) *(n_foor-n_comm- n_attico)+ (0,7*Aft –(Pp- Stairs L)*dm1 – Stairs L * dm2- Stairs A)* n_attico

Con:

USurf = Area climatizzata o superficie utile, RETs

Aft = area del poligono rappresentante il perimetro dell’edificio Pp = perimetro del poligono rappresentante l’edificio

Stairs L = Perimetro ipotizzato di contatto tra il vano scala e l’ambiente riscaldato, inserito nell’Archetype n_floor = numero di piani fuori terra, inserito dall’operatore per ogni edificio

n_comm= numero di piani utilizzati ad altri fini, inserito dall’operatore per ogni edificio dm1 = spessore della muratura esterna[m] preso dagli abachi

dm2 = spessore della muratura interna [m], preso dagli abachi

Stairs A = viene ipotizzato in funzione del perimetro, uno studio più specifico delle distribuzioni planimetriche interne delle tipologie potrebbe fornire un dato più accurato da inserire nella definizione dell’archetipo. Nella procedura attuale l’area è stata definita in maniera standard con la seguente

Stairs A =(1/3 Stairs L)* (2/3 Stairs L)