Predicting the urban solar fraction: a methodology for energy advisers and planners based on GIS Tramite una serie di articoli (GADSDEN 2000-2003a 2003b, RYLATT 2001, ROBINSON 2003) gli autor

mostrano i risultati raggiunti nell’ambito dell’implementazione di un GIS tool “Solar Energy Plannig” (SEP) pensato per essere un DSS per la formulazione di politiche di incentivazione e di gestione dello sfruttamento dell’energia solare in ambito urbano. Il SEP si propone sia di definire il potenziale sfruttabile con le principali tecnologie in uso (solare termico, fotovoltaico, solare passivo) che di stimare in peso delle nuove tecnologie nel bilancio energetico degli edifici.

L’approccio bottom-up proposto parte dalle caratteristiche facilmente leggibili degli edifici esistenti per ottenere una stima grossolana dei consumi che possa dare informazioni utili al planning urbano.

La metodologia quindi si divide in due parti: la prima utilizza una versione semplificata nei parametri di input del BREDEM-86 capace di calcolare i consumi energetici in termini di riscaldamento, illuminazione, acqua calda sanitaria a partire dai paramenti fisici dell’edificio; la seconda cerca di definire il potenziale di sfruttamento delle energie solari.

Sistema di classificazione dell’edificato

Per determinare i consumi per ogni singolo edificio sarebbero necessarie operazioni di reperimento dei dati inerenti la forma, i materiali e gli impianti, informazioni impossibili da reperire alla scala urbana. Per

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Si tratta del software ufficiale per il calcolo del consumo energetico di un edificio in uso in UK, la versione 8 è in grado di calcolare le prestazioni mensili dell’edificio

semplificare le operazioni di input dei dati, la metodologia applica una serie di semplificazioni con i seguenti passaggi (Fig. n°5.6).

A priori si definiscono le tipologie edilizie che possano rappresentare la complessità del patrimonio edificato esistente: nel caso di studio si sono individuate sei tipologie. Si è poi utilizzato un GIS-tool “Footprint tool” capace di identificare la superficie disperdente di un edificio a partire da polilinee chiuse rappresentati l’edificato sulla cartografia numerica vettoriale e tramite l’assegnazione da parte dell’utente della superficie ad una delle tipologie pre-impostate. Sempre grazie alla semplificazione inserita nei modelli si possono quantificare le volumetrie riscaldate e non.

Partendo dalla considerazione che le tecniche costruttive si sono evolute nel tempo seguendo le prescrizioni normative, i dati relativi ai materiali di costruzione e le apparecchiature costruttive vengono desunti dall’età dell’edificio; parimenti vengono assegnate le percentuali di superficie finestrata riferendosi ai limiti di legge o alle consuetudini costruttive.

Per quanto riguarda gli impianti si sono utilizzati i dati statistici medi nazionali legati all’età dell’edificio contenuti nel programma English House Condition Survey che aggiorna ogni cinque anni la collezione dei dati circa i tipi di sistemi per HVAC, DHW, e AL.

Per quanto riguarda gli altri dati necessari al calcolo della prestazione energetica quali, i ricambi d’aria, il numero di occupanti e il fabbisogno di acqua calda si sono utilizzati i dati medi standard presenti nel software.

Per verificare le assunzioni effettuate nella definizione dei tipi degli edifici, e per ottenere preziose informazioni circa l’ombreggiamento, i tipi di vetri ed altro, si sono associati sopralluoghi lungo le strade. Inoltre sono stati distribuiti dei questionari, in larga parte rilevatisi inutili per le risposte errate o mancanti. Altro aspetto è che solo l’1% degli edifici ha delle prestazioni energetiche note dalle autorità per mezzo di pratiche edilizie, quindi per la maggior parte degli edifici si sono dovuti usare i dati stimati.

Modello di previsione del potenziale solare

In primo luogo i sistemi solari di guadagno passivo sono stati ritenuti calcolabili e rilevanti nei soli edifici di nuova realizzazione perché è possibile avere tutti i dati relativi alle prestazioni energetiche, calcolate con BREDEM-8, nel momento in cui viene presentato il progetto. Il metodo per calcolare il guadagno solare passivo è basato sulle caratteristiche di facciata principale, vetri, orientamento, e ombreggiamento.

Per valutare i potenziale solare per fotovoltaico e solare termico negli edifici esistenti e per i nuovi edifici si è predisposto un sistema a tre stadi: filtro, obiettivo, calcolo del potenziale (fig. n°5.7).

Fig. n°5.6, diagramma di flusso per la determinazione delle prestazioni energetiche degli edifici

1_filtro: orientamento del tetto +/-45° sud, inclinazione del tetto tra 5° e 60°; area del tetto > 3mq

Tali dati possono essere presi dalle prescrizioni urbanistiche e dai regolamenti, dall’osservazione di aerofoto, o veloci sopralluoghi. Il SEP è capace di identificare da una cartografia vettoriale, integrata con sopralluoghi, l’orientamento e l’inclinazione del tetto di ogni edificio. Se l’edificio non dovesse superare i filtri relativi all’orientamento e l’inclinazione, più quello dell’ombreggiamento valutabile solo col sopralluogo, non verrà passato alla parte successiva del processo di calcolo.

2_obiettivo: esiste una serie di dati socio economici riferibili ai proprietari ed agli immobili che può rendere improbabile una progettualità verso l’uso delle fonti solari: fattori economici, di proprietà, affollamento ed altro. La fase è facoltativa ma può essere molto interessante per legare gli effetti di politiche di diverso tipo con l’uso delle fonti rinnovabili

3_avendo i mq esposti, con i rispettivi orientamenti si possono applicare metodi di calcolo del potenziale dei sistemi solari termici o fotovoltaici, ottenendo una stima del loro apporto anche con precisione mensile. Il sistema, oltre a dare la somma totale dei consumi e del potenziale di sfruttamento dell’energia solare,

fornisce anche una rappresentazione spaziale. Il SEP è poi in grado di fornire risultati aggregati in grafici di confronto tra gli scenari di trasformazione e restituisce interpretazioni spaziali dei risultati.

Fig. n°5.8, esempio di risultato di SEP

5.4.2 SUNtool – A new modelling paradigm for simulating and optimising urban sustainability