Collecting DATA from Energy Certification to Monitor Performance

Collecting DATA from Energy Certification
to Monitor Performance Indicators
for New and Existing buildings
status: 27-01-2009
ITALIAN EXECUTIVE SUMMARY
Vincenzo Corrado, Stefano Paolo Corgnati
Politecnico di Torino, Dipartimento di Energetica, Gruppo di Ricerca TEBE
1. Le basi del progetto DATAMINE
La considerazione di partenza che ha stimolato l’attivazione del progetto europeo
DATAMINE (collecting DATA from energy certification to Monitor performance Indicators
for New and Existing buildings) è quella dell’incertezza di informazioni sulla qualità
energetica dei parchi edilizi esistenti e sulle azioni di riqualificazione energetica in atto.
Questa mancanza di informazioni rappresenta un significativo ostacolo per la
programmazione di specifiche azioni concrete, finalizzate alla riduzione dei consumi
energetici degli edifici.
L’ampia varietà di tipologie di edifici, così come la disomogeneità dei certificati energetici
impiegati nei diversi stati dell’Unione Europea, determina la necessità di raccogliere un
grande numero di dati.
L’idea di DATAMINE è stata proprio quella di usare i certificati energetici degli edifici come
fonte di dati per un’azione di monitoraggio su larga scala.
Il progetto DATAMINE ha rappresentato quindi una prima esperienza di base nella
raccolta e nell’analisi dei dati, finalizzata alla messa a punto
di una procedura di
monitoraggio armonizzata a livello europeo.
Il progetto, sviluppatosi nel triennio 2006-2008, ha coinvolto 12 paesi europei: Germania,
Polonia, Regno Unito, Olanda, Italia, Grecia, Belgio, Austria, Slovenia, Spagna, Irlanda,
Bulgaria. Ogni paese è stato rappresentato da un soggetto partecipante (università, agenzia per l’energia, ente di ricerca, società di consulenza energetica): per l’Italia, il Gruppo di
pagina 1 di 18
Ricerca TEBE del Dipartimento di Energetica (DENER) del Politecnico di Torino
(www.polito.it/tebe).
Il progetto DATAMINE si è basato su un approccio “bottom-up”: non è stato infatti imposto
un unico modello standard per i 12 progetti nazionali sviluppati. Un approccio top-down
sarebbe risultato impossibile vista la situazione estremamente eterogenea esistente nei
diversi paesi europei.
Partendo dalla definizione di un formato comune di database, quest’ultimo è stato adattato
alle specifiche situazioni dei diversi paesi, caratterizzati peraltro da diversi livelli di
implementazione della certificazione energetica.
L’obiettivo principale di DATAMINE è stato quello di esaminare i dati ottenibili dall’analisi
dei differenti schemi di certificazione energetica e di monitoraggio impiegati in ambito
europeo; successivamente si è inteso verificare come questi dati potessero essere
armonizzati per lo sviluppo di successive attività di monitoraggio e per un confronto
internazionale dei dati (vedi fig. 1).
DATAMINE è stato cofinanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del programma
IEE (Intelligent Energy – Europe).
Figura 1 – Schema delle attività analizzate nel progetto DATAMINE
pagina 2 di 18
2. Una struttura di dati armonizzata
Lo sviluppo simultaneo di 12 progetti in altrettanti paesi europei ha sollevato la questione
relativa alla possibilità di un’analisi comune dei dati raccolti o, almeno, di una comune
interpretazione dei risultati ottenuti.
A tale scopo, è stata definita una struttura di raccolta dati armonizzata (Data Structure),
costituita da 255 campi in formato MS Excel. L’idea che ha animato la creazione di questa
struttura è che ogni soggetto partecipante al progetto potesse sviluppare un proprio
specifico data base, ampio a piacere, ma che contenesse comunque un certo numero di
campi comuni. La struttura armonizzata può essere vista come un “linguaggio comune”
che i soggetti di diversi paesi riconoscono per poter dialogare tra loro: pur avendo ogni
paese la sua propria specificità nella raccolta dei dati e nel monitoraggio energetico, si
individuano alcuni dati comuni per permettere il confronto dei dati ottenuti dai diversi
progetti nazionali. Una volta raccolti, i dati comuni possono essere tradotti nella struttura
armonizzata, al fine di rendere possibile un confronto organico tra gli edifici dei diversi
paesi.
Ciascun partecipante al DATAMINE si è impegnato nella redazione di un proprio “progetto modello” (Model Project) finalizzato alla raccolta ed all’analisi dei dati del proprio paese. Ogni Model Project ha proprie specificità legate alle tipologie edilizie, agli schemi di certificazione ed agli obiettivi
di monitoraggio propri dei singoli paesi.
Alla redazione del Model Project è seguito lo sviluppo di un unico data base, organizzato
secondo la struttura armonizzata di raccolta dati (Data Structure). Ciò ha consentito di
effettuare una valutazione e un confronto incrociato, non solo dei dati raccolti nei diversi
paesi, ma anche delle stesse metodologie usate per la raccolta dei dati e degli schemi di
monitoraggio, permettendo un inquadramento della situazione e guidando possibili
politiche di riduzione dei consumi e delle conseguenti emissioni.
Nel Data Structure, i dati sono organizzati secondo la seguente classificazione:
A. Energy certificate data
La prima sezione comprende i dati principali che compaiono sul certificato energetico o sulla targa
energetica, quali la tipologia di certificato, la data di emissione, la tipologia di unità abitativa ed il
livello di qualità dei dati prodotti.
pagina 3 di 18
B. General data of the building
Nella seconda sezione sono presenti dati di carattere generale sull’edificio in esame, con informazioni su tipologia edilizia, dati geometrici di volume e di superficie, dati climatici e periodi di costruzione e di ultima ristrutturazione.
C. Building envelope data
La terza sezione riguarda le caratteristiche dell’involucro edilizio, opaco e trasparente. Al suo interno si trovano i dati di spessore, ombreggiamento, orientamento e trasmittanza termica relativi alle
varie parti dell’involucro edilizio.
D. System data
La quarta sezione riguarda gli impianti e le loro caratteristiche. Questa sezione riporta informazioni
sulle tipologie impiantistiche (riscaldamento, raffrescamento, condizionamento, etc.), anno di costruzione, tipologie di terminali, potenze installate e rendimenti.
E. Calculated energy demand (Asset Rating)
La quinta sezione riguarda le informazioni sui metodi utilizzati per il calcolo dei fabbisogno di energia e i valori di fabbisogno disaggregati in base alla fonte energetica considerata. In essa vengono
inseriti i valori di rendimento medio stagionale e di energia consumata e prodotta dai vari generatori.
F. Basic parameters of Operational Rating
La sesta sezione comprende le informazioni sui metodi e sulle condizioni al contorno per
l’analisi dei consumi reali (Operational Rating).
G. Summary of Energy Consumption and Energy Generation
La settima sezione comprende i principali indicatori relativi ai consumi finali di energia
nonché all’enegia prodotta in situ.
H. Primary Energy, CO2 Emissions and Benchmarks
Questa sezione finale comprende i dati sulle emissioni di anidride carbonica riferiti alle diversi vettori energetici analizzati. In essa vengono indicati i metodi usati, le fonti di energia considerate, i
fattori di correzione utilizzati e i corrispondenti valori di CO2 emessa.
pagina 4 di 18
Figura 2 – Estratto del DATAMINE Data Structure: sezione D, campi dal 91 al 96
pagina 5 di 18
3. Il Model Project italiano
La realizzazione del Model Project italiano è partita dall’analisi di un certo numero
certificati energetici, sia di edifici residenziali sia del terziario. Si sono presi in
considerazione due gruppi di dati:
-
138 edifici pubblici, principalmente scuole secondarie, della Provincia di Torino;
-
50 edifici residenziali multifamiliari di edilizia pubblica popolare e sociale dell’Agenzia
Territoriale per la Casa (ATC) della provincia di Torino.
La distribuzione degli edifici per volumetria, per entrambe i campioni esaminati, è
presentata nelle figure 3 e 4.
Figura 3 – Distribuzione degli edifici per volume (edifici Provincia di Torino)
pagina 6 di 18
Figura 4 – Distribuzione degli edifici per volume (edifici dell’ATC di Torino)
Per quanto riguarda le scuole e gli altri edifici della Provincia di Torino si è condotta una valutazione d’esercizio (operational rating), che ha preso in considerazione i dati tipologici relativi
all’involucro edilizio ed agli impianti di riscaldamento, nonché i consumi reali differenziati per vettore energetico.
Per quanto riguarda gli edifici residenziali dell’ATC la valutazione energetica pè stata duplice: sia di
calcolo standard (asset rating), sia di esercizio (operational rating). Tale attività comportato la raccolta di dati sull’involucro edilizio e sull’impianto di riscaldamento, nonché quella dei consumi reali
differenziati per vettore energetico.
Soffermandoci, per ragioni di brevità, solo sui fabbisogni energetici dei campioni edilizi esaminati,
lo studio ha evidenziato alcune interessanti conclusioni :
•
per gli edifici della Provincia di Torino, l’analisi dei dati di energia termica utile specifica (calore fornito dal generatore di calore per metro cubo) evidenzia che il maggior numero di edifici si colloca nell’intervallo compreso tra 20 e 40 kWh/m3;
pagina 7 di 18
•
in relazione agli edifici residenziali dell’ATC, il fabbisogno di energia primaria per unità di
superficie è tendenzialmente compreso tra 100 e 200 kWh/m², mentre i consumi reali si attestano mediamente a valori intorno a 100 kWh/m2.
I valori ricavati risultano in linea con quelli rilevati durante studi successivi, attualmente in corso di
esecuzione.
I dettagli dello studio svolto dal gruppo di ricerca italiano possono essere consultati sul sito
web dedicato www.meteo.noa.gr/datamine. in Model Project Report – Report Model Project 5 – DENER/Italy (sia in lingua italiana che inglese) .
pagina 8 di 18
4. Il confronto incrociato dei dati raccolti
Lo sviluppo dei 12 Model Project nazionali ha portato alla raccolta di dati relativi ad oltre
19.000 edifici o unità immobiliari.
In figura 5 si riporta una sintesi delle informazioni ottenute attraverso le campagne di
monitoraggio messe in atto.
I dati raccolti, riorganizzati secondo il Data Structure comune, sono stati impiegati per il
confronto incrociato tra i diversi paesi.
Figura 5 – Statistiche dei dati raccolti attraverso i 12 Model Project
Tra le numerose analisi condotte, si riportano a titolo esemplificativo quelle relative alle
seguenti variabili:
•
il valore medio della trasmittanza termica (U-value) delle pareti in funzione dell’anno
di costruzione dell’edificio (figura 6);
•
il valore medio del fabbisogno specifico di energia per il riscaldamento ambientale
in funzione dell’anno di costruzione dell’edificio (figura 7).
pagina 9 di 18
L’analisi presentata in figura 6 evidenzia tendenza alla progressiva diminuzione della
trasmittanza termica negli ultimi 100 anni. Si osserva, in particolare, una fortissima
riduzione della trasmittanza termica negli ultimi 20 anni.
Esaminando la situazione nei diversi paesi, si nota una ampia variabilità del valore
assunto dalla trasmittanza termica.
Focalizzando l’attenzione sul caso italiano, emerge come il valore medio di trasmittanza
termica delle pareti per il campione di edifici esaminato si attesti intorno a 1 W/m2K.
Come evidenziato dalla figura 7, la distribuzione dei valori di fabbisogno energetico è
apprezzabilmente ampia, raggiungendo picchi di fabbisogno anche superiori a 300
kWh/(m²y) nel caso di Paesi Bassi e Belgio. Si noti che ciò è congruente con gli alti valori
di trasmittanza termica mostrati in figura 6. Per gli altri paesi la banda di variazione si
assesta tra 100 e 200 kWh/(m2y) per gli edifici più vecchi.
A partire dagli anni ottanta si assiste ad una decisa riduzione del fabbisogno energetico,
fino a valori anche sotto a 100 kWh/m2.
Il caso della Spagna, con valori molto bassi del fabbisogno di energia per il riscaldamento,
rappresenta una singolarità dovuta al clima mite dei siti in cui è collocato il campione
esaminato.
Tutti i documenti prodotti nel corso dello sviluppo del progetto (Gennaio 2006 – Dicembre
2008) sono consultabili sul sito web dedicato www.meteo.noa.gr/datamine. Tra questi, in
particolare si segnalano:
•
i 12 Model Project Report, con gli esiti delle attività nei 12 paesi europei coinvolti nel
progetto;
• il Synthesis Report finale, contenente gli esiti dell’analisi incrociata.
pagina 10 di 18
Figura 6 – Relazione tra trasmittanza termica delle pareti e anno di costruzione (in
ascissa: anno di costruzione dell’edificio; in ordinata: trasmittanza termica media)
pagina 11 di 18
Figura 7 – Relazione tra fabbisogno specifico di energia per il riscaldamento e anno
di costruzione (in ascissa: anno di costruzione dell’edificio; in ordinata: fabbisogno
di energia)
pagina 12 di 18
5. BENDS: un nuovo strumento per l’acquisizione di dati di prestazione
energetica
Il progetto DATAMINE ha messo in luce la necessità di uniformare la raccolta dei dati
relativi ai consumi e alle prestazioni energetiche degli edifici.
Per questo motivo il gruppo di ricerca TEBE del Politecnico di Torino ha ideato e
sviluppato uno specifico strumento (BENDS) che permette, partendo dall’esperienza
DATAMINE, di estendere e facilitare la raccolta dei dati.
BENDS (Building Energy and eNvironmental Data Structure) è una web application, userfriendly e multi-lingua (italiano, inglese), che permette di acquisire, importare e confrontare
dati costruttivi, impiantistici ed energetici di edifici. BENDS consente di:
•
descrivere le principali caratteristiche del sistema edificio-impianto e i risultati di
una valutazione energetica;
•
raccogliere in un data base i dati riportati su certificati energetici, relazioni tecniche
di calcolo o rapporti di monitoraggio;
•
convertire i dati nel formato europeo armonizzato (DATAMINE), in modo da
consentire un confronto tra edifici e parchi edilizi di nazioni diverse.
Nelle figure 8 e 9 sono raffigurate rispettivamente la pagine di accesso per l’utente di
BENDS e quella per la creazione di una scheda personalizzata. Ulteriori informazioni
possono essere ricavate sul sito web dedicato per l’accesso accesso all’applicazione
(bends.tebe-energy.eu).
La finalità di BENDS è quella di fornire uno strumento user-friendly per raccogliere, gestire
ed esportare i dati connessi alle prestazioni energetiche degli edifici ricavati da certificati e
rapporti di diagnosi energetica, a tutti quei soggetti interessati a partecipare al processo di
monitoraggio energetico degli edifici (professionisti, Energy managers, etc…).
L’obiettivo finale è quello di diffondere l’approccio DATAMINE e incoraggiare il confronto
dei dati. L’interfaccia multi-lingua è volta a suscitare l’interesse di tutti i partner europei e,
conseguentemente, promuovere la raccolta e il confronto dei dati di fabbisogno e consumo
energetico in tutta Europa.
pagina 13 di 18
Figura 8 – L’applicazione web BENDS: pagina di accesso utente
pagina 14 di 18
Figura 9 – L’applicazione web BENDS: creazione di una scheda personalizzata
pagina 15 di 18
6 Risultati e indicazioni generali
Il progetto DATAMINE è caratterizzato dal suo approccio bottom-up. Nei 12 model projects
nazionali sono state raccolte numerose esperienze, sia relativamente alla raccolta sia
all’analisi dei dati, esaminando per edifici residenziali e non residenziali le documentazioni
dei certificati energetici e delle diagnosi energetiche.
La varietà di approcci che caratterizzano i 12 model projects può esserre desunta
dall’esame di ciascun Model Project Report, tutti scaricabili dalla rete. Tuttavia, l’obiettivo
di DATAMINE è quello di estrapolare risultati il più possibile generalizzabili. Per questo
motivo è stato sviluppato il Common Data Structure, il quale ha permesso un confronto tra
i diversi paesi.
Sulla base dell’esperienza del progetto e dell’attività di disseminazione, si propongono di
seguito alcune indicazioni.
6.1. Impiego del DATAMINE Data Structure per rendere confrontabili i data base
Il Common Data Structure ha fornito un “linguaggio commune” che permette di confrontare
I diversi progetti nazionali ad un livello condiviso a livello Europeo. Quindi il DATAMINE
Common Data Structure è stato progettato per raccogliere e confrontare i parametri più
significativi raccolti nei certificati energetici dei diversi paesi.
6.2. Messa a punto di un database di certificati energetici per sviluppare analisi statistiche
L’applicazione della EPDB nei diversi paesi europei ha premesso la raccolta di un numero
significativo di dati di diverso tipo per la caratterizzazione degli edifici: tipologici, geometrici, termo fisici, impiantistici, di fabbisogno e consumo energetico. Conseguentemente, in
funzione degli specifici dati raccolti attraverso i National Model Projects, sono state sviluppate analisi statistiche sui dati raccolti e individuate le correlazioni più significative tra i parametri caratterizzanti le prestazioni energetiche degli edifici.
6.3. Fornire una informazione completa ai proprietari sulle caratteristiche dei loro
edifici
Lo sforzo effettuato per armonizzare i dati raccolti ha anche permesso di confrontare tra
loro un importante numero di edifici. Questo consente una visione rappresentativa dei
trend dei consumi energetici degli edifici, utile non solo al mondo della ricerca ricerca ma
pagina 16 di 18
anche ai proprietari stessi degli immobili, che possono vedere il loro edificio confrontato
con gli altri del campione esaminato.
6.4. Sviluppare un approccio metodologico per il monitoraggio di campioni edilizi a
livello nazionale
La definizione di una metodologia condivisa e univoca di raccolta dei dati è essenziale per
produrre un quadro organico ed omogeneo sulle prestazioni energetiche degli edifici.
Questo è essenziale a livello nazionale dove possono essere condotte da soggetti diversi
differenti esperienza (certificazione, diagnosi, etc.), che devono comunque condurre ad
una organizzazione dei dati tale da confluire in un database unico e consentire un raffronto
tra gli edifici.
6.5. Analisi delle tipologie edilizie
Un primo importante passo effettuato sulla via della sistematizzazione nella raccolta delle
informazioni è rappresentato dalla caratterizzazione delle differenti tipologie edilizie. I certificati energetici rappresentano un utile strumento per la raccolta delle informazioni per caratterizzare le tipologie edilizie dal punto di vista energetico, in riferimento alla prestazione
dell’involucro edilizio (per esempio, trasmittanza termica) e dei consumi.
6.6. Sviluppare delle indagini rappresentative
Un ulteriore aspetto positivo è quello di sviluppare indagini energetiche su campioni edilizi
rappresentativi, quindi in grado di caratterizzare i trend di evoluzione delle prestazioni energetiche degli edifici durante un periodo significativo che tipicamente va dall’inizio del
1900 fino ai giorni nostri.
6.7. Monitorare il settore delle nuove costruzioni e delle case in affitto
La certificazione energetica ha, tra i suoi fini, quello di stimolare una valorizzazione degli
immobili attraverso l’attestazione delle loro proprietà energetiche. Tenere sotto controllo
questa tendenza al fine di capire quanto il processo di certificazione energia abbia nella
realtà influito sulla dinamica del mercato immobiliare è di estrema importanza per mettere
in atto successive azioni di stimolo allo sviluppo delle proprietà energetiche degli edifici.
pagina 17 di 18
7. Bibliografia
AA. VV. (2008). Loga T. e Diefenbach N. (a cura di), Data Collection from Energy Certificates - Experiences and Analysis. Darmstadt: Institut Wohnen und Umwelt, ISBN: 9783932-074981.
AA.VV. (2006). Loga T. e Diefenbach N. (a cura di), Concepts for Data Collection and
Analysis. Darmstadt: Institut Wohnen und Umwelt, ISBN: 3-932074-93-9.
Corgnati S.P; Corrado V.; Filippi M. (2008). A method for heating consumption assessment in existing buildings: a field survey concerning 120 Italian schools. Energy and Buildings, vol. 40; p. 801-809, ISSN: 0378-7788.
Corrado V.; Corgnati S.P; Garbino M (2007). Energy Consumption Data Collection with
DATAMINE. In: Energy, Climate and Indoor Comfort in Mediterranean Countries. 5-7 Settembre 2007, Monza: AICARR, p. 803-816, ISSN: 9788895620022.
The sole responsibility for the content of this publication lies with the authors.
It does not necessarily reflect the opinion of the European Communities.
The European Commission is not responsible for any use that may be made
of the information contained therein.
For more information consider: www.meteo.noa.gr/datamine
All publications are available via the DATAMINE
with the support of
website: www.env.meteo.noa.gr/datamine
Contract N°:
EIE/05/097
Coordinator:
Institut Wohnen und Umwelt,
Darmstadt / Germany – www.iwu.de
Project duration:
Jan 2006 - Dec 2008
pagina 18 di 18