Una ricerca unica nel suo genere analizza i cambiamenti nella qualità dell’aria (Iaq), nell’efficienza energetica, nel comfort termico e nell’umidità relativa (OB) nei dormitori residenziali, sia prima che dopo l’adeguamento. Due edifici costruiti in modo identico, ciascuno contenente otto unità, sono stati studiati per due anni, di cui uno (8 unità) è stato oggetto di adeguamento. È stato misurato l’utilizzo di quasi tutti i componenti dell’edificio, inclusi lo stato delle finestre, il consumo energetico dei sistemi Hvac in ciascuna zona, stufe, cappe aspiranti, carichi di corrente, illuminazione, scaldabagni e frigoriferi. La ricerca, a cura di Pratik Raj Pandey, Yapan Liu, Nina Wilson e Bing Dong, e pubblicata su Nature, ha considerato anche parametri come le concentrazioni di CO2 indoor, la temperatura interna e l’illuminazione.
È stato inoltre registrato il funzionamento di porte e finestre da parte degli occupanti. Le misurazioni, sia prima che dopo l’adeguamento, sono state effettuate nell’arco di due semestri, fornendo dati per almeno otto mesi, coprendo tutte le principali stagioni dell’anno.
Migliorare l’efficienza energetica nei dormitori residenziali
La maggior parte degli studi sull’efficienza energetica e sulla qualità dell’aria interna degli edifici, dopo un intervento di ristrutturazione, si concentra su appartamenti residenziali e uffici. La ricerca sui dormitori residenziali è pressoché inesistente. Inoltre, molti studi non tengono conto delle variazioni di OB dopo un intervento di ristrutturazione e tendono a concentrarsi su un numero limitato di parametri del sistema edilizio. “Per quanto a nostra conoscenza” scrivono i ricercatori, “nessuno studio precedente sui dormitori residenziali ha confrontato e contrapposto un insieme così completo di variabili prima e dopo l’intervento di ristrutturazione”.
La ricerca presenta quindi un set di dati energetici che coprono 16 canali elettrici nell’edificio, coprendo l’utilizzo di fornelli, cappa aspirante, luci, frigorifero, carichi di corrente, consumo energetico di Hvac (ossi riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria) per zona, scaldabagno e unità di ventilazione con recupero di calore (Hrv).
Lo studio ha rivelato una riduzione del 77,81% del consumo energetico totale di Hvac, una riduzione del 57,70% dei ricambi d’aria orari per infiltrazione e una riduzione del 57,78% della concentrazione media di composti organici volatili. Il miglioramento del comfort termico durante il periodo di transizione, tra la fine dell’estate e l’inizio dell’autunno, ha portato a una riduzione del 12,33% della frequenza di apertura delle finestre e del 34,51% della durata di apertura. La resilienza dell’edificio è migliorata significativamente, con una riduzione del 93% delle ore cosiddette di “estrema cautela”.
Il caso dei dormitori dell’università di Syracuse, NY: sensori wireless
I dormitori residenziali oggetto di questo studio si trovano presso l’università di Syracuse, nello stato di New York. Syracuse è nota per avere una delle nevicate medie più elevate degli Usa, con una media di 290 cm all’anno. La stagione estiva dura circa quattro mesi, da maggio a settembre, con una temperatura massima media di 22°C. Luglio è il mese più caldo, con una temperatura massima media di 28°C. L’inverno dura circa tre mesi, da dicembre a marzo, con temperature massime giornaliere in genere inferiori a 5°C. Gennaio è il mese più freddo, con una temperatura minima media di -7°C e una massima di 0°C.
Dopo la ristrutturazione, sono stati installati sensori di contatto per porte/finestre e sensori di monitoraggio ambientale wireless che si collegano tramite un gateway a lungo raggio, che offre una maggiore sicurezza rispetto a una normale rete wi-fi. Per i contatori di energia, sono stati utilizzati una rete locale tramite ethernet per trasmettere i dati. Questi contatori di energia hanno registrato il consumo di elettricità di diverse apparecchiature elettriche utilizzando 14 diversi slot di canale disponibili sul sensore. Ad esempio, hanno registrato i dati di frigorifero, fornello, carichi di corrente, illuminazione, scaldabagno e sistema Hvac in ciascuna zona.
Sostituzione di termoconvettori con pompe di calore: i benefici
Come illustrato, si è osservata una riduzione del 77,81% del consumo energetico di Hvac dopo l’ammodernamento. Questa riduzione è stata possibile poiché i termoconvettori elettrici sono stati sostituiti con pompe di calore. È importante notare che questa efficienza è stata raggiunta anche quando le temperature esterne sono scese al di sotto di -20°C e -28°C in meno rispetto alla temperatura standard di misurazione. Ciò dimostra la notevole resilienza ed efficienza dei sistemi a pompa di calore rispetto ai termoconvettori elettrici.
Un evento simile si è verificato dopo la ristrutturazione dell’edificio, durante la prima settimana di febbraio 2023, quando la temperatura è scesa al di sotto di -22°C. È stato calcolato che la percentuale media di riduzione del consumo energetico durante questo evento di freddo estremo è stata del 79,74%.
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