gis e decision support

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GEOforUS
Geography & Technology Network
di Giovanni Biallo
GIS E DECISION SUPPORT
MODULO DI CALCOLO DEL FABBISOGNO
ENERGETICO PER LA “ATC” DI TORINO
di
Guido Giulio Barelli, Alessandro Boschi,
Ferruccio Doglione, Davide Biasiol
Articolo estratto da:
GEOforUS
il social network dedicato al mondo delle tecnologie geografiche
a cui tutti partecipano proponendo e pubblicando articoli e news
pubblicato su www.geoforus.it da giugno 2009
GEOforUS
GIS E DECISION SUPPORT
MODULO DI CALCOLO DEL FABBISOGNO
ENERGETICO PER LA “ATC” DI TORINO
La ATC di Torino è dotata di un potente WebGIS per la gestione dei dati del proprio
patrimonio. Nell'ambito delle attività del progetto europeo ESAM è stato rilasciato un
nuovo modulo dedicato all'analisi dello stato degli edifici e del loro attuale fabbisogno
energetico. Tale modulo, grazie ad una procedura di utilizzo intuitiva basata sul pacchetto
DOCET, offre la possibilità di simulare interventi miranti a produrre un miglioramento
complessivo dei consumi per fabbricati singoli o accorpati in gruppi omogenei.
Introduzione
L'Azienda Territoriale per la Casa della provincia di Torino (ex IACP) è uno dei maggiori
enti pubblici italiani preposti alla gestione dell'edilizia popolare. Con i suoi oltre 33.000
alloggi, raggruppati in più di 1.000 edifici, essa rappresenta una realtà ben presente sia nel
comune, sia nell'intera omonima provincia. ATC dispone da quattro anni di un complesso
ed articolato Webgis, denominato SIT (Sistema Informativo Territoriale), dedicato alla
gestione tecnica del proprio patrimonio. Esso inoltre funge da sistema di integrazione tra la
sua componente fisica (ovvero gli edifici e le relative pertinenze) e quella umana, ovvero
gli inquilini e le problematiche manutentive ad essi correlate. Il sistema è ospitato su un
cluster hardware interno all'ente in ambiente Windows 2003 Server, con DB server Oracle
10g e server applicativo basato sul framework DS_DOVE, di produzione DS Graphic &
Engineering. Nell'ambito dello sfruttamento mirato ed intensivo del SIT, in corrispondenza
con il progetto ESAM della UE, nel corso del 2008 è stato messo in linea un modulo
specifico dedicato alle problematiche energetiche. Ciò al fine di poter disporre sia di un
valido ed oggettivo metodo di valutazione preliminare della classe energetica di
appartenenza degli edifici rispetto la vigente normativa, sia di uno strumento flessibile di
simulazione avente l'obiettivo di indirizzare gli interventi manutentivi per migliorare tale
parametro, ove ciò sia possibile sia in termini tecnici che economici.
GIS E DECISION SUPPORT - MODULO DI CALCOLO DEL FABBISOGNO ENERGETICO PER L’ATC DI TORINO
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GEOforUS
ATC ha preliminarmente stipulato un accordo con l'istituto ITC del CNR di Milano per poter
disporre di una licenza del software di computo e di simulazione energetica denominato
DOCET (realizzato originariamente dall'ENEA), che deve essere utilizzata come base
algoritmica di riferimento. Per la messa in opera del modulo energetico del SIT, oltre a
tener conto di tale pacchetto software, si è attuato un procedimento realizzativo
consistente nell'individuazione e nella selezione di un certo numero di edifici che
rappresentano un campione significativo attraverso cui consolidare la metodologia di
reperimento dei dati e di svolgimento dell'analisi. Rispetto la durata del progetto, svolto
nell'arco di tre mesi solari da ottobre a dicembre del 2008, è stato possibile classificare
circa il 15% degli edifici di ATC, secondo quattro distinte fasi così riassumibili:
- Raccolta dati: sono stati ottenuti da misurazioni in campo e da ricerche interne nelle
banche dati informatizzate dell'ente;
- Inserimento: è stata messa a punto un'interfaccia Web specifica all'interno del SIT in
modo di consentire un facile input dei dati grazie alle maschere studiate per accostarsi il
più possibile al software di certificazione DOCET;
- Calcolo/Simulazione: realizzazione di un idoneo modulo in grado di invocare on-demand
il modulo di calcolo DOCET attraverso file di interscambio;
- Rappresentazione: messa in opera di un motore di report grafico, tabellare e geografico
(via map server) dei risultati.
Un'ulteriore ed interessante evoluzione, anch'essa resa operativa nel periodo citato, è
stata quella dedicata all'analisi per gruppi di edifici. Ciò tiene conto del fatto che spesso
nell'edilizia popolare complessi di più edifici vengono realizzati congiuntamente ad
un'unica legge di finanziamento e presentano caratteristiche molto simili sia dal punto di
vista dei materiali costruttivi, sia dal punto di vista del disegno architettonico.
In questo modo dal SIT è possibile
effettuare simulazioni su complessi
simili e pianificare interventi di massima
per un numero consistente di edifici.
Un esempio delle potenzialità di
selezione e di definizione dei gruppi è
dato dall'immagine di figura 1, dove è
stata rappresentata una classificazione
per periodo storico.
fig. 1
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GEOforUS
La raccolta dei dati
Grazie alle indicazioni fornite dai tecnici del CNR, è stato definito un set di attributi
necessari alla caratterizzazione di ogni edificio indispensabile al successivo calcolo del
fabbisogno energetico. Le maschere di inserimento sono organizzate in quattro distinte
sezioni, rispettivamente:
- Dati edificio: includono l'età dell'edificio, le dimensioni, la superficie, e le principali
caratteristiche strutturali;
- Ambienti non riscaldati: comprendono le cantine, i vani scale ed i sottotetto;
- Elementi d'involucro: includono i dati di finestre, delle pareti e dei solai;
- Generatore di calore: include i dati di caldaie (rendimento, potenza) nonché la
produzione di acqua calda.
Poiché non tutti i dati erano inseriti nel database gestionale di ATC, essi sono stati raccolti
attraverso rilevazioni sul campo ed organizzati in un'idonea struttura tabellare all'interno
del data base relazione del SIT, direttamente collegata al layer geografico poligonale
descrivente gli edifici.
Inserimento ed elaborazione dei dati
Un apposito pulsante sulla home page del SIT, accessibile solo agli utenti registrati, attiva
il modulo energetico e tutte le annesse funzionalità. In alternativa è possibile attivare il
nuovo tool attraverso l'interfaccia di navigazione geografica, ovvero via tasto destro del
mouse una volta che si è puntato la sagoma di un edificio facilmente identificata sulle
mappe. La maschera per l'inserimento dei dati è strettamente legata alla struttura tabellare
degli edifici così come essa è stata definita nella banca dati del patrimonio. I dati inseriti
vengono memorizzati nel data base centralizzato del Sistema Informativo Territoriale e
sono dunque consultabili immediatamente da ogni utente che sia autorizzato alla visione
di tale funzionalità. In particolare in figura 2 è esemplifica una tipica richiesta di
evidenziazione della classe energetica di appartenenza dell'edificio selezionato.
Per l'input dei dati sono state realizzate delle maschere Web strutturate a somiglianza di
quanto mette a disposizione in ambiente desktop il software DOCET, che ne dispone di
una serie per l'inserimento guidato dei dati del tipo illustrato nella sottostante figura 3.
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GEOforUS
fig. 2
fig. 3
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Allo stesso modo è possibile utilizzare le interfacce messe a disposizione dal SIT per
completare il set di dati indispensabili per il calcolo. In particolare:
a) dati edificio (figura 4);
b) ambienti non riscaldati (figura 5);
c) generatore di calore (figura 6);
d) elementi d'involucro (figura 7).
fig. 4
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fig. 5
fig. 6
fig. 7
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GEOforUS
Calcolo e simulazione del fabbisogno energetico mediante algoritmo ESAM
Sullo stesso server sul quale risiede l'applicazione SIT è stata messa a disposizione di
ATC da parte del CNR una versione modificata del DOCET che possa colloquiare ed
essere invocata dal modulo del calcolo energetico. A livello progettuale ciò ha costituito
una difficoltà non semplice da superare, dovendo realizzare l'integrazione tra
un'applicazione Web ed un file eseguibile tipicamente pensato per l'impiego stand alone
su personal computer. L'ostacolo è stato aggirato mediante una serie di accorgimenti di
tipo sistemistico, che attivano l'applicazione DOCET solo in presenza di una specifica
richiesta di calcolo, a fronte di un file di input strutturato secondo le specifiche di input di
DOCET e di un file di output da elaborare a valle della fine delle operazioni
computazionali. Con l'architettura hardware e software disponibile diviene possibile
eseguire il calcolo del fabbisogno energetico on-line utilizzando i dati inseriti nel database
centralizzato, ottenendo come risultato la classe di efficienza energetica. Inoltre il SIT
permette anche di calcolare delle simulazioni, agendo sui parametri reali, modificandoli e
dando la possibilità di associarvi un costo. Di fatto ciò non solo costituisce un modo per
fornire i dati per una pianificazione di interventi atti a migliorare la classe di appartenenza,
ma anche un efficace sistema di simulazione che dispone al suo interno di svariate decine
di parametri modificabili a piacere.
I tempi di elaborazione sono funzione sia del carico dello hardware, sia del numero di
edifici su cui è stata attivata la simulazione. Nel tipico caso di un unico edificio, dopo pochi
secondi si ha la risposta. Per gruppi di edifici particolarmente numerosi, ancorché
caratterizzati da simili criteri costruttivi, l'elaborazione on-line può richiedere anche un'ora.
Rappresentazione dei risultati
L'applicazione fornisce diverse tipologie di rappresentazione dei risultati finali, classificabili
in tre distinte tipologie: cartografica, grafica, tabellare. Il primo elemento disponibile è
ovviamente la classe di appartenenza energetica. Ad ogni classe è associato un colore,
secondo uno standard internazionalmente riconosciuto, che è utilizzato nella
presentazione della mappa così da poter facilmente identificare il dato energetico di ogni
edificio, ovvero il colore con cui viene riempito l'interno del poligono. Anche alcune zone
geografiche, nel caso del comune di Torino le circoscrizioni, possono essere tematizzate
con la media dei valori di classe energetica, dando così una situazione di massima
dell'area. Può essere mostrato un confronto della situazione reale e della simulazione così
come l'importo totale dei costi previsti degli interventi pianificati per raggiungere la classe
ottenuta con quest'ultima.
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Con la funzione di aggregazione è possibile creare dei gruppi di edifici con caratteristiche
simili. La reportistica applicata ai gruppi mostra in modo intuitivo la situazione reale e
l'applicazione degli interventi pianificati tramite le simulazioni.
In figura 8, che rappresenta un esempio di confronto tra elementi calcolati da valori raccolti
in campo ed elementi provenienti da una simulazione, portano allo stesso risultato. Esso è
raffigurato sia sotto forma di classe energica di appartenenza, sia sotto forma di barre di
confronto.
Allo stesso modo, il map server può applicare la tematizzazione direttamente ai poligoni
che rappresentano gli edifici, così da ottenere una visione d'insieme della zona
visualizzata (vedi ad esempio i quattro edifici colorati di giallo, corrispondenti alla classe
energetica D, al centro dell'immagine di figura 9, che rappresenta parte del VII° municipio
di Torino).
fig. 8
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fig. 9
Come si può migliorare il prodotto?
Il modulo di calcolo energetico sviluppato per il SIT di ATC rappresenta una novità rispetto
le possibili utilizzazioni degli ambienti WebGIS nel campo del supporto alle decisioni.
Sicuramente, rispetto quanto realizzato finora, diversi sono i margini di miglioramento per
tale applicazione, anche se non tutti riguardano la struttura del software vero e proprio.
Una prima difficoltà è rappresentata dall'insieme dei dati che descrivono il patrimonio
gestito da un ente. Nel caso in oggetto la disponibilità di un data base già ampiamente
organizzato, ricco e strutturato in un ambiente relazionale consolidato ha permesso non
solo la messa in opera in un lasso temporale relativamente breve di un software di
integrazione performante e stabile, ma ha anche facilitato il completamento di quanto già
non disponibile mediante interventi mirati in campo. Non sempre tuttavia la situazione è
così positiva e ciò può compromettere fin dall'inizio la messa in linea del modulo.
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Una seconda difficoltà è invece rappresentata dai software di simulazione, statica e
dinamica. Questi pacchetti, di cui fa parte anche DOCET, sono essenzialmente pensati
per un utilizzo in ambiente desktop: ciò significa scarsa flessibilità ed una certa
macchinosità nel loro trasferimento in ambiente server (ancorché ciò sia possibile). Inoltre,
forse per la loro stretta derivazione scientifica, il meccanismo di attivazione e di
restituzione degli elaborati attraverso file di testo formattati, non solo ne compromette le
performance, ma richiede un'attenta analisi preliminare delle sintassi di lettura/scrittura
degli elementi, nonché un'ottima conoscenza dei parametri da impiegare. La disponibilità
di codice aperto, compilabile oppure utilizzabile a livello di application server, favorirebbe
l'ottimizzazione delle prestazioni e la generazione di maschere più flessibili a livello di
input.
Infine bisogna sottolineare che il calcolo on-line, sebbene gratificante dal punto di vista
dell'immediatezza dei risultati, può trasformarsi in frustrante attesa qualora l'utente
sovraccarichi di richieste il server, ipotesi tutt'altro che rara se gli algoritmi di calcolo
vengono estesi ai gruppi di edifici. Proprio in questo ambito è necessario prevedere la
possibilità di passare a richieste in background, che evitino all'utente da un lato di bloccare
l'impiego dell'applicazione per altri scopi fino a quando non sia finita l'elaborazione dei dati,
dall'altro che compromettano l'uso del sistema anche per gli altri utenti a causa
dell'eccessiva allocazione di risorse di calcolo.
AUTORI
Guido Giulio Boarelli , Alessandro Boschi
DS Graphic & Engineering – Roma
Ferruccio Doglione, Davide Biasiol
Agenzia Territoriale per la Casa – Torino
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gis e decision support

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