ENEA-LOGICALSOFT La riqualificazione dell’edilizia scolastica parte da una App

SafeSchool 4.0

SafeSchool4.0 è un’iniziativa che intende contribuire all’attivazione di nuovi programmi di riqualificazione energetica e di miglioramento strutturale del patrimonio edilizio scolastico, con particolare riguardo all’aspetto sismico. Il progetto coinvolge l’intera filiera del settore delle costruzioni: dai pubblici detentori o locatari, alle PMI e agli operatori di settore, fino agli investitori, anche in forma di partenariato pubblico privato. Le indagini svolte a monte hanno infatti mostrato come tale patrimonio immobiliare, pubblico e strategico, sia eterogeneo per tipologia, epoca di costruzione e livelli di adeguatezza funzionale.

Parliamo di 45.000 edifici pubblici su tutto il territorio nazionale in cui sono impiegati circa 9 milioni di operatori, quindi una realtà non trascurabile nelle politiche di sviluppo in materia di Safety and Security. Uno dei dati più rilevanti è l’età del patrimonio edilizio scolastico: ben il 55,6 % risulta costruito prima del 1974 e del 1991, anni in cui entrano in vigore, rispettivamente, i primi veri provvedimenti in materia sicurezza sismica e in materia di efficienza energetica. Si tratta di un patrimonio di difficile gestione: gli enti proprietari (Comuni e Province) citano fonti Legambiente quando dichiarano che il 38,14% degli edifici necessita di manutenzione straordinaria e ammettono di avere difficoltà a reperire i finanziamenti.

Nonostante l’urgenza degli interventi di recupero e miglioramento strutturale alcune soluzioni considerate “innovative” sono ancora troppo costose rispetto a quelle più tradizionali disponibili sul mercato. Per questo motivo è necessario sviluppare modelli finanziari che facilitino l’impiego massiccio delle nuove tecnologie per intervenire sugli edifici pubblici strategici, sottoposti a volte a vincolo storico-artistico ed architettonico, che siano compatibili con lo stato di fatto e capaci di dare fiducia agli investimenti privati.

ENEA ha messo a punto una procedura sotto forma di applicazione che opererà su piattaforma Android e iOS e che prevede la valutazione indicizzata preventiva dello stato di fatto e l’identificazione delle criticità strutturali ed energetiche. Si tratta di un sistema in grado di fornire soluzioni innovative e pacchetti d’interventi, calibrati secondo specifiche dotazioni finanziarie, rispetto al ciclo di vita ed all’utilizzo dell’edificio. Attraverso una visione integrata la procedura tiene conto degli aspetti tecnici, tecnologici, sociali, culturali ed economici, favorendo la consapevolezza e il coinvolgimento degli utenti finali (in questo caso studenti, insegnanti ed operatori scolastici).

Oltre ad indicare le possibili e sostenibili soluzioni di retrofit tecnologico sugli edifici esistenti secondo le normative vigenti, il Protocollo ENEA valuterà anche il livello e la priorità di intervento atteso in confronto a tipologie edilizie simili, tenendo in considerazione naturalmente le pericolosità territoriali, ambientali e climatiche.

L’applicazione assegnerà a ciascuna criticità/urgenza una serie di soluzioni progettuali inseribili ed integrabili nei processi manutentivi che interessano gli immobili destinati all’istruzione, garantendo al tempo stesso l’implementazione delle prestazioni dell’edificio in chiave energetico-strutturale e il mantenimento degli obiettivi di fruibilità, comfort, sicurezza e conservazione del valore del sistema edificio. Questo nuovo approccio permette finalmente di programmare e gestire in modo efficiente e sostenibile gli interventi di manutenzione delle scuole: invece che intervenire in modo disomogeneo e dispendioso per riparazioni o a seguito di emergenze si crea un’occasione di riprogettazione della qualità globale degli ambienti e delle strutture.

I primi risultati output del processo di conoscenza e caratterizzazione del sistema contesto-edificio-impianto-utente saranno quindi:

• una classificazione che identifica il livello d’intervento atteso per migliorare le prestazioni della struttura;
• un indice di fabbisogno energetico reale dell’edificio che tenga conto del reale utilizzo dello stesso da comparare con i fabbisogni energetici di altri edifici di riferimento.

Perché uno standard ENEA – Scuola Sostenibile?

Lo standard ENEA – Scuola Sostenibile nasce perché la Sostenibilità è il DNA che unisce in una cornice i valori e le pratiche in grado di trasformare uno stile di vita individuale in uno collettivo grazie a scelte di lungo periodo, un valore condiviso che rispecchia equità e sobrietà fuori e dentro le comunità locali; energia pulita che attiva la rigenerazione dei luoghi e l’innovazione sociale.

Gli scenari energetici elaborati da ENEA per l’Italia, partendo dall’anno 2008, mostrano come soprattutto nel breve-medio periodo (2020) la possibilità di riduzioni consistenti dei consumi di energia, e più ancora delle emissioni di CO₂, sia legata in primo luogo all’efficienza energetica: il 26% del totale delle riduzioni di emissioni di CO₂ può derivare da una maggiore efficienza nel settore residenziale e terziario.

L’investimento nella riqualificazione degli edifici scolastici consente interventi efficaci e lungimiranti sull’efficienza energetica negli usi finali, creando una sinergia tra la necessità di riduzione della dipendenza energetica e di aumento della sicurezza degli approvvigionamenti e la creazione di nuova occupazione.
Queste le prime azioni utili:

• impiego di impianti di riscaldamento efficienti;
• incentivazione all’impiego di condizionatori efficienti;
• adozione di lampade efficienti e sistemi di controllo.

Le installazioni di lampade efficienti e di sistemi di regolazione del flusso luminoso si vanno a sommare agli interventi propri della progettazione di interventi di retrofit energetico articolati rispetto a strategie di intervento mirate allo sfruttamento della massa termica del terreno, alla valorizzazione degli apporti solari gratuiti, della ventilazione naturale e della sua integrazione con sistemi meccanici basati sul controllo della temperatura e delle concentrazione di CO₂.

La struttura scolastica si presta molto di più delle altre tipologie edilizie alla sperimentazione; basti pensare a quale funzione educativa può avere l’adozione di programmi che coinvolgono alunni e insegnanti nella conoscenza dei sistemi di protezione sismica del proprio edificio scolastico e nel suo controllo per un buon rendimento energetico, anche in vista dell’utilizzo di sistemi alternativi di approvvigionamento di risorse. La Scuola, quindi, come educazione a nuove esigenze, come luogo di sperimentazione ed apprendimento di tecnologie innovative e come luogo di diffusione delle informazioni e dei risultati ad oggi ottenuti in questo settore.

SafeSchool 4.0: una App gratuita per smartphone e tablet

Nell’ambito del Piano triennale di Informazione e Formazione per l’efficienza energetica (PIF – art. 13 Dlgs 102/2014) e al fine di promuovere la qualificazione dei soggetti che operano nell’ambito dei servizi energetici, l’ENEA ha deciso di rendere fruibile l’App SafeSchool 4.0 per tablet e smartphone a disposizione dei responsabili delle diagnosi energetiche del patrimonio edilizio scolastico.

La App è sviluppata per le piattaforme iOS e Android, i sistemi operativi più comuni per i dispositivi mobili (smartphone e tablet) di larga diffusione. Nonostante la semplicità d’uso e di compilazione delle schede, è disponibile anche il manuale d’uso.
L’applicativo consente di effettuare più rilievi e di salvare sul dispositivo i dati per poter gestire l’indagine in più fasi. Per ciascun rilievo è quindi disponibile il report dell’indagine.

La struttura funzionale dell’applicativo è costituita da schede informative raggruppabili in due macro-aree:

• valutazione energetica,
• valutazione strutturale.

Attraverso questa struttura si definiscono le due finalità dell’applicativo: guidare il rilievo energetico/strutturale dell’edificio e fornire delle indicazioni di intervento per migliorarne funzionalità e gestione.

L’App integra in forma grafica le schede di rilievo e di valutazione studiate per svolgere in modo semplice e rapido l’indagine sull’edificio scolastico. Per guidare l’utilizzatore le informazioni sono suddivise per tipologia in tre distinte sezioni:

• dati generali,
• indagine energetica,
• indagine strutturale

All’interno di queste sezioni sono presenti tutti i dati da rilevare, raggruppati in forma grafica grazie a delle icone e per tipologia di dato da inserire.

Le schede consentono di compilare con diversi metodi di validazione del dato: inserimento libero di testo, scelta mutualmente esclusiva, scelta multipla e scelta da elenco. Per la maggior parte dei campi sono previsti quesiti con risposta condizionata così da rendere l’input dei dati il più semplice possibile. L’applicativo prevede funzioni di compilazione che in modo semplice rappresentano il tipo di scelta da effettuare. Per le sezioni che prevedono un campo descrittivo a mezzo di immagine o testo libero sono disponibili funzioni per la registrazione di immagini e di audio.

Dati generali
La sezione iniziale dell’applicativo prevede la compilazione di dati generali che permettono di caratterizzare l’indagine, l’edificio in esame e alcune informazioni fondamentali per la valutazione di eventuali interventi.

Nello specifico le diverse informazioni vengono raccolte nelle cinque tipologie:

• dati generali– identificano la scuola/istituto, l’ubicazione, la presenza di vincoli e le possibili gestioni applicabili in caso di intervento;
• dati geometrici– definiscono gli spazi presenti, le superfici e la disposizione dei piani della scuola;

manutenzione edilizia – qui viene indicata la tipologia edilizia, gli investimenti effettuati e lo stato di conservazione degli elementi architettonici;

• manutenzione impianti– qui vengono indicati i vettori energetici utilizzati, quali sono gli impianti tecnici presenti e il loro stato di conservazione;

conformità normative – raccoglie le conformità normative in ambito edilizio.

Indagine strutturale
La definizione delle caratteristiche strutturali della scuola sono raccolte nella terza sezione.
Qui vengono registrate le informazioni di pericolosità legate all’ubicazione dell’edificio e i descrittori degli elementi di vulnerabilità sismica della scuola, fino a definire una priorità comparabile con altri edifici della necessità di intervenire per migliorare la capacità della struttura.
La struttura dei dati richiesti è tratta dalle schede di valutazione della Vulnerabilità Sismica redatte dal Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti e dal metodo Benedetti-Petrini.

Una specifica delle 3 fasi di compilazione:

• pericolosità del sito – registra i dati per valutare la pericolosità sismica del luogo di ubicazione della scuola;
• elementi di vulnerabilità – prevede delle sotto sezioni distinte per le due tipologie principali di edifici esistenti: calcestruzzo armato e muratura, definita la tipologia costruttiva si accede alla caratterizzazione della vulnerabilità;

livello di intervento – pesa le valutazioni registrate fino a qui e riepiloga quali sono gli aspetti più critici fino a definire il livello degli interventi necessari per migliorare le capacità dell’edificio.

La fase di valutazione delle criticità sopra citata viene quindi distinta per tipologia costruttiva; per le strutture in calcestruzzo armato vengono specificate 10 sotto sezioni per ognuna delle quali viene definito un livello di vulnerabilità che viene sommato e pesato alla fine della valutazione.
Queste le sotto sezioni:

• analisi storica – riepiloga la conformità dell’edificio alle norme dell’epoca di costruzione e le eventuali modifiche accorse nel tempo;
• organizzazione del sistema strutturale – qui si definisce l’organizzazione del sistema strutturale;
• qualità strutture – qui si indica la qualità del sistema strutturale;
• fondazioni – registra le informazioni più semplici legate al sistema di fondazione;

orizzontamenti – qui si indica la tipologia degli elementi orizzontali di ripartizione dei carichi verticali;

• regolarità pianta – descrive per analogia geometrica la regolarità in pianta della costruzione;
• regolarità elevazione – descrive per analogia geometrica la regolarità in elevazione della costruzione;
• elementi critici – riepiloga gli elementi presenti nella struttura che possono rappresentare dei punti di criticità per fragilità o eccessiva richiesta di duttilità;
• elementi non strutturali – qui viene indicata la presenza e lo stato di conservazione di elementi non strutturali, che possono condizionare la sicurezza della scuola;
• stato di fatto – riepiloga lo stato di conservazione delle strutture dell’edificio.

Per le strutture in muratura portante vengono specificate 11 sotto sezioni per ognuna delle quali viene definito un livello di vulnerabilità che viene sommato e pesato alla fine della valutazione. Queste le sotto sezioni diverse da quelle già indicate per le strutture in calcestruzzo armato:

• interasse muri– riporta per analogia geometrica una valutazione dell’interasse dei muri portanti;
• elementi critici – non presente per le strutture in muratura;

copertura – qui viene indicata la tipologia della copertura presente e del tipo di azioni che trasferisce alla struttura.

Indagine energetica
Il rilievo delle informazioni necessarie a definire le caratteristiche energetiche della scuola è raccolto nella seconda sezione dell’applicativo. Qui vengono registrati i dati che caratterizzano l’edificio, gli impianti i servizi e le funzioni presenti per arrivare a valutare la performance energetica dell’edificio e quali sono i possibili interventi necessari per migliorarne la prestazione.
In dettaglio ecco le 10 sotto sezioni:

• consumi e dati tecnici – raccoglie la presenza di documenti progettuali e di prestazione energetica, ma anche dei consumi energetici reali dell’edificio;
• involucro – definisce le condizioni climatiche e gli elementi opachi e trasparenti che costituiscono l’edificio;
• climatizzazione invernale – raccoglie le informazioni degli impianti termici presenti, dai generatori ai sistemi di distribuzione e regolazione, il tempo di funzionamento e gli indicatori di efficienza su base geometrica;
• climatizzazione estiva – registra i dati degli impianti di raffrescamento presenti, dai generatori ai sistemi di distribuzione e regolazione, il tempo di funzionamento e gli indicatori di efficienza su base geometrica;
• ACS – qui vengono indicati i generatori per la produzione di acqua calda sanitaria, il tempo di funzionamento e gli indicatori di efficienza su base geometrica;
• ventilazione – qui viene indicata l’eventuale presenza dei sistemi di ventilazione primaria;
• cottura cibi – raccoglie le informazioni relative all’utilizzo di energia per la preparazione di eventuali pasti;
• illuminazione – definisce il tipo di illuminazione interna ed esterna presente nella scuola;
• pannelli solari – qui viene indicata la presenza di pannelli solari termici e fotovoltaici;
• valutazioni – riepiloga le prestazioni dell’edificio e suggerisce gli interventi che è possibile effettuare per migliorare l’efficienza del sistema edificio/impianto o la gestione dei sistemi presenti.

Output e risultati
Compilando quindi i dati di input richiesti nelle diverse sezioni dell’applicativo si ottengono come output:

• il report del rilievo eseguito (formato DOCX);
• il file di interscambio dati (formato XML);
• il livello della prestazione energetica e degli interventi necessari;
• la classificazione del livello di intervento atteso e livello di priorità di intervento;

Il report riproduce le schede compilate con i dati inseriti dal responsabile della diagnosi e contiene sia le informazioni strutturali che quelle energetiche dell’edificio. Tale documento può essere salvato e stampato attraverso le funzioni presenti nella App o può essere trasmesso, in formato editabile, attraverso le funzioni di connessione previste dal dispositivo.

Il file di interscambio dati contiene tutti i dati rilevati dall’utente. I dati vengono inseriti in una struttura che si basa sulle informazioni richieste dalle schede di rilievo.

L’impiego dell’applicativo consente di automatizzare la fase di raccolta dati e di ottenere rapidamente una classificazione strutturale ed energetica dell’edificio ma non si può prescindere dalla costruzione del modello con la caratterizzazione dell’involucro e degli impianti tecnici al fine di conoscere gli impatti sull’edificio degli interventi di miglioramento dell’efficienza energetica in termini di riduzione del consumo energetico. Di conseguenza, l’App SafeSchool 4.0 si configura come un importante elemento di supporto alla diagnosi energetica e strutturale la quale non può prescindere da ulteriori analisi o strumenti informatici di calcolo per essere eseguita in modo completo.

Per lo sviluppo della App SafeSchool ENEA ha scelto Logical Soft, software house italiana con una lunga esperienza nello sviluppo di software tecnico e applicazioni dedicate all’edilizia.
Per maggiori informazioni www.logical.it