Monitoraggio negli edifici: consumi di energia, acqua e gas e parametri ambientali

Monitorare un edificio significa misurarne i consumi in continuo e confrontarli con un riferimento, per capire se quello che sta succedendo è normale oppure no.

La differenza rispetto a leggere le bollette è tutta qui. La bolletta dice quanto si è speso il mese scorso; il monitoraggio dice quale impianto ha consumato, in quale momento e se quel consumo era giustificato dalle condizioni di quel giorno.

In breve:

• I flussi da tenere sotto controllo sono quattro: energia elettrica, energia termica e gas, acqua, parametri ambientali.
• Pochi indicatori ben scelti valgono più di una dashboard con cinquanta grafici.
• Un consumo va sempre normalizzato rispetto alle condizioni: clima, orari di apertura, occupazione.
• Il monitoraggio produce risparmi solo se qualcuno riceve gli allarmi e ha il mandato di intervenire.

Cosa si monitora in un edificio

I quattro flussi sono quelli che abbiamo descritto parlando di smart meter e sensoristica IoT: elettricità, energia termica e gas, acqua, condizioni ambientali.
La regola pratica per decidere dove mettere i punti di misura è semplice: si parte dalle utenze che pesano di più sulla bolletta e dalle zone dove ci sono problemi noti, non dalla mappa completa dell’edificio. Un impianto di climatizzazione monitorato bene vale più di venti punti di misura distribuiti a caso.
La granularità utile parte dal quarto d’ora. È la frequenza che permette di leggere i profili di carico e di distinguere un consumo di esercizio da uno spreco.

Gli indicatori che contano

Normalizzare: gradi giorno e variabili pertinenti

È il passaggio che separa un dato da un’informazione. Il consumo termico di gennaio non si confronta con quello di gennaio dell’anno prima così com’è: dipende da quanto ha fatto freddo.
I gradi giorno sono lo strumento standard per tenerne conto. Il DPR 412/93 li definisce come la somma, estesa a tutti i giorni del periodo convenzionale di riscaldamento, delle differenze positive tra la temperatura interna di riferimento di 20 gradi e la temperatura media esterna giornaliera.
Sulla stessa base l’Italia è divisa in sei zone climatiche, dalla A (sotto i 600 gradi giorno) alla F (oltre 3.000).
Nella pratica il consumo termico si mette in relazione con i gradi giorno del periodo, tipicamente con una regressione lineare, e si confrontano i consumi a parità di condizioni climatiche.
Il ragionamento vale anche per le altre variabili: ore di apertura, presenze, volumi di attività. La distinzione utile è tra variabili pertinenti, che cambiano regolarmente e vanno inserite nel modello, e fattori statici, come la superficie o il numero di piani, che cambiano di rado ma quando cambiano impongono di aggiornare la baseline.
È anche la spiegazione del paradosso più comune, l’indicatore che migliora mentre la bolletta sale: l’indicatore misura energia, la bolletta contiene anche il prezzo. Sono due cose diverse e vanno lette insieme.

Come si legge un profilo di carico

Il profilo di carico giornaliero è il documento più informativo che un edificio produca. Quattro cose da guardare, in ordine:

• La base notturna. Quanto assorbe l’edificio quando non c’è nessuno. È il punto di partenza di qualsiasi intervento di efficienza, perché è consumo che quasi sempre si può ridurre.
• La rampa di accensione. A che ora partono gli impianti rispetto all’orario di apertura. Un anticipo di due ore ripetuto ogni giorno vale molto più di quanto sembri a fine anno.
• Il plateau diurno. L’andamento nelle ore di attività, da confrontare con occupazione e temperatura esterna.
• Lo spegnimento. Quando l’edificio torna alla base, e se ci torna davvero. Le code serali sono uno dei ritrovamenti più frequenti.

Nella nostra esperienza, il primo mese di dati su un edificio mai monitorato produce quasi sempre almeno un ritrovamento di questo tipo, e quasi mai riguarda un guasto: riguarda una programmazione che nessuno ha più aggiornato.

Acqua e gas: cosa cambia

Sull’acqua l’indicatore principale è il consumo notturno. In un edificio chiuso una portata costante durante la notte è quasi sempre una perdita, e il monitoraggio continuo la rileva in giorni invece che in bollette. Negli hotel il tema ha caratteristiche proprie, che approfondiamo nel contenuto sul monitoraggio dell’acqua nelle strutture ricettive.
Sul gas e sull’energia termica il monitoraggio serve soprattutto a valutare il rendimento: quanta energia entra in centrale, quanta ne arriva alle zone, quante ore lavorano i generatori e in quali condizioni. Sono i dati che rendono utile la manutenzione predittiva, perché un peggioramento graduale del rendimento si vede molto prima del guasto.

Il monitoraggio su un portafoglio di edifici

Su un singolo immobile il monitoraggio serve a trovare gli sprechi. Su venti immobili serve anche a un’altra cosa, spesso più preziosa: capire quali edifici sono anomali rispetto agli altri.
Con più siti simili il confronto interno diventa il metodo di analisi più rapido che esista. Due punti vendita con la stessa superficie, gli stessi orari e lo stesso format che consumano in modo diverso sono una domanda a cui vale la pena rispondere, e la risposta arriva senza bisogno di riferimenti esterni di settore.

Perché funzioni servono tre accortezze:

• Una nomenclatura comune. Se ogni sito chiama le utenze a modo suo, i confronti non si fanno. Va decisa all’inizio, perché rinominare a posteriori è un lavoro che nessuno fa.
• Indicatori normalizzati. Il confronto regge solo per unità di superficie, di ora di apertura o di attività, e a parità di zona climatica.
• Una classifica aggiornata. Ordinare gli edifici per consumo specifico e guardare i primi della lista è il modo più efficiente di allocare tempo e budget.

È lo stesso ragionamento che si applica poi per settore: uffici, scuole, centri commerciali hanno profili tipici diversi, e il confronto ha senso dentro ciascuna categoria.

Dalla dashboard agli allarmi

Una dashboard che nessuno apre è un costo. Il monitoraggio produce risparmio quando i dati diventano segnali, e i segnali arrivano a qualcuno che può agire.

• Allarmi sullo scostamento, non su soglie fisse. Una soglia fissa suona sempre d’inverno e mai d’estate. L’allarme utile confronta il consumo con quello atteso in quelle condizioni.
• Poche regole, ben tarate. Un sistema che manda venti notifiche al giorno viene silenziato in una settimana.
• Un destinatario per ogni allarme. Se non è chiaro chi interviene, la segnalazione resta nella dashboard.
• Una verifica dopo l’intervento. Il ciclo si chiude solo se si guarda se il consumo è tornato normale.

È il motivo per cui il monitoraggio funziona meglio quando è collegato alla manutenzione: l’anomalia diventa un intervento assegnato, con una data e un esito.

Gli errori che vediamo più spesso

• Troppa granularità subito. Centinaia di punti al primo giorno producono grafici illeggibili e nessuna decisione.
• Dati non normalizzati. Confronti anno su anno senza tenere conto di clima e occupazione, che portano a conclusioni sbagliate in entrambe le direzioni.
• Nessun proprietario del dato. Se il monitoraggio non è il lavoro di qualcuno, dopo tre mesi nessuno lo guarda più.
• Buchi nello storico. Sensori offline e batterie scariche rovinano la baseline con cui si dimostrano i risparmi, e i buchi si scoprono sempre quando servono i dati.
• Misurare senza intervenire. È l’errore più costoso: il sistema di monitoraggio si ripaga con le correzioni, non con la misura.

Gli strumenti: la piattaforma di monitoraggio

Su un edificio si può iniziare con un foglio di calcolo. Su un portafoglio immobiliare serve una piattaforma, perché il lavoro non è leggere i dati ma tenerli confrontabili tra siti diversi, nel tempo, con la stessa nomenclatura.
Il software di energy management di UTwin è costruito su questo: raccolta dei dati da smart meter e sensori IoT per energia, acqua, gas e parametri ambientali, storicizzazione in cloud e visualizzazione sul modello BIM o sulla planimetria dell’edificio.
Il software di energy management di UTwin è costruito su questo: raccolta dei dati da smart meter e sensori IoT per energia, acqua, gas e parametri ambientali, storicizzazione in cloud e visualizzazione sul modello BIM o sulla planimetria dell’edificio.
Il software di manutenzione (CMMS) è integrato nativamente, quindi l’anomalia rilevata diventa un intervento assegnato e tracciato. Dove l’edificio ha già un BMS la piattaforma si integra e ne potenzia gli automatismi; dove un BMS tradizionale non si ripaga funziona come BMS light, con un CAPEX fino al 70% inferiore.
Per il confronto tra le soluzioni disponibili sul mercato abbiamo preparato una panoramica dei software di energy management, mentre sulla differenza tra monitoraggio e sistema di gestione dell’energia c’è l’approfondimento sull’EMS.

Domande frequenti

• Che differenza c’è tra monitoraggio e diagnosi energetica?

  La diagnosi energetica è un’analisi periodica che fotografa i consumi e individua gli interventi possibili. Il monitoraggio è continuo: serve a verificare che gli interventi funzionino e a intercettare le anomalie mentre accadono. La diagnosi si fa ogni pochi anni, il monitoraggio non si ferma.

• Quali indicatori servono per iniziare?

  Tre bastano per partire: il consumo specifico per metro quadro, la quota consumata a edificio chiuso e il consumo termico normalizzato per gradi giorno. Coprono rispettivamente il confronto tra edifici, lo spreco di gestione e l’effetto del clima.

• Ogni quanto vanno letti i dati?

  Per i consumi elettrici l’intervallo utile è il quarto d’ora, che è anche quello previsto dai crediti di misurazione avanzata delle certificazioni ambientali. Per acqua e gas una lettura oraria è di norma sufficiente, mentre i parametri ambientali si aggiornano con frequenze più alte quando servono per la regolazione.

• Il monitoraggio serve anche per la certificazione ISO 50001?

  Sì. La ISO 50001 richiede un piano di raccolta dati e il calcolo di indicatori di prestazione: un sistema di monitoraggio attivo copre entrambi i requisiti e riduce il lavoro a ogni audit.

• Quanto tempo serve per vedere i primi risultati?

  I primi ritrovamenti arrivano di solito entro le prime settimane, perché riguardano orari e carichi notturni e non richiedono investimenti. Per valutare il risparmio annuo con una baseline affidabile serve invece almeno una stagione completa di dati.

Da dove cominciare

Si parte da un edificio e da poche utenze: la più energivora, l’illuminazione, la centrale termica. Poi si guarda il profilo di carico di due settimane, con un occhio alla notte e ai weekend.
Quello che emerge da quel primo confronto dice già dove sta il margine, e quasi sempre lo dice prima di qualsiasi investimento.