Verso una climatizzazione personalizzata in ufficio

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Un partecipante alla camera climatica del laboratorio ICE, Smart Living Lab.  D.

Un partecipante alla camera climatica del laboratorio ICE, Smart Living Lab. D. Khovalyg, EPFL 2021

Una ricerca condotta presso l’EPFL ha dimostrato che esistono differenze significative nel modo in cui le persone percepiscono la temperatura ambientale in uno stesso ufficio. La personalizzazione dell’impianto di climatizzazione consentirebbe quindi di migliorare il comfort degli occupanti e di risparmiare energia.

Pensare al comfort termico delle persone all’interno degli edifici è diventata una questione strategica ed economica di primo piano. Da un lato, il riscaldamento globale sta causando ripetute ondate di calore. D’altra parte, è in atto una corsa globale contro il tempo per ridurre il consumo energetico e l’impronta di carbonio degli edifici entro il 2050. Dolaana Khovalyg, professore assistente di ruolo presso la Facoltà ENAC, lavora su queste sfide a capo del Laboratorio di Ingegneria del Comfort Integrato (ICE), affiliato al centro di ricerca Smart Living Lab di Friburgo.

Il suo ultimo studio, pubblicato come breve relazione di esperti sulla rivista medica Obesity Journal, sottolinea l’importanza di personalizzare il raffreddamento e il riscaldamento del proprio spazio di lavoro piuttosto che mantenere una temperatura standard in tutto l’open space. Per giungere a questa conclusione, la ricercatrice e i suoi team hanno dimostrato, sulla base di prove termofisiologiche umane, che esistono significative differenze interindividuali nel comfort termico in condizioni normali di ufficio.

Ricerca multidisciplinare

Questa ricerca fa parte di un approccio multidisciplinare che tiene conto delle interazioni tra l’uomo e gli edifici, integrando le conoscenze ingegneristiche applicate con la conoscenza della fisiologia umana. Per completare l’aspetto tecnico, Dolaana Khovalyg ha lavorato a stretto contatto con Yann Ravussin, responsabile del Laboratorio di Energetica e Nutrizione Avanzata (LEAN), collegato alla Facoltà di Medicina dell’Università di Friburgo.

I sistemi di climatizzazione odierni si concentrano sullo spazio e non sulle persone. Sono calcolati per il comfort di una persona tipica senza alcuna differenza sostanziale. Tuttavia, negli ultimi anni, la ricerca ha dimostrato che ogni persona ha una percezione molto diversa della temperatura interna", afferma Dolanna Khovalyg. L’età e il sesso influenzano il metabolismo, che varia in base all’alimentazione, alle stagioni e ai ritmi circadiani. Queste differenze hanno un impatto sulla soddisfazione e sul comfort degli individui. Con una temperatura media di 21 gradi nell’ambiente di lavoro in inverno, alcune persone hanno caldo, altre freddo. Mentre l’80% è soddisfatto della situazione, il 20% non lo è. La nostra ricerca mira a ottimizzare il comfort per tutti, senza distinzioni", spiega Dolaana Khovalyg. Gli esseri umani sono macchine che producono calore che devono evacuare. Oggi disponiamo della tecnologia e degli strumenti di monitoraggio per misurare questo calore individualmente e al minuto.

I sistemi di climatizzazione odierni si concentrano sullo spazio, non sulle persone.

Spesa calorica altamente variabile

Per questo motivo, l’esperimento pratico di questa ricerca si è concentrato sull’analisi del dispendio calorico individuale di sei partecipanti, un campione rappresentativo di persone comuni che probabilmente condividono un ufficio. Per tre mesi hanno partecipato a una serie di esperimenti in una camera climatica appositamente adattata situata nel laboratorio ICE di Friburgo. In questo spazio, dove la temperatura variava da 16 a 24 gradi, hanno svolto attività quotidiane come sedersi, stare in piedi e consumare un pasto. Per il ricercatore, un campione di sei individui era sufficiente, poiché lo scopo della dimostrazione non era quello di produrre statistiche o una media, ma di ottenere valori individuali da confrontare.

Di solito, gli studi che calcolano il dispendio calorico degli individui si concentrano su casi estremi, come atleti, avventurieri o militari che partecipano a spedizioni in ambienti ostili. L’impiegato medio, il target di Dolaana Khovalyg, è raramente analizzato.

Nella sua ricerca sono state dimostrate significative differenze interindividuali tra i soggetti, in particolare tra due uomini di uguale corporatura durante attività identiche. Analisi più mirate hanno inoltre calcolato una differenza molto variabile nella vasocostrizione, la regolazione della pressione sanguigna tra il torace e la punta delle dita, nonostante una temperatura ambiente di 24 gradi. Questo dato è significativo soprattutto per le donne. Alcuni si sono raffreddati più rapidamente di altri", racconta Dolaana Khovalyg.

Una sfida etica

La possibilità di misurare con precisione il dispendio calorico di ogni individuo apre nuove prospettive tecniche: è ora possibile adattare localmente la ventilazione o il riscaldamento in tempo reale, integrando questi dati nei calcoli del sistema di termoregolazione centrale e ottimizzando così il consumo energetico dell’edificio. Gli attuali tavoli e sedie per il riscaldamento e il raffreddamento funzionano solo con livelli di temperatura limitati. Questa nuova tecnologia permetterà di personalizzarli, ad esempio.

In questa ricerca, gli strumenti di misurazione erano restrittivi, come le maschere di silicone sul viso o i sensori portatili posizionati sul corpo. Il passo successivo è quello di utilizzare mezzi meno invasivi, afferma Dolaana Khovalyg. Ad esempio, il margine di errore degli orologi connessi già disponibili è ancora troppo ampio. Attualmente stiamo lavorando con telecamere a infrarossi più precise che ci permettono di misurare più persone contemporaneamente in modo non intrusivo grazie al nostro modello basato sulla fisiologia umana. I dati vengono elaborati utilizzando algoritmi direttamente integrati nel sistema di controllo della ventilazione. Il ricercatore prevede che questa nuova tecnologia sarà applicata negli edifici intelligenti entro i prossimi dieci anni.

Ci sono ancora questioni etiche da chiarire, che rappresentano la sfida principale in questo campo di ricerca. Come utilizzare questi dati personali su larga scala - Alcune strade stanno emergendo con l’uso di strumenti di misurazione non invasivi che non memorizzano queste informazioni. Ad esempio, si sta lavorando su sensori posizionati direttamente sulla sedia del dipendente anziché sul suo corpo. Tuttavia, gli utenti di questi futuri edifici intelligenti dovranno tutti essere informati di questa pratica in un modo o nell’altro, conclude Dolaana Khovalyg.

Riferimenti

Dolaana Khovalyg, Yann Ravussin, "Interindividual variability of human thermoregulation: Toward personalized ergonomics of the indoor thermal environment", Obesity Journal, 23 giugno 2022.


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