Tra innovazione tecnologica e crisi climatica, il settore edilizio, attualmente il secondo più grande emettitore di gas serra e il più grande consumatore finale di energia, sta plasmando il proprio futuro. Considerati a lungo come semplici strutture passive, gli edifici stanno diventando ambienti interattivi, sostenibili e intelligenti. È possibile ridurre il nostro consumo energetico garantendo al contempo un comfort ottimale? È un obiettivo realistico, ma che richiede un cambiamento delle nostre abitudini. Gli scienziati stanno quindi cercando di conciliare la transizione energetica, il benessere e il comportamento degli occupanti nel lungo periodo, in particolare nell’ambito del progetto SWICE, sostenuto dall’Ufficio federale dell’energia e guidato dall’EPFL, al quale collaborano numerose istituzioni accademiche svizzere e partner del settore pubblico e privato. Il progetto è sostenuto dall’Ufficio Federale dell’Energia come parte della sua strategia globale per raggiungere l’obiettivo di zero emissioni di carbonio entro il 2050.
Mantenere il controllo, un vettore di comfort
Gli spazi confinati sono una parte centrale della nostra vita quotidiana: secondo un istituto di ricerca indipendente, trascorriamo il 90% del nostro tempo in essi, tra lavoro, tempo libero e casa, compresi i trasporti. Il benessere degli occupanti è quindi una preoccupazione importante, ma anche soggettiva. "Si possono distinguere due componenti del comfort: le esigenze e le aspettative", sottolinea la professoressa Marilyne Andersen, coordinatrice del progetto SWICE e responsabile del Laboratory for Integrated Performance in Design (LIPID) dell’EPFL. "Mentre le prime si riferiscono alle necessità di base della vita, le seconde sono influenzate dalla società, dalle nostre preferenze personali e da fattori culturali e climatici".
Non c’è dubbio che lo stile di vita più ecologico si baserebbe sulla soddisfazione dei bisogni piuttosto che sulle aspettative", continua l’autrice. Tuttavia, a volte ci troviamo in una situazione paradossale in cui i bisogni stessi non sono soddisfatti, ad esempio in termini di accesso alla luce diurna, mentre lo sarebbero le aspettative legate al progresso tecnologico, come la possibilità di impartire comandi verbali per regolare l’illuminazione. Poiché un edificio è costruito per soddisfare i suoi occupanti, è importante garantire che le loro esigenze e aspettative siano soddisfatte, risparmiando allo stesso tempo risorse. Il comfort è soggettivo e relativamente personale, anche se è possibile individuare delle tendenze per la maggioranza. Uno studio del suo laboratorio ha dimostrato che il colore della luce influisce sulla sensazione di comfort termico. Quando la luce ha più toni rossi, gli occupanti hanno una valutazione leggermente più alta della temperatura ambientale rispetto ai toni blu. "Diversi studi hanno anche dimostrato che l’impressione di benessere aumenta quando le persone conservano il potere di agire, come il semplice fatto di sapere che possono aprire le finestre", osserva il professore. L’impatto di vari parametri come la qualità dell’aria interna, l’accesso alla luce naturale, la riduzione del rumore, ecc. può essere molto significativo, con un effetto diretto sulla salute che sta diventando sempre più noto. "Un’esposizione insufficiente alla luce diurna, ad esempio, spesso legata alla quantità di tempo trascorso in ambienti chiusi, con livelli di luce regolarmente cento volte inferiori a quelli esterni, può avere conseguenze dannose a lungo termine per la vigilanza, la produttività e l’umore, oltre che per il sistema immunitario e la qualità del sonno", sottolinea Marilyne Andersen.
"Un legame forte, quasi empatico, con l’edificio".
Negli edifici vengono utilizzati vari tipi di sensori: di temperatura, di presenza per gestire l’illuminazione, di fumo, di qualità dell’aria, ecc. - vengono utilizzati negli edifici. E talvolta si utilizzano sistemi di gestione automatizzati per controllare al meglio l’illuminazione, il riscaldamento, la ventilazione e la climatizzazione (HVAC). Collegati all’intelligenza artificiale, saranno presto in grado di apprendere dalle abitudini degli occupanti per regolare i parametri in tempo reale, per ottenere un maggiore comfort e ridurre il consumo energetico, ad esempio regolando la temperatura di una stanza non occupata. I controllori intelligenti basati sull’apprendimento per rinforzo sono stati testati dal Laboratorio di Ingegneria e Comfort Integrato dell’EPFL, guidato da Dolaana Khovalyg. "Sono in grado di adattare continuamente la politica di controllo in modo autonomo con obiettivi multipli, come la minimizzazione del consumo energetico e la massimizzazione del comfort e della sicurezza degli occupanti", spiega l’esperta. Il suo team si sta spingendo oltre e sta sviluppando modelli per prevedere il tasso metabolico personalizzato degli individui quando svolgono attività quotidiane in ambienti chiusi. Questi dati saranno utilizzati per sviluppare politiche di controllo che regolano automaticamente il riscaldamento o il raffreddamento nell’ambiente circostante.
I progressi dell’intelligenza artificiale ne fanno un candidato ideale per una gestione ottimizzata e personalizzata degli edifici, ma gli scienziati concordano sul fatto che l’uomo deve mantenere il controllo del proprio ambiente. Se non altro perché mantenere il controllo migliora già il nostro senso di comfort. Per Denis Lalanne, professore all’Università di Friburgo e specialista dell’interazione uomo-macchina, "con gli edifici stiamo quasi entrando nel mondo dei computer: l’utente vive in un’entità intelligente e deve esserci una forte coesione, quasi empatica, con essa per ottimizzare la regolazione, il comfort e l’impronta di carbonio".
