Applicazione dell'intelligenza artificiale al concetto di bioedilizia per l'audit energetico utilizzando la tecnologia dei droni in diverse condizioni ambientali

May 18, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8200 (2023) Citare questo articolo

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Le perdite termiche dovute all’indebolimento dell’involucro edilizio sono responsabili delle attuali crisi energetiche globali. L’applicazione dell’intelligenza artificiale e delle configurazioni dei droni negli edifici verdi può aiutare a fornire la soluzione sostenibile a cui il mondo aspira da anni. La ricerca contemporanea incorpora un nuovo concetto di misurazione delle resistenze termiche da usura nell’involucro dell’edificio con l’ausilio di un sistema di droni. La procedura di cui sopra conduce un'analisi dell'intero edificio considerando tre parametri ambientali principali come la velocità del vento (WS), l'umidità relativa (RH) e la temperatura del bulbo secco (DBT) con l'ausilio della procedura di mappatura termica dei droni. La novità dello studio può essere interpretata dal fatto che le ricerche precedenti non avevano mai esplorato l’involucro edilizio attraverso una combinazione di droni e condizioni climatiche come variabili in aree edificabili di difficile accesso, fornendo così una lettura più semplice, priva di rischi, economicamente vantaggiosa ed efficiente. . La validazione della formula viene autenticata utilizzando software basati sull'intelligenza artificiale applicati per la previsione e l'ottimizzazione dei dati. Vengono stabiliti modelli artificiali per convalidare le variabili per ciascun output dal numero specificato di input climatici. Le condizioni pareto-ottimali raggiunte dopo l'analisi sono 44,90% UR, 12,61 °C DBT e 5,20 km/h WS. Le variabili e la resistenza termica sono state convalidate con il metodo della metodologia della superficie di risposta, presentando così il tasso di errore più basso e il valore R2 completo, che sono rispettivamente 0,547 e 0,97. D’ora in poi, l’utilizzo della tecnologia basata sui droni nella stima delle discrepanze dell’involucro edilizio con la nuova formula, produce una valutazione coerente ed efficace per lo sviluppo dell’edilizia verde, riducendo contemporaneamente tempi e costi della sperimentazione.

Negli ultimi tempi, il fabbisogno energetico è aumentato considerevolmente mentre le risorse per la produzione di energia si sono degradate in modo significativo. Ciò ha portato i ricercatori a trovare metodi alternativi per preservare l’energia in modo da soddisfare le future potenziali richieste. In India, si calcola che le perdite complessive dovute alle variazioni di temperatura nell’involucro edilizio siano pari a circa il 41% del fabbisogno energetico originario degli edifici (MOE). Gli edifici attuali in tutto il mondo sono soggetti a grandi perdite di energia che possono essere dovute principalmente a circostanze irremovibili1,2. È noto che questi edifici hanno prestazioni inferiori in termini di efficienza soprattutto nei paesi sottosviluppati e in via di sviluppo, differendo quindi dal progetto originale della bioedilizia. Secondo un recente studio3, circa il 63% dell'energia prodotta proviene da edifici di tipologia residenziale o industriale. Un’indagine più ampia condotta in tutta l’India per l’anno finanziario 2018-2019 ha stimato che la potenza complessiva prodotta dai servizi pubblici sia di circa 1.372 (Tera Watt-h)4. Queste utenze comprendono principalmente attività indoor come macchine da caffè, microonde, riscaldamento, ecc.5,6. Nei paesi in via di sviluppo, i governi hanno fatto passi avanti per ridurre queste perdite di energia incorporando sistemi intelligenti negli edifici7. Questa energia, se non adeguatamente utilizzata, comporta perdite ingenti per l’economia di un Paese e per l’ambiente8.

La necessità attuale è quella di trovare modi efficaci per contenere queste perdite e risparmiare risorse per un futuro fruttuoso. Un modo efficace per controllare e monitorare queste perdite è la valutazione delle perdite di calore attraverso l’involucro dell’edificio9,10. L'involucro dell'edificio comprende principalmente tutte le configurazioni dell'edificio come pareti, soffitto, finestre, partizioni e porte. Questi apparecchi sono gli elementi principali delle dispersioni termiche in un contesto edilizio in quanto la trasfusione di energia termica avviene durante l'arco della giornata poiché le condizioni climatiche variano nell'arco delle 24 h11,12. Queste differenze possono essere considerate le ragioni principali delle perdite energetiche, che di conseguenza riducono l'efficienza complessiva dell'edificio13. In alcuni studi, queste perdite sono direttamente correlate alle strutture dell'edificio che hanno un rivestimento esterno complessivamente debole14. Queste perdite sono una fusione di vari infissi dell'edificio che possono avere una qualità di isolamento inferiore applicata all'esterno di questi infissi. Inoltre, la vecchia struttura tende ad indebolirsi nel corso degli anni determinando notevoli perdite energetiche15. Inoltre, anche la costante infiltrazione di aria esterna attraverso varie fessure e aperture può aumentare la domanda di energia16. Le discrepanze sopra specificate possono essere risolte applicando materiali di migliore qualità all'inizio della costruzione, riparando i progetti esistenti, sigillando vuoti d'aria e crepe17. Studi precedenti hanno utilizzato l’isolamento per ridurre le perdite energetiche degli edifici18, portando a una migliore efficienza energetica e intrappolando aria più fresca in estate e aria più calda in inverno. La riduzione simultanea del calore termico e del contenuto di umidità all’interno degli ambienti può ridurre il fabbisogno energetico19. Nelle letterature precedenti, è necessario valutare il circuito di trasferimento del calore specificato in modo da considerare il carico dell'edificio e le perdite di energia all'interno della struttura dell'edificio20,21. Spesso l'involucro dell'edificio è controllato da un singolo fattore noto come valore R, definito anche resistenza termica22.