L'ondata di calore fa più che raddoppiare il consumo di energia di raffreddamento negli edifici commerciali.

Nel luglio 2022, un'ondata di calore da record ha colpito l'Europa. Le alte temperature possono avere un forte impatto sul consumo energetico degli edifici e, con una maggiore probabilità che si verifichino e con l'aumento dei prezzi dell'energia, i gestori degli edifici devono essere consapevoli di come un clima più caldo influisca sui componenti degli edifici e sul budget operativo.

Utilizzando i dati energetici e meteorologici del database di Ento Labs (attualmente 7000 edifici), ci siamo proposti di studiare gli effetti delle ondate di calore sul consumo energetico degli edifici.

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Il consumo energetico degli edifici è molto sensibile alla temperatura.

Una parte fondamentale dell'analisi di Ento Labs consiste nel modellare il consumo energetico tenendo conto dei dati meteorologici, tra una vasta gamma di variabili che determinano il consumo negli edifici commerciali. Da questi modelli possiamo estrarre i profili di raffreddamento che mostrano come il consumo energetico dell'edificio sia influenzato da determinate temperature. (Un profilo di raffreddamento è un grafico del consumo energetico del sistema di raffreddamento in funzione della temperatura esterna).

Un tipico profilo di raffreddamento per gli edifici in un clima relativamente freddo, ad esempio nel Nord Europa, ha una dipendenza non lineare dalla temperatura. Quando fa più caldo, il sistema di raffreddamento consuma più energia, quindi il profilo di raffreddamento curva verso l'alto, come si vede nella figura seguente. Il profilo di raffreddamento mostra anche una caratteristica "curva" in corrispondenza della temperatura esterna, dove si attiva il sistema di raffreddamento dell'edificio. Ciò fornisce informazioni sui setpoint del sistema di raffreddamento e sulla qualità dell'isolamento dell'edificio, informazioni importanti nella scelta degli edifici da ristrutturare o ottimizzare.

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Le ondate di calore comportano un notevole fabbisogno di raffreddamento in eccesso.

In che modo la recente ondata di calore ha influenzato il consumo di energia per il raffreddamento degli edifici? Analizzando i dati di consumo energetico di oltre 7000 edifici pubblici e commerciali, abbiamo riscontrato un aumento significativo del consumo di energia per il raffreddamento durante l'ondata di calore. La figura seguente mostra la distribuzione dell'aumento percentuale del consumo di elettricità per il raffreddamento durante l'ondata di calore. L'effetto è evidente in tutti i tipi di edifici, ma si notano alcune differenze tra supermercati, negozi al dettaglio e uffici.

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I supermercati aumentano in media del 129% circa il consumo di energia per il raffreddamento, i negozi al dettaglio del 125% circa e gli uffici del 165%! Questi dati indicano che le ondate di calore hanno un forte effetto sul consumo energetico degli edifici.

Secondo l'Energy Data Specialist di Ento Labs, Poul Abilgaard, questo risultato è dovuto alla combinazione di due effetti. I sistemi di raffreddamento di molti edifici hanno un set point di raffreddamento relativamente alto e quindi funzionano solo per poche ore durante una normale giornata estiva a queste latitudini, quando il sole è più alto nel pomeriggio. Durante un'ondata di calore, invece, la temperatura è elevata per tutto il giorno, quindi i sistemi di raffreddamento devono funzionare più a lungo per mantenere la stessa temperatura interna.

Il secondo effetto è la maggiore necessità di raffreddamento meccanico con l'aumento delle temperature. Nessun involucro edilizio può essere perfettamente isolato dallo scambio di calore con l'esterno. Ciò comporta un consumo energetico relativamente più elevato per ogni grado di temperatura esterna superiore alla temperatura interna desiderata. Questo aumento è all'origine dell'incremento non lineare del consumo energetico osservato nei profili di raffreddamento. In parole povere, un edificio scarsamente isolato consuma molta energia quando cerca di mantenere il freddo.

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Gli effetti finanziari delle ondate di calore.

Guardando ai prezzi dell'energia durante l'ondata di calore, sembra che i prezzi siano stati più alti del previsto. In Danimarca, i prezzi spot dell'elettricità sono aumentati del 32% rispetto al resto del mese di luglio. Nel Regno Unito, i residenti della zona sud di Londra hanno registrato un aumento dei prezzi del 5.000%.

Le ondate di calore nel Nord Europa stanno mettendo a dura prova l'intera economia. Secondo gli economisti e gli esperti di clima, i ricercatori stimano che, in media, le ondate di calore hanno ridotto la crescita complessiva del PIL annuale in Europa fino allo 0,5% nell'ultimo decennio. La domanda aumenta a causa delle temperature più elevate e questo spinge i produttori di energia elettrica al limite a causa degli alti prezzi dell'energia.

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Le ondate di calore sono sempre più frequenti a causa dei cambiamenti climatici.

Le ondate di calore come quella di inizio luglio sono sempre più frequenti a causa dei cambiamenti climatici. Nei prossimi decenni assisteremo a maggiori fluttuazioni nel consumo di elettricità per il raffreddamento durante i mesi estivi. Le conseguenze saranno la necessità di infrastrutture elettriche di maggiore capacità, l'aumento dei prezzi dell'elettricità e le sfide operative e finanziarie per i gestori degli edifici.

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Le proiezioni climatiche del Regno Unito per i prossimi decenni indicano un aumento significativo della frequenza delle ondate di calore. Prevediamo un maggior numero di ondate di calore, ognuna delle quali potrebbe durare più a lungo.

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