METRO (Monitoring Energy and Technological Real time data for Optimization) innovative responsive conception for cityfutures

Il dato, interrelato con i processi di produzione, estrazione, derivazione, analisi, interpretazione, utilizzo e visualizzazione, e le tecnologie di informazione e comunicazione stanno cambiando velocemente aprendo a nuove implicazioni di natura architettonico-progettuale alle diverse scale (urbana, di edificio e impiantistica). Siamo di fronte ad una fase di innovazione e cambiamento nel rapporto uomo-tecnologia, stimolata soprattutto dal rapido sviluppo delle ICT e della loro pervasività nella vita quotidiana, tale da evidenziare la necessità di ridisegnare totalmente i tool concettuali per la loro comprensione e il loro consapevole utilizzo. Le ripercussioni indotte dalle innovazioni ICT sui processi e sulle attività umane possono essere localizzate intorno a quattro macro assi (the OnLife initiative): 1. la riduzione dei confini tra mondo reale e mondo virtuale; 2. l’ibridazione tra mondo naturale e mondo artificiale; 3. il passaggio dalla scarsità all’abbondanza di informazioni; 4. il passaggio dal primato dell’entità al primato dell’interazione. La ricerca dottorale ha sviluppato analisi, applicazioni e simulazioni di applicazione alle diverse scale e un ragionamento teorico inerente questa tematica, con particolare riguardo ai punti 1,3 e 4. Per validare il ragionamento teorico sulle ICT e sulle implicazioni di natura metodologica sul fare progetto (modello digitale come strumento di progetto e non solo di rappresentazione – I era digitale (Oxman 2006) e implementazione del concetto di II e III era), ci si è appoggiati ad un campo di ricerca specifico identificato con il raffrescamento passivo degli edifici. L’attività di ricerca La ricerca dottorale ha come obiettivi lo studio teorico e la dimostrazione pratica, tramite campagne di monitoraggio e di produzione di dati, delle implicazioni progettuali, alle diverse scale (impianto, edificio, città) dovute alla disponibilità di grandi quantità di dati in tempo reale. Implicazioni che riguardano il progetto, la valutazione, l’esercizio, la manutenzione e l’ottimizzazione grazie all’utilizzo di dati provenienti dal mondo reale nei modelli e nelle simulazioni virtuali. Viene altresì analizzato come i concetti di smart building e smart city cambino il rapporto tra cittadino, imprese e amministrazioni. La ricerca ha utilizzato un approccio sperimentale in situ e in laboratorio e un approccio teorico. Nel corso del dottorato sono stati analizzati dati pluriennali derivati dal monitoraggio del sistema geotermico ad aria installato nella scuola media “Orsini” di Imola. Parallelamente all’analisi in situ, si è contribuito, all’interno del gruppo di ricerca H-NAC, alla creazione di un laboratorio per il monitoraggio di sistemi e soluzioni per il raffrescamento passivo. Le attrezzature di laboratorio hanno permesso di progettare e condurre una campagna di monitoraggio e analisi dati volta a verificare il funzionamento di una torretta evaporativa diretta al variare delle condizioni ambientali, simulate tramite UTA. La fase di produzione dati ha permesso di testare una piattaforma di sensori e datalogger appositamente progettata e basata su soluzioni open source. I risultati del monitoraggio sono stati comparati con alcuni metodi semplificati per la stima delle temperature in uscita da torrette evaporative per il raffrescamento ventilativo al fine di implementare l’applicabilità e gli strumenti di controllo delle tecniche di raffrescamento passive. Queste esperienze hanno permesso di definire schemi e diagrammi di flusso per il controllo del funzionamento di sistemi H-NAC (Hybrid-Natural Air Conditioning). Si è verificata la possibilità di utilizzare soluzioni hardware e software open source (nello specifico basate sulla piattaforma di prototipazione elettronica rapida Arduino) sia per i monitoraggi in laboratorio (in corso e futuri) riguardo i sottosistemi di raffrescamento e il modulo parete, sia per la gestione del funzionamento del sistema completo. Nel corso della ricerca dottorale è stato sviluppato un modello in scala atto a dimostrare l’applicabilità di dette soluzioni al controllo di un sistema semplificato di illuminazione abbinato a schemi solari mobili controllati da un servomotore. Il funzionamento del sistema mira a garantire un valore di illuminamento interno massimizzando l’utilizzo della radiazione solare tramite l’impiego di appositi sensori interni e esterni. Il modello reale è stato interfacciato con un modello virtuale CAD capace di modificarsi in real time, permettendo di studiare possibili interrelazioni tra i due mondi. L’applicabilità di soluzioni open source per la produzione dati real time è stata ulteriormente testata simulando una campagna di monitoraggio diffusa utilizzando nodi di sensori geo-posizionati in tre diversi edifici in Torino. Partendo da questo primo studio di applicabilità si è elaborato un quadro di possibili applicazioni dell’utilizzo di grandi moli di dati di bassa qualità prodotti dalla diffusione di soluzioni IoT (long tail del dato). Questa sperimentazione è riportata al capitolo monitoraggio real time, il dato al tempo delle reti. Le implicazioni teoriche La connessione in rete di nodi in grado di raccogliere, comunicare e trasmettere dati, sta diventando una realtà concreta per le città del futuro. Gli approcci sono, anche in questo caso, diversi. Piattaforme proprietarie costituiscono strumenti di grande qualità che, tuttavia, comportano alcuni rischi per quel che concerne la proprietà e l’accesso ai dati, soprattutto in un contesto di commistione tra il pubblico e il privato. Le applicazioni pratiche hanno permesso di articolare un discorso teorico di supporto a questa argomentazione che è stato sviluppato nelle conclusioni della ricerca dottorale dedicate a studiare tre macro tematiche: - il modello scientifico come strumento di progetto nel quale convertono tecnologie e strumenti innovativi informatici per il progetto di natura virtuale, reale o di integrazione. La crescente consapevolezza delle potenzialità dei mezzi digitali a supporto del progetto stanno modificando le modalità progettuali sommando alla semplice rappresentazione altre funzionalità specifiche di natura tecnica e decisionale. Le possibilità portate dalle tecnologie digitali per il progetto sono studiate in base alle ricadute, alla complessità e vastità delle implicazioni utilizzando i concetti di I, II e III era digitale; - le piattaforme, gli spazi di gestione e il progetto. Le piattaforme sono lo spazio, fisico o virtuale, di decisione e gestione dei processi (progettuali, decisionali, organizzativi), dove le competenze e le tecniche si incontrano secondo specifiche modalità. Nelle piattaforme vengono gestite le diverse fasi che seguono il processo dei dati dalla produzione all’utilizzo, sfruttando tecniche di modellizzazione e materializzione. Per questa ragione le piattaforme si configurano come luoghi di gestione della complessità. - il dato e la sua proprietà. Questo capitolo studia le implicazioni che le diverse modalità di produzione, utilizzo e diffusione dei dati e dell'informazione hanno sulle città e sugli abitanti mettendo in relazione gli interessi collettivi o individuali con l’apertura o la protezione dei sistemi utilizzati. Dallo studio emerge la necessità di valutare, sin dalle prime fasi decisionali di implementazione dei piani strategici per le SmartCity, le implicazioni che le tecnologie ICT e digitali in generale hanno e potranno avere sul tessuto sociale, sul tessuto urbanistico e architettonico nel loro doppio ruolo abilitante e coevolutivo.