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La Scienza dei dati a tutela del Duomo di Modena | parte 2

Come può la scienza dei dati preservare la storia di Modena? 

 

Grazie alla sensoristica open-source è possibile tracciare i comportamenti di grandezze fisiche solitamente inaccessibili. Nello specifico, per esempio, immaginiamo di voler monitorare l’andamento dei valori di temperatura e umidità, in un determinato edificio, per un determinato lasso di tempo. Come abbiamo fatto noi, nel nostro progetto di ottimizzazione energetica del Duomo di Modena (qui l’articolo).

Prima di tutto serve un piano: uno studio approfondito del sito in cui operare e una stima delle possibilità materiali di realizzazione del monitoraggio. Poi, la strumentazione giusta: sensori di rilevazione, schede di programmazione Arduino, cavi, materiale da supporto (nel nostro caso palloncini gonfiati in elio, con spago, per consentire ai sensori di rilevare i dati a diverse altezze). Non ultima: la dimestichezza con i fili, per non perdere fluidità di movimento nel montaggio dei materiali.

 

La strumentazione

sensori, elementi indispensabili per la rilevazione, funzionano sulla base di una stringente comunicazione. 
Nel nostro caso, hanno registrato i dati di umidità dell’aria e di temperatura interna al Duomo, restituendoli su uno schermo. Questo output poi, è stato registrato di volta in volta, in maniera sistematica, dalla scheda Arduino, che ha operato in remoto, rispetto ai circuiti dei sensori.
Ogni sensore ha registrato in particolare 17.000 valori, all’interno del Duomo, fra temperature e umidità.

 


Risultati climatici e grafici di visualizzazione dei comportamenti

Le temperature

Dai relativi grafici è emerso che nell’arco di una giornata qualsiasi (fra quelle invernali), la cattedrale è solitamente sottoposta a due picchi di riscaldamento: uno al mattino intorno alle 6:30 circa, ed uno nel tardo pomeriggio, intorno alle 17¹. Inoltre, è risultato che le aree più lontane dai portoni di ingresso (secondo intuizione), registrano in media 2 gradi °C in più rispetto alle altre, poiché meno esposte alle incursioni di aria fredda dall’esterno.

 

temperature del Duomo di Modena

Fig.1 – Esempio grafico di temperature (4° postazione). Ogni colore si riferisce a un’altezza diversa dei sensori; sulle ascisse sono collocate le ore del giorno e della notte, mentre sulle ordinate i valori di temperatura raggiunta.

 

• a riscaldamento spento – Nel pomeriggio, a prescindere dall’altezza specifica, il Duomo ha registrato circa 14/15°C. La notte, invece, le temperature si sono aggirate intorno ai 13/14°C.


• a riscaldamento acceso – Nel giro di poco tempo (mezz’ora circa), le temperature fluttuavano rapidamente, raggiungendo i valori massimi della giornata. Ed erano altrettanto rapidi i tempi di raffreddamento.

 

L’escursione termica, registrata alle varie altezze, è stata un elemento rilevante da notare. A livelli bassi (1 m – 2,5 m da terra) l’aumento di temperatura era intorno i 2°C. Ad altezze maggiori (10m – 15 m), invece, per spontanea ascesa dell’aria calda, i gradi in più erano 4/5.

 

L’umidità


Anche in questo caso sono stati registrati gli andamenti nel tempo e rappresentati i relativi grafici. Dagli studi emerge che i valori di umidità variano solitamente al variare della temperatura. Quindi, a seguito dell’accensione o spegnimento del sistema di riscaldamento.

 

umidità del Duomo di Modena

Fig. 2: esempio di grafico dei valori ed andamenti di umidità all’interno del Duomo (postazione 4).

 

Queste registrazioni, con le conseguenti messe a punto dei relativi grafici, ci hanno consentito di individuare nel Duomo di Modena un edificio con sostanziale squilibrio microclimatico e quindi ridotto comfort interno, nei mesi più freddi e di maggior necessità. 

Ma tutto questo non sarebbe stato possibile senza l’importante integrazione delle rilevazioni open-hardware da una parte e l’analisi dei dati energetici dall’altra. Ovvero nulla sarebbe stato possibile senza la scienza dei dati.

 

Guarda il video dedicato al monitoraggio 

 

 

¹Tali valori si sono potuti registrare, a valle di aggiustamenti dello storico di dati, eliminando cioè dei refusi (ipotetici problemi di rilevazione, conseguenti all’immissione di aria calda nell’edificio).