Metodologia per la valutazione delle prestazioni residue e nel tempo dei sistemi ETICS tramite tecniche di image classification e simulazioni dinamiche HMT

The construction sector is among the main contributors to global CO₂ emissions, accounting for approximately 40% of the total. A significant portion of these emissions comes from the energy consumption of buildings, which represents 37% of the global energy demand, with the usage phase playing a crucial role. This is due to the current state of the existing building stock, characterized by outdated buildings with energy performance that does not meet modern standards. In this context, the energy retrofitting of existing buildings is a priority for reducing the sector's environmental impact. The European Union's EPBD directive aims to achieve zero emissions by 2050 through the implementation of nZEB buildings. While newly constructed buildings must have (almost) zero emissions starting in 2028, the goal for existing buildings is set for 2050. Among the most common and effective intervention strategies is the insulation of the opaque envelope using ETICS systems. However, during the design phase, the variation in performance of the insulating material under real operating conditions is often not considered, nor is its long-term behavior, which deteriorates due to degradation phenomena. This study analyzes the evolution of the thermo-hygrometric properties of two widely used insulating materials, rock wool and EPS, taking into account the main degradation factors. Subsequently, a methodology is developed to assess the progression of this phenomenon and the impact of material aging on the energy performance of the building envelope through dynamic thermo-hygrometric simulations. Finally, an image classification model was trained using a dataset of images containing seven categories of defects. The model is integrated into a tool that evaluates the severity level of degradation of a plastered façade or a portion of it. This data is used to estimate the residual properties of the surface coating over the years, enabling a more coherent thermo-hygrometric model to assess the energy performance of the entire ETICS system. The developed tool was tested on a case study, yielding promising results and demonstrating high speed in obtaining estimates using simple and cost-effective tools. This approach proves useful both for optimizing predictive maintenance of buildings, ensuring optimal energy performance over time, and for supporting large-scale renovation planning strategies.

Il settore delle costruzioni è tra i principali responsabili delle emissioni globali di CO₂, contribuendo per circa il 40% al totale. Gran parte di queste emissioni deriva dal consumo energetico degli edifici, che rappresenta il 37% del fabbisogno energetico globale, con la fase d’uso che incide in maniera significativa. Ciò è dovuto allo stato in cui si trova il patrimonio edilizio esistente, caratterizzato da edifici datati e con prestazioni energetiche non adeguate agli standard attuali. In questo contesto, la riqualificazione energetica del patrimonio edilizio esistente rappresenta una priorità per la riduzione dell’impatto ambientale del settore . La direttiva dell’Unione Europea EPBD, infatti, mira a raggiungere le emissioni zero entro il 2050 attraverso la realizzazione di edifici nZEB. Se gli edifici di nuova costruzione dovranno essere ad emissioni (quasi) nulle già a partire dal 2028, per quelli esistenti il raggiungimento dell’obiettivo è previsto per il 2050. Tra le strategie di intervento più comuni ed efficaci emerge l’solamento dell’involucro opaco con sistemi ETICS. Tuttvia, in fase di progettazione, in genere non viene considerata la variazione delle prestazioni offerte dal materiale isolante nelle condizioni di utilizzo, oltre che il comportamento a lungo termine del materiale, che manifesta un decadimento delle prestazioni in seguito a fenomeni di degrado Questo studio analizza l’evoluzione delle caratteristiche termoigrometriche di due materiali isolanti ampiamente impiegati, la lana di roccia e l’EPS, considerando i principali fattori di degrado. Successivamente, viene sviluppata una metodologia per valutare l’evoluzione del fenomeno e l’impatto dell’invecchiamento dei materiali sulle prestazioni energetiche dell’involucro edilizio, attraverso simulazioni termoigrometriche dinamiche. Infine, è stato allenato un modello di image classification con un dataset di immagini contenente sette categorie di difetti. Il modello viene utilizzato all’interno di uno strumento che consente di valutare il livello di severità di degrado di una facciata intonacata o di una sua porzione. Questo dato viene utilizzato per stimare le proprietà residue e negli anni a seguire del rivestimento superficiale, in modo da completare in modo coerente il modello termoigrometrico che consente di valutare le prestazioni energetiche dell’intero sistema ETICS. Lo strumento sviluppato è stato testato su un caso studio ottenendo risultati promettenti e manifestando un’elevata rapidità nell’ottenimento della stima, utilizzando strumenti semplici ed economici. Questo approccio si rivela utile sia per ottimizzare la manutenzione predittiva degli edifici, garantendone prestazioni energetiche ottimali nel tempo, sia per supportare la pianificazione di strategie di riqualificazione su larga scala.