L’elevata componente di consumi energetici ed emissioni inquinanti associate provenienti dalla climatizzazione estiva e invernale di edifici comporta la necessità di agire per rendere tali edifici più efficienti dal punto di vista energetico. Lo sviluppo di nuove tecnologie e soluzioni innovative richiede una fase di verifica dell’impatto sul sistema edificio-impianto, al fine di evitare applicazioni poco efficienti o in contesti sbagliati. LAERTE ha sviluppato competenze nell’utilizzo di una serie di strumenti di simulazione dinamica di edifici che permettono di valutare con efficacia l’impatto dell’applicazione di differenti soluzioni tecnologiche, tenendo conto della complessità delle interazioni tra i vari elementi dell’edificio e dei suoi impianti, che possono essere applicate a tutto il parco edifici.
Esempio di modellazione energetica di edificio
Le competenze sviluppate nell’ambito della modellazione e simulazione dinamica di edifici nel laboratorio LAERTE riguardano principalmente i seguenti aspetti: • Utilizzo avanzato del software DesignBuilder • Utilizzo avanzato del software EnergyPlus • Sviluppo di un sistema di interfaccia per la gestione di simulazioni multiple in ambiente EnergyPlus L’insieme di competenze e strumenti, sia pre-esistenti che sviluppati all’interno del laboratorio LAERTE, permette la realizzazione di una ampia serie di analisi qualitative e qualitative, legate tanto ai consumi energetici degli edifici, quanto a considerazioni legate al comfort e alle emissioni inquinanti.
La maggior parte degli esperti nel settore della valutazione di tecnologie energetiche per edifici utilizza strumenti basati su logiche semi-stazionarie. Questi strumenti, seppur spesso efficaci, non permettono di cogliere fino in fondo la complessità delle interazioni del sistema edificio-impianto, e risultano inadeguati in presenza di tecnologie che hanno un impatto sul comportamento dinamico dell’edificio. Il sistema proposto supera questi limiti fornendo così analisi più approfondite e precise.
Le potenziali applicazioni della modellizzazione dinamica di edifici si prestano alla valutazione di qualunque tecnologia che sia installata al fine di migliorare le prestazioni energetiche di un edificio. Questo può riferirsi a componenti di involucro innovative, quali nuove tipologie di isolanti, rivestimenti superficiali, materiali organici o a cambiamento di fase; oppure a diverse configurazioni impiantistiche, quali l’uso di sistemi ad accumulo termico, produzione di acqua calda da pannelli solari termici, utilizzo di impianti geotermici.
Modellazione di edifici in DesignBuilder
Valutazione dell’applicazione di materiali a cambiamento di fase per il miglioramento del comfort negli edifici scolastici
Il sistema di competenze e strumenti per la modellazione dinamica di edifici è stato utilizzato per la valutazione dell’utilizzo di materiali a cambiamento di fase (phase-change materials, PCM) per il miglioramento delle condizioni di confort estivo nelle scuole, generalmente sprovviste di impianti di condizionamento. L’utilizzo di materiali a cambiamento di fase, avendo una natura intrinsecamente dinamica, non può essere valutato usando strumenti convenzionali basati su logiche semi-stazionarie. Lo studio, basato sulla modellazione delle scuole elementari “Carducci” di Bologna, ha mostrato che l’utilizzo di PCM non porta benefici rilevanti durante la stagione invernale.
Scuole "Carducci" Bologna
Il sistema proposto è stato utilizzato per vari progetti, sia legati alla ricerca e innovazione nazionali ed europee, che in collaborazioni con realtà commerciali e istituzioni locali.
Modellazione dinamica di un edificio scolastico ristrutturato con materiali a cambio di fase