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L’Architetto Risponde Se avete delle domande da sottoporre alla redazione di Architettando basta scrivere una mail ad architettando@hm52.it: risponderemo via mail o in uno dei prossimi numeri della rivista! A cura di HM52 project - Studio di Architettura Associato - www.hm52.it
Simulazione Energetica in Regime Dinamico Anche nella simulazione energetica in regime dinamico, come per la simulazione energetica in regime stazionario o semi-stazionario, il flusso di calore segue l’analogia elettrotermica. In aggiunta alle caratteristiche resistive dell’involucro sono però prese in considerazione anche le caratteristiche capacitive, ovvero si tiene conto anche della proprietà di immagazzinamento del calore degli elementi massivi dell’involucro. Si valorizza pertanto la cosiddetta inerzia termica dell’involucro edilizio opaco. Ciò è possibile utilizzando un intervallo temporale di simulazione più breve rispetto al caso di simulazione energetica in regime stazionario o semi-stazionario e facendo in modo che le condizioni di partenza nei calcoli energetici per ciascun intervallo di tempo sia il risultato dei calcoli condotti per l’intervallo di tempo precedente. È così che l’intervallo temporale di simulazione può arrivare fino al minuto e che la temperatura interna ai locali non sia un dato imposto, ma un risultato della simulazione energetica. In pratica è possibile non inserire l’impianto e vedere come fluttua – free floating – la temperatura interna del o dei locali al variare delle forzanti del sistema. Queste ultime non sono fisse come nel caso precedente, ma programmate nel tempo attraverso l’utilizzo di schede temporali (occupazione, apporti gratuiti, ecc.) e di file climatici ricavati da elaborazioni statistiche. Anche gli impianti seguono in maniera continuativa l’evoluzione dei parametri interni ai locali. L’impianto si attiva solo quando la temperatura di setpoint, o temperatura di comfort, non è soddisfatta, seguendo curve prestazionali e di rendimento funzione delle condizioni operative proprie dell’intervallo di tempo di simulazione. In sintesi è come avere un termostato all’interno del locale che attiva e disattiva l’impianto in funzione della temperatura del locale ed avere un impianto le cui prestazioni dipendono tanto dalla sua potenza quanto dalle condizioni in cui esso opera. È evidente come una simulazione energetica condotta in regime dinamico fornisce molte informazioni su come il sistema edificio-impianto risponde alle sollecitazioni (interne ed esterne). Ciò non toglie comunque che, integrando su tutto il periodo di simulazione i risultati energetici di dispersione attraverso l’involucro e di consumo di combustibile, sia possibile ottenere sia il fabbisogno energetico sia il consumo energetico (elettricità, gas naturale, ecc.) dell’edificio come si ha per i calcoli effettuati in regime stazionario o semi-stazionario. Ma quando è bene preferire la simulazione energetica dinamica a quella stazionaria o semi-stazionaria? Regime Dinamico VS Regime Semi-Stazionario
maggiore numero di input alla simulazione e a un maggior livello di conoscenza dei fenomeni fisici che stanno alla base del funzionamento dell’edificio da parte di chi conduce la simulazione. Effettuare simulazioni in regime dinamico ha quindi un maggior onere di tempo sia di conduzione della singola simulazione sia di apprendimento dei metodi matematici e degli strumenti software da utilizzare. Conviene dunque, ove sia richiesta la sola conoscenza del fabbisogno energetico e dei consumi annuali o stagionali dell’edificio, utilizzare metodologie stazionarie o semi-stazionarie. Ciò è vero nel caso di calcolo energetico dell’edificio per la verifica della rispondenza ai requisiti legislativi ed è ancor più vero nel caso di certificazione energetica ove l’aspetto maggiormente importante è la possibilità di confronto tra due edifici della medesima destinazione d’uso. Diverso è il caso in cui si debba condurre una diagnosi energetica. In questo caso conoscere il valore del consumo standard non è più sufficiente. In una diagnosi energetica la cosa fondamentale non è effettuare una stima del risparmio percentuale ottenibile da un intervento di riqualificazione energetica, ma calcolare, in base ai consumi evinti dalle bollette energetiche e quindi adattati all’utenza, il risparmio monetario effettivamente conseguibile. Solo in questo modo è possibile eseguire una corretta valutazione dell’investimento. Laddove poi la necessità primaria della simulazione è quella di verificare il comportamento dell’edificio quando sottoposto a particolari sollecitazioni, l’utilizzo di metodologie e strumenti dinamici diventa essenziale. Effettuare uno studio bioclimatico di un edificio, per esempio, necessita assolutamente di uno studio approfondito della risposta dell’edificio alle condizioni climatiche in cui esso viene inserito. Solo tenendo opportunamente conto della massa termica e di tutte le possibili strategie bioclimatiche è possibile effettuare una corretta progettazione. Infine, sebbene primo come importanza per il futuro nell’edilizia, è il caso della progettazione di edifici a energia quasi zero (nZEB). Solo calcolando con precisione tutti i consumi energetici adattati all’utenza e la modalità di sfruttamento delle fonti di energia rinnovabile è possibile prendere le opportune decisioni progettuali che permettano di avere edifici a consumo quasi zero, evitando per esempio il sovradimensionamento dell’impianto fotovoltaico che, dato l’elevato costo di installazione di quest’ultimo, potrebbe produrre una sovrastima dei risultati economici a lungo termine rendendo l’investimento non remunerativo come preventivato.
Sia simulando in regime stazionario o semi-stazionario sia simulando in regime dinamico è possibile conoscere il fabbisogno energetico ed il consumo di combustibile dell’edificio. Il maggiore livello di dettaglio nei risultati ottenibile nel caso di simulazione energetica dinamica potrebbe portare a pensare che sia sempre da preferire questo tipo di simulazione. In realtà il maggiore dettaglio nei risultati viene ottenuto a fronte di un P 133