PROGETTAZIONE DINAMICA

Progettazione dinamica per la riqualificazione energetica

La progettazione dinamica è una metodologia all’avanguardia per la riqualificazione energetica degli edifici e per ottenere una maggiore efficienza dei consumi.

La simulazione dinamica, effettuata grazie a strumenti informatici di ultima generazione, permette di studiare il comportamento energetico di un edifico quasi in tempo reale, prendendo in considerazione un gran numero di variabili.

Il comportamento energetico e termodinamico di un edificio è influenzato da decine di variabili fisiche, le quali possono cambiare anche rapidamente, come ad esempio il numero di persone in un ambiente, l’irraggiamento solare delle pareti, l’utilizzo di acqua calda, le condizioni atmosferiche (vento, pioggia, temperatura).

Al contrario della progettazione tradizionale, che utilizza valori medi stagionali e considera i consumi di energia in condizioni di riferimento, la progettazione dinamica simula il comportamento dell’edificio con intervalli temporali molto brevi, fino al singolo minuto, e tiene conto delle condizioni reali dei sistemi e dell’ambiente, grazie alle misure di temperatura, umidità, illuminazione, consumi di energia.

Con questo metodo è possibile ottenere una diagnosi energetica molto più accurata, e di conseguenza progettare interventi di riqualificazione energetica mirati e ad alto valore aggiunto, che possono rendere l’edificio un sistema ad altissime prestazioni.

La progettazione dinamica applicata ad un condominio garantisce un abbattimento dei consumi di energia e quindi dei costi, ed inoltre aumenta il valore dell’immobile grazie all’aumento delle prestazioni (trattenere il calore e mantenere l’isolamento dell’esterno) e del comfort per i residenti.

Progettazione dinamica: che cos’è?

Nella progettazione dinamica il sistema edificio viene studiato dal punto di vista energetico, considerando tutte le variabili che influenzano gli scambi di energia con una risoluzione temporale molto elevata. 

Cosa significa questo nel concreto?

Nelle simulazioni dinamiche il comportamento del sistema viene determinato con una cadenza temporale molto bassa, dai 60 minuti al singolo minuto.

Questo significa che le condizioni dell’edificio vengono determinate ogni minuto, considerando le numerose variabili fisiche.

Da ciò deriva la grande precisione di questo metodo.

Simulazione dinamica e metodi tradizionali: le differenze

I metodi tradizionali per determinare i consumi di energia di un edificio, come quelli utilizzati per i calcoli dell’attestato di prestazione energetica (APE), sono metodi definiti “stazionari” o “quasi stazionari”.

Nella pratica una simulazione in regime stazionario determina i consumi di un edificio in una particolare condizione standard o di riferimento.

Si fa una “fotografia” dell’edificio e delle condizioni ambientali in un determinato momento, e si eseguono i calcali ipotizzando che nulla cambi.

Ad esempio, per valutare i consumi di energia in estate, con il metodo stazionario si considerano i valori medi estivi di temperatura, irraggiamento solare e umidità, ed i comportati di riferimento dei materiali (conduzione del calore) e dei residenti (uso dell’acqua, dell’illuminazione).

Nella simulazione dinamica invece le condizioni ambientali, dei materiali e delle persone vengono considerati quasi in tempo reale, in continua evoluzione.

I software di simulazione dinamica permettono di utilizzare i valori di temperatura registrati minuto per minuto, come anche l’utilizzo di acqua calda, dell’illuminazione e del riscaldamento. Anche i flussi di aria tra interno ed esterno e gli scambi di calore edificio-ambiente sono simulati in base alla variazione delle condizioni.

Inoltre, le simulazioni dinamiche tengono conto dell’inerzia termica, cioè la capacità di un corpo di trattenere il calore, dei materiali che compongono l’edifico.

Un esempio di simulazione dinamica

Immaginiamo di voler conoscere la temperatura e l’umidità di un ambiente ed individuare gli scambi di calore con l’esterno, in modo da programmare la gestione dell’impianto di condizionamento o interventi di manutenzione degli infissi.

Per ottenere il risultato la simulazione deve tenere conto di diverse variabili in evoluzione: il numero di persone presenti nell’ambiente, la temperatura esterna, l’irraggiamento del sole, la presenza di flussi d’aria, ad esempio nel caso di spifferi dovuti a infissi danneggiati.

I software per la progettazione dinamica simulano il comportamento termodinamico degli ambienti con intervalli molto piccoli, per individuare i momenti i cui la temperatura è troppo alta o troppo bassa, i flussi di calore attraverso le pareti, i flussi d’aria attraverso gli infissi, la presenza o meno di luce naturale.

È stato dimostrato che questi software sono molto affidabili, in quanto i risultati delle loro simulazioni sono molto vicini ai dati raccolti con gli esperimenti reali.

Progettazione dinamica: a cosa serve?

La progettazione dinamica si utilizza per ottenere previsioni più accurate sul comportamento termico ed energetico di un edificio. Questo permette di progettare la riqualificazione energetica di un immobile in modo mirato e affidabile, aumentando l’efficienza energetica e riducendo i consumi.

Come è stato detto in precedenza, le simulazioni dinamiche forniscono un quadro continuo delle condizioni ambientali in un edificio e degli scambi di calore con l’esterno.

Queste informazioni si possono utilizzare per ottimizzare il funzionamento degli impianti, grazie a tecniche di Building Management, o per individuare i punti dell’immobile in cui intervenire.

I risultati di una simulazione dinamica

Una simulazione dinamica di un ambiente permette di conoscere l’andamento delle seguenti grandezze:

· Temperatura reale e temperatura percepita;

· Umidità;

· Temperatura delle pareti, del pavimento e del soffitto;

· Flussi di calore attraverso l’involucro (pareti, soffitto) e flussi d’aria attraverso gli infissi (porte, finestre);

· Confort Termoigrometrico (indice di Fanger): il modello di Fanger definisce per quali valori di temperatura e umidità una persona si trova a suo agio in un ambiente.

I valori dipendono anche dalla presenza di correnti d’aria (ad esempio ventilazione meccanica), dal tipo di vestiti indossati e dall’attività che si svolge (ad esempio attività motoria);

· Qualità dell’aria: alcuni software di simulazione dinamica forniscono informazioni anche sui livelli di CO2 e di inquinanti che si possono accumulare in un ambiente;

· Illuminazione solare: molto utile per valutare il comfort dei residenti e per gestire il sistema di illuminazione artificiale.

Interventi di miglioramento e riqualificazione energetica

La progettazione dinamica permette di realizzare interventi di riqualificazione energetica ad elevata complessità, e di ottenere risultati significativi in termini di efficienza energetica, risparmio e comfort.

Le principali applicazioni della progettazione dinamica sono:

· Costruzione di edifici NZEB - Edifici a Energia quasi Zero: sono edifici ad altissima efficienza energetica, riconosciuti dalle normative europee ed italiane.

Sono edifici che garantiscono i servizi richiesti con una quantità minima di energia, che deve essere fornita da fonti rinnovabili integrate nell’immobile.

Questi edifici assorbono zero energia dalla rete e non contribuiscono a rilasciare CO2 in atmosfera;

· Diagnosi Energetica: sebbene si possa fare anche con strumenti tradizionali, le simulazioni dinamiche garantiscono diagnosi energetiche più accurate;

· Gestione della progettazione degli impianti di riscaldamento, climatizzazione e ventilazione;

· Miglioramento dell’isolamento degli involucri: pareti, soffitti, tetti, e infissi;

· Riqualificazione energetica di edifici già utilizzati, come condomini e case;

· Integrazione dell’illuminazione solare e gestione dell’illuminazione artificiale: la progettazione dinamica permette di individuare metodi per utilizzare al meglio l’illuminazione naturale in un edifico, aumentando il comfort delle persone.

Valorizzazione e benefici economici

La progettazione dinamica aumenta il valore di un nuovo edificio, oppure, tramite la riqualificazione energetica, fa crescere la stima di un edificio già esistente, grazie all’aumento delle prestazioni energetiche e all’ottimizzazione dei consumi. Gli interventi complessi di efficientamento permettono di ottenere un immobile ad altissime prestazioni.

Nel caso di edifici di nuova costruzione, con la progettazione dinamica si possono realizzare edifici NZEB, ad energia quasi-zero, che secondo le normative europee ed italiane saranno lo standard nel prossimo futuro (2030), sia per gli edifici residenziali che pubblici.

Per un edifico già esistente, come un condominio, la riqualificazione energetica può ridurre in modo significativo il consumo di energia ed aumentare allo stesso tempo in comfort delle persone.

I dati stimano che negli edifici esistenti circa il 30% dell’energia viene sprecata, nella metà dei casi a causa della cattiva gestione degli impianti o della mancanza di manutenzione dei componenti architettonici.

Intervenire su questi sprechi in modo mirato permette un risparmio importante in bolletta.

Inoltre, un edificio a energia quasi-zero, o con sprechi ridotti, riduce le emissioni di CO2 complessive ed aumenta la sostenibilità.

Infatti, circa il 40% dell’intera energia impiegata nel mondo è utilizzata negli edifici.