Ogni mercoledì, per quattro settimane, trattiamo nello specifico del progetto Involucro Stile 21. Oggi focus sulla modellazione.

Nei primi due articoli si è trattato della analisi acustiche e termografiche e delle misurazioni in laboratorio. Oggi SISMA Engineering racconta della modellazione eseguita attraverso programmi specifici sui dati raccolti. La modellazione infatti permette di evidenziare il comportamento delle edilizie e degli edifici-campione nel consorzio Stile 21.

Modellazione

Sulla base dei dati ricavati dalle attività di rilievo termografico ed acustico in opera sono state eseguite modellazioni del comportamento delle strutture edilizie e degli edifici-campione. Sono state innanzi tutto acquisite informazioni circa le stratigrafie delle partizioni edilizie ed i materiali costituenti le strutture degli edifici campione. I dati ottenuti dalle prove di laboratorio eseguite sono stati impiegati per caratterizzare alcune proprietà dei materiali negli elementi edilizi. Per i dati dei parametri che caratterizzano i materiali impiegati non disponibili da prove di laboratorio o prove in opera sono stati presi a riferimento i valori dei parametri stessi certificati e resi disponibili da imprese produttrici.

Successivamente è stato scelto un software di elaborazione per l’implementazione dei modelli rappresentativi degli edifici campione. Questo permette di considerare sia le caratteristiche termotecniche di comportamento termo-igrometrico delle strutture edilizie (trasmittanza termica, sfasamento dell’onda termica…), sia le caratteristiche dei parametri di valutazione del comfort per i vari ambienti di vita (temperatura degli ambienti, umidità relativa…).

In particolare si è scelto di utilizzare un software che potesse fornire una misura delle prestazioni dell’involucro a partire da dati meteo delle località di analisi in presenza o in assenza di strategie di climatizzazione invernale o estiva dei locali (in modo da valutare l’influenza di possibili installazioni impiantistiche in vari periodi dell’anno) e che potesse fornire anche degli indicatori di comfort riconosciuti e normati.La modellazione è stata eseguita su software ECOTECT ANALISYS 2010 di AUTODESK.

Il primo passo è stato l’identificazione degli scenari campione su cui effettuare l’attività di analisi e sviluppo del modello di simulazione dell’involucro Stile 21.

  1. Identificazione degli scenari di analisi possibili;
  2. Tre edifici campione per analisi su sei zone climatiche definite secondo i parametri climatici della normativa di riferimento;
  3. Identificazione delle caratteristiche stazionarie dei componenti edilizi Sono stati valutati i risultati delle analisi condotte sul campo e delle informazioni acquisite: analisi termica, valutazione della trasmittanza termica e dei parametri di rilevanza termotecnica del componente edilizio in regime stazionario; verifica della formazione di condensa superficiale ed interstiziale; valore della temperatura media superficiale interna ed esterna attesa per i componenti dell’involucro edilizio; definizione dei parametri del componente edilizio di attenuazione e sfasamento dell’onda termica per la successiva analisi dinamica

Successivamente si è provveduto alla costruzione dei modelli di simulazione in 3D, mediante le seguenti fasi: realizzazione del modello di simulazione, costruzione del modello di simulazione su scenari in cui sono state eseguite le prove acustiche e termografiche, taratura e validazione del modello con i risultati delle prove di termografia all’infrarosso.

A partire dai progetti architettonici degli immobili è stato ricreato caso per caso l’edificio campione nella sua geometria sia interna che esterna. Sono state definite la distribuzione spaziale degli ambienti, le volumetrie, i pacchetti murari, le caratteristiche degli infissi (telaio e vetro) e le aperture interne di comunicazione.

Involucro Stile 21 - modellazione

Parametri di riferimento

Illuminamento di riferimento per le stanze è stato assunto pari a 300 lux. Per ogni vano sono stati inseriti gli apporti derivanti dalla presenza di persone in particolare è stato indicato il numero delle persone per vano e il livello di calore latente per persona pari a 70 W a persona. Frequenza di ricambio aria dei locali pari a 0,5 volumi l’ora. Temperatura ambiente dei locali considerata come range confortevole tra 18°C e 26°C. Simulazioni effettuate in assenza del contributo di impianti di climatizzazione interni ma solo con il contributo di infiltrazioni attraverso gli infissi, ventilazione naturale e contributi interni dovuti alla presenza delle persone.

Infine, sono state realizzate delle simulazioni per il calcolo dei parametri termo-igrometrici e degli indici di sensazione termica percepita per la valutazione complessiva delle prestazioni dell’involucro: realizzazione di simulazioni mediante il modello elaborato, sugli scenari campione, per la località dove ricade l’immobile e per località diverse variando le zone climatiche di appartenenza, individuazione di possibili modifiche alle tipologie costruttive, analisi dei risultati ottenuti per gli scenari analizzati e valutazioni comparative per casistiche, ad esempio con strutture tradizionali in laterocemento o con altre tipologie di strutture edilizie tipicamente rappresentative della produzione del consorzio.

I parametri oggetto di valutazione e comparazione sono stati la distribuzione percentuale della temperatura media annuale dei locali, i guadagni e le dispersioni di calore passivi cioè che si verificano attraverso i vari meccanismi trasferimento di calore dell’edificio, non imputabili a sistemi impiantistici presenti all’interno di esso relativi agli edifici campione con le strutture di riferimento in ognuna delle località rappresentative di una zona climatica nazionale e che caratterizzano i tre involucri Stile 21.

Con riferimento alla localizzazione geografica dei fabbricati, alla distribuzione dei locali, alle destinazioni d’uso ed alle caratteristiche degli utilizzatori, impiegando come base un disegno sviluppato dal progettista del fabbricato da cui è stata condotta un’accurata ricostruzione tridimensionale, la composizione dei pacchetti murari previsti per i vari componenti edilizi (pareti, solai, copertura, finestre…) ed i dati meteorologici caratteristici per la zona in esame, il modello permette di:

•          Valutare l’andamento orario e medio annuale delle temperature all’interno dei locali in presenza ed in assenza di sistemi di climatizzazione invernale o estiva, con riferimento alla temperatura esterna.

•          Calcolare le dispersioni e i guadagni di calore che avvengono per mezzo dei vari meccanismi di trasferimento di calore che si hanno negli ambienti costituenti l’edificio.

•          Valutare le dispersioni e i guadagni di calore passivi dell’involucro per ottimizzare i pacchetti murari in modo da raggiungere determinate prestazioni.

•          Effettuare la stima del comfort percepito dagli occupanti dell’involucro mediante indici statistici di valutazione della sensazione termica complessiva.

Nell’ultima puntata, online mercoledì prossimo, si esporranno le conclusioni del progetto.