Energy Modeling – Modellare bene per progettare meglio

Un contributo sostanziale alla mitigazione dei cambiamenti climatici è atteso nel prossimo futuro da una profonda razionalizzazione dell’uso delle fonti energetiche per il funzionamento degli edifici, con il ricorso a involucri ottimizzati, sfruttamento delle energie rinnovabili, soluzioni passive di climatizzazione, criteri avanzati di controllo. Un risultato di rilievo presuppone l’indispensabile combinazione di questi ingredienti, da definire e verificare in sede progettuale, con l’ausilio di strumenti avanzati di modellazione.

I pacchetti di calcolo in regime stazionario (condizioni stagionali invariabili) o semi-stazionario (una condizione invariabile per ogni mese dell’anno) da tempo mostrano i loro limiti, rispetto ai più avanzati strumenti operanti in regime dinamico (condizioni variabili nell’anno di ora in ora). Se le assunzioni previste dal normatore e il calcolo semi-stazionari sono adeguati per restituire un indicatore di efficienza energetica dell’edificio e accertare il rispetto di una prestazione minima, una previsione attendibile dei fabbisogni e dei costi energetici richiede strumenti più evoluti, in grado di apprezzare le condizioni di occupazione degli ambienti (orari e calendari, carichi interni), le variazioni climatiche giornaliere (inclusa la radiazione del sole e la sua direzione) e la conseguente reazione dell’edificio (compresa la sua inerzia termica, ovvero la capacità di attenuare e ritardare le sollecitazioni esterne): lo scostamento tra previsioni e realtà diviene altrimenti inaccettabile, specie in presenza di occupazione discontinua, di regime estivo, di sistemi passivi e/o di interazione significativa con la fonte solare.

A fronte di un impegno professionale qualificato, la modellazione dinamica -basata su un potente motore di calcolo e su un modellatore grafico collegato agli altri strumenti di progettazione- permette di valutare preventivamente gli effetti energetico-ambientali ed economici delle scelte progettuali, di affinarle e orientarle al target voluto, prevedendo altresì i livelli di comfort attesi ed evitando inopportune situazioni di sovradimensionamento.

Una volta eseguito il modello, la tecnica what-if (“cosa succede se”) consente di valutare gli effetti di ogni variazione -singolarmente presa o combinata con altre- sul fabbisogno energetico, sul comfort interno, sull’impatto ambientale; ciò consente al progettista, in funzione delle condizioni climatiche orarie esterne della località, di ottimizzare l’insieme delle strategie da impiegare: isolazione e massa dell’involucro, dimensioni/posizione delle finestrature, sfruttamento/schermatura della radiazione solare, uso di fonti rinnovabili e fossili, ventilazione degli ambienti. Quest’ultimo aspetto è destinato a rivestire una rilevanza crescente, cui rispondere non solo con adeguati criteri di recupero termoigrometrico (statico e attivo), ma anche con strategie di controllo e regolazione evolute (controllo CO₂ interna, free-cooling estivo e free-heating invernale, attivazione della massa), apprezzabili e valutabili solo con strumenti di analisi dinamica.

Stante la rilevanza del patrimonio immobiliare da riqualificare, gli edifici esistenti assumono un ruolo centrale. Nelle ristrutturazioni il modello si presta a calibrazione sulla scorta dei dati storici di consumo, consentendo di valutare analiticamente gli effetti di diverse opzioni architettonico-impiantistiche da adottare. Per gli edifici sottoposti a monitoraggio, una modellazione accurata è invece di supporto alla diagnosi e all’emersione di eventuali anomalie e alla loro correzione.

Per le ragioni e le prospettive descritte, la modellazione dinamica è destinata a vedere accresciuti l’apprezzamento e la diffusione già oggi conosciuti presso le committenze più accorte e i gruppi di progettazione più avanzati.

un articolo di:

Lorenzo Strauss, T.E.S.I. Engineering

Socio Habitech