La valutazione delle prestazioni interventi sul costruito by Roofscapes Paesaggi sopraelevati

Politecnico di Torino

La valutazione delle prestazioni globali nellâ&#x20AC;&#x2122;intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli

U.P. Roofscapes _ Laura magistrale Architettura Costruzione_ Politecnico di Torino 2012-2013 sabato 30 marzo 2013

Perchè ‘valutare’? Le nuove direttive europee prevedono che dal 2020 tutti gli edifici siano a energia quasi zero, quindi molto efficienti.

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La valutazione delle prestazioni globali nell’intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli U.P. Roofscapes _ Laura magistrale Architettura Costruzione_ Politecnico di Torino 2012-2013 sabato 30 marzo 2013

Perchè ‘valutare’? Le nuove direttive europee prevedono che dal 2020 tutti gli edifici siano a energia quasi zero, quindi molto efficienti.

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Perchè ‘valutare’? Le nuove direttive europee prevedono che dal 2020 tutti gli edifici siano a energia quasi zero, quindi molto efficienti. efficienza energetica come driver del mercato edilizio del prossimo futuro

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riduzione consumi ambientali come modello di sviluppo sostenibile

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La valutazione nellâ&#x20AC;&#x2122;intervento sul costruito

La valutazione delle prestazioni globali nellâ&#x20AC;&#x2122;intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli U.P. Roofscapes _ Laura magistrale Architettura Costruzione_ Politecnico di Torino 2012-2013 sabato 30 marzo 2013

La valutazione nellâ&#x20AC;&#x2122;intervento sul costruito Lâ&#x20AC;&#x2122;intervento sul patrimonio esistente prevede la conservazione del manufatto esistente

La valutazione nell’intervento sul costruito L’intervento sul patrimonio esistente prevede la conservazione del manufatto esistente Un audit preliminare è necessario per verificare le condizioni di partenza e costruire la baseline di confronto per le valutazioni successive

obiettivi intervento di retrofit:

obiettivi intervento di retrofit: Drastica riduzione dei consumi energetici, spese di gestione e impatto ambientale

obiettivi intervento di retrofit: Drastica riduzione dei consumi energetici, spese di gestione e impatto ambientale Sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili e guadagni solari gratuiti

obiettivi intervento di retrofit: Drastica riduzione dei consumi energetici, spese di gestione e impatto ambientale Sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili e guadagni solari gratuiti Valorizzazione dell’immobile attraverso intervento di recupero e ampliamento

Obiettivo finale:

migliorare le prestazioni promuovendo interventi tecnicamente efficaci ed economicamente convenienti La valutazione delle prestazioni globali nell’intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli U.P. Roofscapes _ Laura magistrale Architettura Costruzione_ Politecnico di Torino 2012-2013 sabato 30 marzo 2013

come valutare il valore di queste azioni?

Green Energy Audit - Manuale operativo per la diagnosi energetica e ambientale degli edifici di Giuliano Dall'O' - Edizioni Ambiente

come valutare il valore di queste azioni?

Green Energy Audit - Manuale operativo per la diagnosi energetica e ambientale degli edifici di Giuliano Dall'O' - Edizioni Ambiente

come valutare il valore di queste azioni? Gli interventi sul recupero dell'esistente devono tenere conto oramai anche a questi aspetti: migliorare non solo la qualitĂ energetica di un edificio ma anche e soprattutto migliorare la sua sostenibilitĂ .

Green Energy Audit - Manuale operativo per la diagnosi energetica e ambientale degli edifici di Giuliano Dall'O' - Edizioni Ambiente

come valutare il valore di queste azioni? Gli interventi sul recupero dell'esistente devono tenere conto oramai anche a questi aspetti: migliorare non solo la qualità energetica di un edificio ma anche e soprattutto migliorare la sua sostenibilità.

Il GREEN ENERGY AUDIT non si limita a fornire strumenti e metodi per ridurre i consumi di energia, ma si pone l’obiettivo di contribuire al miglioramento globale della sostenibilità dell’edificio.

Green Energy Audit - Manuale operativo per la diagnosi energetica e ambientale degli edifici di Giuliano Dall'O' - Edizioni Ambiente

come valutare il valore di queste azioni? Il termine Audit definisce una attività di valutazione di un’organizzazione, di un processo, di un progetto o di un prodotto. L’attività di audit, detta auditing, è mirata ad accertare la validità e l’affidabilità delle informazioni raccolte e nel contempo si configura anche come una verifica del sistema di controllo interno.

L’auditing non è una attività fine a se stessa ma ha uno scopo ben preciso: utilizzare le informazioni raccolte per raggiungere un miglioramento, un miglioramento della qualità globale. L’Auditing, quindi, deve essere considerato un processo, è una procedura normata dalla EN ISO 19011-2002

ELEMENTI CHE CARATTERIZZANO IL GREEN ENERGY AUDIT Nella definizione dei possibili interventi di retrofit non si considerano solo misure che concorrono alla riduzione delle risorse energetiche, ma tutte le misure che portano ad una riduzione dei consumi di risorse. L’Auditor, nel momento in cui seleziona una misura, si deve informare su come questa misura possa influire sui criteri premianti contenuti nello schema di certificazione ambientale di riferimento che nel nostro caso abbiamo assunto che sia il LEED (Leadership in Energy and Environmental Design); I criteri di scelta degli interventi possono essere indirizzati fin dall’inizio a partire da questi indicatori: l’Auditor quindi si può porre due obiettivi: il primo è quello di massimizzare le prestazioni energetiche, il secondo è quello di massimizzare la qualità ambientale (o un mix dei due); Nella definizione delle misure si da ampio spazio a tutte quelle tecnologie a consumo zero, ad esempio le tecnologie impiantistiche che sfruttano le fonti energetiche rinnovabili come solare termico, solare fotovoltaico e biomassa; Nella definizione delle misure si da ampio spazio a tutte le soluzioni naturali che possono contribuire al controllo climatico e illuminotecnico dell’edificio, come ad esempio tetti verdi, facciate verdi, sistemi di ombreggiamento naturale, sistemi solari passivi e sistemi di daylighting.

come procedere e quali fasi?

Walk-Throught Audit

come procedere e quali fasi?

Walk-Throught Audit

Standard Audit

come procedere e quali fasi?

Walk-Throught Audit

Standard Audit

Simulation Audit

come procedere e quali fasi? Certificazione Energetica

Dati di ingresso Tipo di valutazione Uso

Clima

Edificio

Scopo della valutazione

Di progetto (Design Rating)

Standard

Progetto

Permesso di costruire Certificazione energetica

Standard (Asset Rating)

Standard

Reale

Certificazione energetica

Reale

Ottimizzazione, Validazione, Diagnosi e programmazione interventi di riqualificazione

Adattata allâ&#x20AC;&#x2122; utenza (Tailored Rating)

In funzione dello scopo

Energy Audit

Simulation Audit

Questo tipo di Audit considera tutti gli elementi contenuti nello Standard Audit ma con la differenza che le valutazioni prestazionali energetiche prima e dopo gli interventi riguardano necessariamente tutto l’edificio e utilizzano modelli di simulazione dinamica. I modelli di simulazione dinamica nascono sempre negli Stati Uniti dove vengono utilizzati non solo negli ambiti universitari o legati alla ricerca, ma come strumenti utili per supportare le scelte concrete. DOE2, TRNSYS (TRaNsient Systems Simulation program), BLAST, EnergyPlus sono le sigle che identificano i modelli più utilizzati, altri modelli sono stati proposti, in ambito europeo, ma con una diffusione più limitata, Ecotect, Design Builder, etc... Per edifici complessi, che poi sono l’ambito nel quale si opera con questi modelli, la quantità di informazioni è notevole ed i tempi di elaborazione, nonostante la crescita esponenziale delle potenze di calcolo dei computer, può essere lunga, da parecchie ore a qualche giorno.

Simulazione dinamica: costruzione del modello

Un modello di simulazione dinamica richiede una molteplicità di dati relativi alle condizioni al contorno, dell’involucro e dell’impianto

Simulazione dinamica: costruzione del modello Il modello di simulazione si base sull’iterazione di dati dinamici Un modello di simulazione dinamica richiede una molteplicità di dati relativi alle condizioni al contorno, dell’involucro e dell’impianto Il modello dinamico consente di valutare i comportamenti dinamici delle componenti edilizie (es: inerzia termica) Il modello dinamico consente di valutare le interazioni tra ambienti diversi dello stesso edificio e tra impianti (es: elettrico-climatizzazione) Il modello dinamico è indispensabile per la valutazione di edifici complessi (es: con ampie superfici vetrate)

Simulazione dinamica: risultati

Valutazione delle potenze termiche dei componenti sia in inverno che estate

Simulazione dinamica: risultati Eâ&#x20AC;&#x2122; possibile ottenere bilanci energetici piĂš realistici e una valutazione migliore dei parametri ambientali Valutazione delle potenze termiche dei componenti sia in inverno che estate

Simulazione dinamica: risultati E’ possibile ottenere bilanci energetici più realistici e una valutazione migliore dei parametri ambientali Valutazione delle potenze termiche dei componenti sia in inverno che estate Valutazione più corretta degli effetti della radiazione solare, il percorso del sole è simulato ora per ora Valutazione più corretta dei sistemi di ombreggiamento e degli effetti delle ombre portate dagli edifici Valutazione più corretta degli apporti energetici dovuti a sistemi di guadagno solare diretto, es. serre bioclimatiche

Simulazione dinamica_ principali software

Trnsys_www.trnsys.com ESP-r_ www.esru.strath.ac.uk/ eQuest Energy plus Design Builder Radiance La valutazione delle prestazioni globali nellâ&#x20AC;&#x2122;intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli U.P. Roofscapes _ Laura magistrale Architettura Costruzione_ Politecnico di Torino 2012-2013 sabato 30 marzo 2013

Trnsys_Transient System Simulation Program E’ un programma di simulazione con interfaccia grafica, librerie di componenti, un motore di simulazione proprio E’ un software usato da più di 30 anni per analisi e dimensionamento impianti HVAC, flussi d’aria, impianti solari, sistemi di controllo Contiene un plugin grafico per sketch.up- Trnsys 3D

Trnsys_Transient System Simulation Program Contiene delle interfacce user-friendly (SIMULATION STUDIO) per facilitare le implementazioni dei componenti e la costruzione dei modelli di sistema edificio-impianto Linguaggio di programmazione in Forstran, C ++ Contiene un plugin grafico per sketch.up- Trnsys 3D

Trnsys_Transient System Simulation Program Gli output sono dei file di dati ASCII con grafici relativi ai consumi settimanali, mensili, annuali Gli output possono includere dei dati “life cycle cost” - contenere costi per l’intero ciclo di vita del prodotto impiegato

ESP-r _ Environmental System Performance research version E’ un codice di simulazione energetica sviluappato da un team di ricerca statunitense Consente il calcolo di dinamico dal punto di vista termico, illuminotecnico, acustico Permette la valutazione dei flussi di energia e le emissioni di CO2 dei sistemi di controllo e dei materiali La geometria degli edifici può essere definita tramite CAD, il file è condivisibile con Energy Plus, i tool sono compatibili con Autocad ed Ecotect. La valutazione delle prestazioni globali nell’intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli U.P. Roofscapes _ Laura magistrale Architettura Costruzione_ Politecnico di Torino 2012-2013 sabato 30 marzo 2013

ESP-r _ Environmental System Performance research version Consente al progettista di esplorare e gestire la complessità delle relazioni tra forma dell’edificio, flussi d’aria, impianti e sistemi di controllo Si tratta di un modello deterministico basato sul calcolo dei fenomeni in relazione alle condizioni al contorno legate ai dati di input Il programma è diviso in tre parti principali: _ Project Manager _ Simulator _ Result Analyser L’interazione fra queste tre parti può avvenire in continuo.

eQuest-QUick Energy Simulation Tool E’ un software di simulazione con un interfaccia interattiva, compie un analisi

parametrica e una velocità di calcolo

Il motore di calcolo è il DOE 2.0, modello collaudato dall’interazione di circa 10000 utenti, è stato testato con lo standard ASHRAE 140 E’ un software userfriendly, necessita di conoscenze base sull’analisi energetica e sulle tecnologie edilizie

eQuest-QUick Energy Simulation Tool Gli output sono report grafici sintetici oppure un confronto tra risultati di diverse simulazioni oltre ad un rapporto parametrico Ha interfaccie di inserimento dati di facile lettura e compilazione Eâ&#x20AC;&#x2122; un software gratuito

Energy Plus • Soluzioni simultanee ed integrate (Step di valutazione oraria definibile dall’utente, per valutare l’interazione tra zone termiche e l’ambiente) • File di testo ASCII sia per l’input che per l’outpuit dei risultati, includendo dati orari delle condizioni ambientali • Bilanci termici basati su soluzion tecniche per ridurre i carichi termici dell’edificio, che permetta calcoli simultanei ed effetti connettivi e radianti. • Calcolo degli effetti transitori tra interno ed esterno, in particolare valutando le interazioni tra i componenti edilizi e l’ambiente esterno. • Modello di simulazione dello scambio termico con il terreno per soluzioni di raffrescamento passivo • Modelli di valutazione del trasferimento delle masse all’interno delle stratigrafie • Modelli di cielo anisotropi per il calcolo della luce solare diffusa • Calcolo avanzato delle componenti finestrate, controllo degli ombreggiamenti e dei guadagni solari • Controllo dell’illuminamento, naturale ed artificiale, calcolo di tutti i fattori e degli effetti di riduzione del consumo di energia elettrica • Calcolo delle componenti atmosferiche e dei gradi di inquinamento delle soluzioni proposte La valutazione delle prestazioni globali nell’intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli U.P. Roofscapes _ Laura magistrale Architettura Costruzione_ Politecnico di Torino 2012-2013 sabato 30 marzo 2013

Energy Plus L’interfaccia grafica di E+ è un menù degli elementi presenti nel progetto, dei componenti e delle aree termiche. E’ possibile costruire delle stratigrafie tipo da reiterare in altri progetti.

Energy Plus OpenStudio Plug-in for Google SketchUp

• Create and edit EnergyPlus zones and surfaces • Launch EnergyPlus and view the results without leaving SketchUp • Match interzone surface boundary conditions • Search for surfaces and subsurfaces by object name • Add internal gains and simple outdoor air for load calculations • Add the ideal HVAC system for load calculations • Set and change default constructions • Add daylighting controls and illuminance map • Get help from tutorials and documentation

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Create and edit EnergyPlus zones and surfaces Launch EnergyPlus and view the results without leaving SketchUp Match interzone surface boundary conditions Search for surfaces and subsurfaces by object name Add internal gains and simple outdoor air for load calculations Add the ideal HVAC system for load calculations Set and change default constructions Add daylighting controls and illuminance map Get help from tutorials and documentation

DesignBuilder DesignBuilder è programma che consente di studiare una serie di dati relativi alle prestazioni ambientali quali: consumo annuo di energia, temperature estive massime e dimensioni dei componenti HVAC.

Alcuni utilizzi tipici sono: • Calcolo consumo energetico dell'edificio • Valutazione delle scelte di trattamento della facciata per evitare il surriscaldamento • Simulazione termica di edifici ventilati naturalmente • Valutazione del risparmio di energia elettrica • Calcolo delle dimensioni degli impianti di riscaldamento e raffreddamento

DesignBuilder Gli output sono dei grafici e tabelle relativi ai consumi giornalieri, settimanali, mensili, annuali

Le analisi possono dare risultati sia sull’edificio singolo che sul sito d’intervento. In questii grafici accanto si visualizzano risultati sull’area tea cui: • Temperatura esterna dell’aria [°C] • Velocità del vento [m/sec] • Direzione del vento e posizione del sole • Pressione atmosferica [kPa] • Radiazione solare diffusa e diretta [W/m2]

La valutazione delle prestazioni globali nell’intervento sul costruito ing. Chiara Rizzi, arch. Antonio Spinelli U.P. Roofscapes Roofscapes__Laura Lauramagistrale magistraleArchitettura ArchitetturaCostruzione_ Costruzione_Politecnico PolitecnicodidiTorino Torino2012-2013 2012-2013 U.P. sabato 30 marzo 2013

DesignBuilder Gli output sono dei grafici e tabelle relativi ai consumi giornalieri, settimanali, mensili, annuali

Le analisi possono dare risultati sia sull’edificio singolo che sul sito d’intervento. In questii grafici accanto si visualizzano risultati sull’edificio tracui: • Richiesta di energia per il riscaldamento [kWh/m2] • Richiesta di energia per il raffrescamento [kWh/m2] • Apporti solari dalle partizioni vetrate [kWh/m2] Si possono visualizzare anche valori riguardanti le perdite di energia attraverso le partizioni vetrate ed opache e dovute alle infiltrazioni d’aria.

DesignBuilder Design Builder è uno strumento utile anche per studiare il comportamento della ventilazione all’interno e del vento all’esterno dell’edificio

La CFD (Computational Fluid Dynamics, tecnica che permette lo studio dei problemi di fluidodinamica) quando applicata agli edifici può fornire al progettista informazioni sulla velocità, sulla pressione e sulla temperatura dell'aria che si intervengono sull’edificio stesso. DesignBuilderCFD può essere utilizzato sia per analisi esterne che interne.

DesignBuilder Design Builder è uno strumento utile anche per studiare il comportamento della ventilazione all’interno e del vento all’esterno dell’edificio

Radiance Radiance è uno strumento che viene utilizzato per l’analisi dell’illuminazione naturale negli ambienti

Con questo strumento è possibile studiare: • Illuminamento: utilizzato in fotometria come misura dell'intensità di luce, come percepito dall'occhio umano, che colpisce o passa attraverso una superficie [Lux] • La percentuale di luce diurna esterna disponibile all'interno dell'edificio in funzione della dimensione e del posizionamento delle finestra, della trasmittanza dei vetri, e di tutte le caratteristiche dei materiali utilizzati all’interno della stanza [%] È inoltre utile per evidenziare eventuali problemi di abbagliamento e le conseguenti soluzioni al problema

Radiance Radiance è uno strumento che viene utilizzato per l’analisi dell’illuminazione naturale negli ambienti