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Ottimizzazione di un modello dinamico per la simulazione di un edificio universitario all'interno del progetto mastercampus energy

Università degli Studi di Parma
Dipartimento di Ingegneria Industriale - Laurea Specialistica in Ingegneria Gestionale
A.A. 2014-2015

Nicola Gentile

Relatore: Prof. Ing. Agostino Gambarotta
Correlatori: Prof. Ing. Giorgio Pagliarini, Dott. Ing. Michele Rossi

Introduzione

I costi dei consumi dovuti al raffrescamento e riscaldamento, sono stati calcolati per tre modelli con diverse tipologie di pareti (Plastbau 5/20/20 , Plastbau 5/20/7.5 e parete prefabbricata) e finestre.
Questi ultimi insieme ai costi di costruzione hanno permesso di valutare il ritorno dell’investimento e la relativa convenienza nel costruire l’edificio con certe tipologie di materiale.
Ormai da anni tutti conosciamo l’importanza dell’efficienza energetica, la conseguente importanza di costruire edifici ad alta efficienza ed usare impianti ad alto rendimento. Il tutto deve però sempre essere accompagnato da uno studio di ottimizzazione, il quale deve permettere di raggiungere gli obbiettivi con il minimo sforzo. Bisogna individuare con precisione i risultati da ottenere, senza esagerare e rincorrere qualcosa che diventi oneroso, rischiando di trasformare un guadagno energetico in un costo.
Questo elaborato di tesi viene svolto all’interno di un progetto molto più vasto, che prende il nome di MasterCampus Energy, atto alla riqualificazione energetica di edifici già in essere, e costruzione di nuovi edifici a risparmio energetico, del Campus Universitario di Parma.
L’obbiettivo di questo studio è l’individuare, tramite TRNSYS, un software di simulazione dinamica per analisi di consumi energetici, le più giuste e adatte semplificazioni da poter apportare ai modelli di simulazione che portino una sostanziale riduzione dei tempi di progettazione e quindi dei costi.
Inoltre, per dare ulteriore significatività e valore allo studio, è stata effettuata una valutazione di costi di costruzione e costi relativi all’uso dell’edificio, che permettesse di stabilirne la convenienza economica.

Caso studio

Il caso studio è un edificio di futura costruzione all’interno del Campus Universitario di Parma. L’edificio avrà un volume di 3737 m³ composto da piano terra e ulteriori tre piani, ha pianta rettangolare e orientamento nord-est di 29°. Dopo aver scelto i pacchetti murari in base alle loro caratteristiche considerate più vantaggiose, sono stati implementati tre modelli con diverso grado di semplificazione. Il primo modello è stato dettagliato il più possibile ed è composto da 28 zone differenti; il secondo modello è costituito da 6 macro-zone; il terzo modello è composto da solo due macro-zone. In tutti e tre i modelli sono stati mantenuti gli stessi dati di definizione: infiltrazioni, ventilazioni, temperatura di condizionamento invernale ed estivo e apporti termici, questo per permettere un corretto confronto fra i diversi modelli.
Tramite TRNSYS sono stati calcolati i consumi di ogni singolo modello, in termini di energia e potenza termica, per il riscaldamento e il raffrescamento.

Conclusioni

Si deduce da quest’analisi, preso come riferimento il modello 28 zone, che semplificazioni intermedie non portano a risultati migliori, ma al contrario possono portare delle complicazioni, queste saranno maggiori in edifici con strutture particolari, come in questo caso, e possono portare a risultati non veritieri.
Tra i diversi modi di semplificare è sempre conveniente modellare con semplificazioni elevate, cioè un’unica zona che comprenda tutto l’edificio. Tutt’al più si può suddividere l’edificio in più zone, considerando la diversa temperatura richiesta in base alla tipologia di destinazione d’uso (zone termiche).
Infine dall’analisi effettuata sui costi si può concludere che non conviene coibentare troppo, per raggiungere trasmittanze molto basse, perché i guadagni economici non sono così alti rispetto all’aumento delle spese di costruzione. Inoltre conviene spostare l’attenzione su pacchetti murari di ultima generazione, perché la loro progettazione, eseguita al fine dell’ottenimento di elevate prestazioni termiche, porta a raggiungere buoni risultati con costi inferiori rispetto a pareti di vecchia generazione.