Validazione del modello energetico di una test room contenente materiali a cambiamento di fase e valutazione delle performance stagionali = Validation of energetic modelling of a test room containing phase change material and seasonal performance assessment

Al giorno d’oggi il risparmio energetico ha assunto un importante ruolo nel contrastare i cambiamenti climatici. La climatizzazione degli ambienti del settore terziario è una delle maggiori fonti di emissione di CO2, in quanto rappresenta il 57% circa del consumo energetico di un edificio adibito ad uso uffici. Negli ultimi anni, a seguito di politiche comunitarie e nazionali sono stati introdotti strumenti finalizzati a ridurre drasticamente i consumi energetici degli edifici attraverso incentivi economici per l’efficientamento energetico e l’isolamento termico degli edifici. Da qui nasce il concetto di edifici ad energia quasi zero (NZEB), i quali presentano proprietà termofisiche molto prestanti che permettono un ridotto dimensionamento nella progettazione degli impianti termotecnici. Inoltre, se questi ultimi sono alimentati con energia derivante da fonte rinnovabile (eg. fotovoltaico e solare termico) prodotta in situ, la quota di autoconsumo può arrivare a soddisfare interamente il fabbisogno energetico dell’edificio. L’attività di ricerca si sta concentrando sullo studio e applicazione di elementi di involucro edilizio di tipo responsivo (Responsive Building Elements) ovvero che siano in grado di trasmettere attivamente ed accumulare il calore, mantenendo un equilibrio tra le condizioni interne ottimali per il comfort e le prestazioni energetiche dell’edificio. Tecnologie come l’integrazione di PCM (Phase Change Material) nei componenti strutturali e le facciate ventilate, agiscono sulla dinamica e sull’inerzia termica dell’edificio in modo tale da traslare e ridurre la curva del carico termico. Questo permette il pieno sfruttamento di fonti rinnovabili fortemente aleatorie come l’energia solare dal momento in cui si va a ridurre il mismatch tra produzione e consumo. L’obiettivo principale della tesi è lo studio e l’analisi del comportamento di una copertura innovativa attraverso simulazioni dinamiche di 3 test room (TRIS) con l’ausilio del software Energy Plus. Di queste, una presenta una copertura tradizionale leggermente isolata e due presentano coperture contenenti differenti PCM. Il fine è quello di calibrare un modello sulla base di dati sperimentali raccolti tramite misure effettuate sul campo da un lavoro di tesi precedentemente svolto. Una volta creata un “digital twin” del sistema reale, si è proceduti con l’analisi delle performance annuali del PCM. Nella stagione estiva l’analisi è stata fatta in termini di valutazione dello sfruttamento della fase latente del materiale e di comfort termico. Nella stagione invernale l’analisi è stata svolta valutando l’accoppiamento del PCM con un sistema di riscaldamento integrato, attivato da un impianto fotovoltaico. I risultati ottenuti hanno permesso di esplorare le potenzialità della tecnologia presentata sia in termini di riduzione delle potenze di picco richieste e del fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento sia in termini di un maggiore autoconsumo dell’energia rinnovabile prodotta da un impianto fotovoltaico.