Rhino-Grasshopper EnergyPlus Interfaces. Development of simple input compiler to study technological strategies for low-energy buildings.

I recenti forti impatti del riscaldamento globale hanno portato alla diffusione della sensibilizzazione sul tema e all’interesse da parte dei governi internazionali a combattere il cambiamento climatico. La necessità di un cambio di passo capace di portare alla diminuzione delle emissioni di gas serra sta diventando sempre più imperante, investendo in particolar modo il settore edilizio, responsabile del 40% del consumo energetico europeo e del 36% delle emissioni climalteranti. A tal fine, risulta fondamentale sfruttare gli incentivi dell’Unione Europea e i progressi in campo tecnologico (Big Data, algoritmi genetici, ecc.) per attuare un rinnovamento metodologico volto ad una progettazione architettonica più integrata, consapevole e sostenibile. Il tool sviluppato nella presente ricerca sfrutta le potenzialità dell’ambiente parametrico di Rhino-Grasshopper per stabilire un collegamento tra la modellazione 3D e software di analisi come EnergyPlus e Radiance, con lo scopo di valutare la performance dell’edificio e, sulla base di questa, ottimizzare le scelte formali e tecniche stabilite nelle prime fasi del progetto. Mediante i plug-in Honeybee e Ladybug, vengono stimati i parametri di comfort termico e visivo in free-running (in assenza impianti di riscaldamento/raffrescamento, ventilazione meccanica e illuminazione artificiale) e massimizzati attraverso il solutore evolutivo Octopus, al fine di trovare le configurazioni ottimali di determinate variabili di progetto. La minimizzazione dell’abbagliamento, predetto mediante l’indice LEED ASE, è inoltre presa in considerazione all’interno del processo di ottimizzazione multi-obiettivo. Selezionata la “migliore” soluzione ottimale, il tool identifica se e quando sono ancora presenti periodi di discomfort, in accordo con il modello di comfort adattivo utilizzato, e genera schedules di accensione e spegnimento del sistema di HVAC da applicare nella simulazione dell’edificio in mixed-mode, cosicché gli impianti di riscaldamento e raffrescamento si accendano solo quando realmente necessario. Conseguentemente, vengono valutati i risparmi energetici che derivano dall’applicazione della metodologia proposta. Il tool è stato testato in dieci località europee e italiane (Kemi, Aalborg, Ginevra, Torino, Atene, Bari, Paphos, Palermo, Roma, Trieste) considerando condizioni climatiche presenti e future (2050). Le ottimizzazioni condotte hanno portato a livelli di comfort termico e visivo soddisfacenti e a buoni risultati di risparmio energetico nelle soluzioni ottimizzate (oltre il 90% di energia termica risparmiata a Palermo e Paphos), anche se il tool si è rivelato meno efficiente in climi più freddi come quelli di Kemi e Aalborg. Il workflow sviluppato è infine applicato a due casi studio, un’aula scolastica a Torre Pellice e un appartamento a Torino. Rispetto alle situazioni attuali simulate, il comfort termico è aumentato in entrambi i casi (del 15% nell’aula e del 40% circa nell’appartamento) e la TEUI risparmiata ha raggiunto il 90% e oltre, sia in condizioni climatiche presenti sia future. Il comfort visivo, e quindi il risparmio di LEUI, si sono rivelati più complessi da ottimizzare. In conclusione, il tool ha dato prova di essere un valido strumento di supporto per migliorare la metodologia di progetto. Ulteriori analisi e sviluppi contribuiranno a indagare meglio le potenzialità del tool e a superare i limiti riscontrati nella presente ricerca.