Definizione e valutazione di strategie di controllo avanzate per una facciata a doppia pelle flessibile mediate l'utilizzo di un building performance simulation tool = Definition and assessment of advanced control strategies for a flexible double skin façade with building performance simulation

Il consumo di energia e il relativo impatto ambientale del settore AEC è una delle sfide più impegnative che l'industria delle costruzioni ha dovuto affrontare negli ultimi decenni. Per questo motivo, i progettisti sono ora chiamati a trovare nuove tecnologie e processi produttivi per raggiungere l'ambizioso obiettivo della completa decarbonizzazione del settore edile entro il 2050. Una possibile strada da seguire in questa direzione è il miglioramento delle tecnologie per l’involucro edilizio, che possono garantire una migliore prestazione dell'edificio, considerando sia l'efficienza energetica, sia il comfort interno. L'adattabilità alle diverse condizioni operative e stagionali sono tra i requisiti che questi nuovi innovativi sistemi di involucro devono fornire, per garantire le migliori prestazioni in diverse condizioni al contorno. Tali tecnologie sono comunemente chiamate responsive building elements (RBE). Questa tesi in particolare si occupa di una tipologia specifica di questo tipo di involucri: la facciata flessibile a doppia pelle o double skin facade (DSF), un concetto innovativo di sistema di facciata ventilata che offre la possibilità di alternare diverse configurazioni operative in base a condizioni specifiche, per garantire una corretta adattabilità delle proprie funzioni e di conseguenza una migliore performance dell'edificio. I sistemi dinamici come una DSF flessibile devono essere dotati di una logica di controllo efficiente che deve essere in grado di garantire la migliore adattabilità alle diverse condizioni operative e stagionali in modo autonomo, senza alcun eventuale intervento degli occupanti dell'edificio: la definizione e la successiva implementazione delle logiche di controllo sono di conseguenza passaggi cruciali nella progettazione di questa tipologia di involucri edilizi. In questo contesto, i software di building performance simulation (BPS) come IDA ICE o EnergyPlus possono essere uno strumento efficace per lo sviluppo e il successivo test preliminare di diverse soluzioni di controllo durante la fase di progettazione di RBE. Connessa a questi concetti, la tesi mira a sviluppare e testare diverse strategie di controllo per una DSF flessibile con l’utilizzo di un BPS, cercando di comprendere le interconnessioni tra queste e le prestazioni della facciata e dell’edificio. L'obiettivo è infatti quello di definire pro e contro dei diversi controlli implementati, selezionando le soluzioni ottimali che possono essere applicate in diverse condizioni al contorno (definite in base alla località, al clima e all’orientamento della facciata). Considerando un clima temperato (Francoforte), sono state testate diverse strutture di controllo rule-based in periodi di riscaldamento, raffrescamento e di mezza stagione (Luglio, Gennaio, Aprile e Ottobre). I risultati dei test sono poi stati adottati per lo sviluppo di un'unica struttura di controllo per la DSF flessibile, applicabile tutto l'anno, che è stata successivamente ottimizzata mediante un processo parametrico, confrontando quindi la sua performance con quella di di un sistema single skin e di una DSF tradizionale. Al termine del processo, la routine di ottimizzazione per il controllo annuale della DSF flessibile è stata condotta in diversi climi (Oslo e Madrid): in questa fase si è studiata l'adattabilità della DSF in diverse condizioni al contorno, al fine di testare in quale contesto la soluzione proposta ha generato il più consistente miglioramento delle prestazioni rispetto ai sistemi tradizionali di facciata.