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Filippini, Lucia

Occupant behaviour driving rooftop additions' design.

Rel. Stefano Paolo Corgnati, Tiziana Buso, Valentina Fabi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta', 2016

Abstract:

La "frammentazione urbana" e il fenomeno di "urban sprawl" sono processi urbani contemporanei ben studiati e conosciuti, ma nonostante questo rimane il fondamentale bisogno di trovare un equilibrio tra rispetto dell'ambiente e sviluppo della città.

L'Architettura, intesa come disciplina sociale, costituisce l'interprete dei bisogni di trasformazione urbana e allo stesso tempo ne deve guidare il processo di sviluppo.

La crisi del modello urbano senza limiti di espansione e il ruolo disciplinare primario assunto ultimamente dalla "sostenibilità" hanno portato ad un graduale ripensamento delle strategie di sviluppo urbano, arrivando a considerare la densificazione della città come una valida risposta ai problemi creati dall'attuale modello urbano: la città compatta, il riuso delle infrastrutture e degli edifici esistenti come base di progetto, permetterebbe di salvaguardare il consumo di suolo e costituirebbe un'opportunità di miglioramento della qualità urbana dove necessario. Per questo motivo è interessante studiare gli effetti dell'architettura simbiotica, cioè architettura innestata su spazi già esistenti, in modo tale da stabilire un nuovo circolo virtuoso di sviluppo che possa evitare nuova ulteriore frammentazione urbana.

I temi del consumo di suolo e dell'efficienza energetica negli edifici sono stati affrontati in modo crescente sia a livello globale che Europeo. Per quanto riguarda l'Europa, la "Tabella di marcia verso un'Europa efficiente nell'impiego delle risorse" pubblicata dalla Commissione Europea nel 2011, definisce con quali metodologie e linee guida è possibile rendere sostenibile l'economia Europea entro il 2050, sottolineando tra i ruoli primari anche quelli di efficienza energetica nelle nuove abitazioni e nelle ristrutturazioni e l'importanza di limitare ulteriore espansione urbana.

Tutte queste considerazioni riguardo il riutilizzo delle risorse e l'efficienza energetica hanno portato a numerosi esperimenti architettonici volti a utilizzare il tessuto urbano esistente con nuove metodologie che abbiano rispetto dell'esistente e dell'ambiente. I progettisti, in particolare, tendono ad utilizzare sempre più spesso strategie "intelligenti" che riducano il fabbisogno energetico degli edifici senza considerare però la metodologia di utilizzo di queste ultime da parte dell'occupante che abiterà l'edificio, che non sempre coincide con quella pensata in fase di progetto.

In effetti l'esperienza scientifica dimostra che c'è spesso una differenza sostanziale tra il consumo di energia previsto in fase di progetto e il consumo reale. Molte ricerche provano che questa differenza è causata dalla presenta dell'utente (Hiroshi Yoshino er al., 2013; Polinder et al., 2013): utenti differenti possono portare a differenti consumi, anche in edifici identici.

Nonostante i software di simulazione dinamica permettano di studiare le performance dell'edificio in dettaglio, è pratica comune rappresentare il comportamento dell'occupante sulla base di assunzioni teoriche riguardanti un utilizzo virtuoso dell'edificio, tutt'altro che scontato nella realtà.

Il fatto che nonostante i continui miglioramenti nelle prestazioni energetiche degli involucri e degli impianti la domanda di energia per gli edifici non si sia ridotta nel modo previsto dimostra che questo tipo di considerazioni sul comportamento dell'utente non sono realistiche e non possono essere considerate applicabili nella predizione delle reali prestazioni degli edifici.

Una soluzione alternativa per colmare il divario tra consumi previsti e reali è l'introduzione di strategie progettuali capaci di ridurre l'influenza dell'occupante sulle prestazioni energetiche pur mantenendo l'autonomia di manipolazione e utilizzo dell'edificio e dei sistemi da parte dell'occupante stesso.

Questa proprietà è definita "resilienza" o "robustness" dell'edificio nei confronti del comportamento dell'utente: un edificio "robusto" mostrerà variazioni nei consumi causate dai diversi comportamenti di minor entità rispetto ad un edificio meno "robusto".

L'effetto del comportamento dell'occupante sulle performance dell'edificio può essere analizzato tramite l'implementazione di modelli probabilistici di comportamento nei software di simulazione, che hanno la capacità di simulare diversi scenari progettuali e diversi modelli di comportamento contemporaneamente, ottenendo in questo modo risultati realistici.

Per tutti i motivi trattati, negli ultimi anni la ricerca scientifica relativa alle prestazioni energetiche ed ambientali degli edifici si è orientata verso lo studio sia dei temi connessi al riuso edilizio che allo studio del comportamento umano, come testimoniato dal progetto internazionale in corso IEA Annex EBC 70 "Building energy epidemiology: analysis of real building energy use at scale": il suo scopo principale è quello di informare e supportare l'industria nello sviluppo di soluzioni efficienti e sostenibili tramite la misurazione della portata dell'utilizzo di dati prestazionali di edifici reali.

In modo particolare, l'obbiettivo del progetto è quello di stabilire buone pratiche di utilizzo e di analisi dei dati relativi alle prestazioni energetiche di edifici reali, compresi quelli sull'edificio e sull'occupante, in modo tale da identificare metodi che possano essere imparati e condivisi. Infine, il progetto considera oggetto di analisi, oltre a nuovi edifici e quartieri, soluzioni tecnologiche che possano essere applicate al patrimonio edilizio esistente.

Basandosi su tali premesse, l'obbiettivo principale di questa ricerca è quello di definire il potenziale di soluzioni progettuali "robuste" nel risparmio energetico di due diverse tipologie di sopraelevazione residenziale, attraverso l'analisi dei risultati di simulazioni condotte con un software di simulazione energetica dinamica in grado di supportare modelli stocastici di comportamento.

L'analisi di focalizza sulla valutazione di come diversi tipi di comportamento, relativi all'apertura delle finestre e alla regolazione dei termostati, influenzino diverse soluzioni progettuali in due diverse tipologie di sopraelevazione architettonica.

Per ampliare la ricerca sono state scelte due diverse tipologie architettoniche di sopraelevazione, divise ciascuna in sette zone termiche corrispondenti alle diverse stanze, al fine di comprendere come gli scenari progettuali ipotizzati influiscano sulle prestazioni dell'edificio al variare della tipologia e dell'orientamento.

Relatori: Stefano Paolo Corgnati, Tiziana Buso, Valentina Fabi
Soggetti: S Scienze e Scienze Applicate > SE Ecologia
SS Scienze Sociali ed economiche > SSE Scienze economiche
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta'
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/5917
Capitoli:

INDICE

0.PART ZERO. Introduction

0.1.Background

0.2.Object

1.PART ONE. Rooftop additions

1.1.Urban sprawl and land consumption

1.2.Symbiotic architecture for urban densification

1.3.Typologies of symbiosis

2.PART TWO. Software implementation

2.1.Occupant behaviour

2.2.Building Robustness

2.3.Occupant behaviour implementation

2.4.Comparison between probabilistic and deterministic approaches

2.5.IDA ICE software

2.6.Windows' use implemented models

2.7.Heating set point use

2.8.Implemented models and methodology

3.PART THREE. Case study

3.1.Architecture typology parameters

3.2.Envelope parameters

3.3.Strategic analysis

4.PART FOUR. Robustness of rooftop additions' design

4.1.Influence of internal layout on robustness

4.2.Influence of building envelope on robustness

4.2.1.In a reference model

4.2.2.In different orientations

4.3.Influence of architecture typology on robustness

4.3.1.The reference building in different typologies

4.3.2.Different typologies in different orientations

PART FIVE. Conclusion

5.1.To sum up

5.2.Future projections

5.3.References

5.4.Appendix

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