Valutazione della prestazione energetica e visiva di sistemi trasparenti elettrocromici e di differenti strategie di controllo: caratterizzazione sperimentale e simulazioni numeriche = Energy and visual assessment of electrochromic glazing and of different control strategies: Experimental characterisation and numerical simulations

Uno dei filoni di ricerca più attuali nell'ambito dei componenti vetrati risulta quello relativo al tema delle Smart Windows. Al variare delle condizioni ambientali esterne variano anche le esigenze energetiche e visive interne: basti pensare al passaggio dal riscaldamento al condizionamento a seconda della stagione, o all'abbagliamento diretto invernale e quello indiretto estivo. Un sistema statico risponderà sempre nello stesso modo al cambiamento esterno. Le Smart Windows invece permettono di rispondere nel modo più adeguato alle condizioni ambientali registrate in tempo reale. Esse sono componenti dinamici, in grado di modificare le proprie prestazioni a seconda di input forniti ad esse dall'ambiente o dall'uomo. In particolare i sistemi cromogenici sono sistemi vetrati in grado di cambiare colore e in questo modo modificare la percentuale di radiazione solare trasmessa all'interno di un ambiente e dunque la necessità di riscaldamento, condizionamento e illuminazione, nonché la qualità visiva dell'ambiente percepito.La tesi si è sviluppata seguendo due obiettivi principali uno perseguito attraverso una analisi sperimentale in celle di prova e l'altro tramite simulazione numerica. Il primo riguarda la caratterizzazione sperimentale e successiva valutazione del comportamento termico e visivo di due componenti vetrati cromogenici: un vetro termocromico, di tipo passivo, ovvero che modifica le sue caratteristiche ottiche in funzione della temperatura, e un vetro elettrocromico, tipologia attiva, che modifica le sue caratteristiche ottiche grazie a un input esterno, in questo caso elettrico. Grazie all'analisi sulle test cell sperimentali del Dipartimento Energia, presso cui è stata svolta l'attività, sono state individuate le caratteristiche termiche, visive e cromatiche dei due sistemi, associate all'osservazione della percezione ambientale a seconda del cambiamento di colore. Successivamente l'indagine è stata condotta tramite simulazione numerica con l'obiettivo di analizzare e comparare diverse strategie di controllo, valutando gli effetti del cambiamento delle proprietà ottico spettrali (e quindi della colorazione del vetro) su un ambiente ad uso ufficio con dimensioni standard. Le strategie di controllo in particolare perseguivano diverse finalità: dalla massimizzazione del risparmio energetico a quella del comfort visivo. Sono state quindi identificate alcune strategie in grado di massimizzare le prestazioni energetico-visive secondo una gerarchia di importanza, in diversi città (Torino, Roma, Abu Dhabi) e con diversi rapporti WWR, ovvero diverse dimensioni del componente finestrato rispetto alla facciata su cui collocato. Per ogni caso analizzato è stato effettuata la verifica della prestazione energetica attraverso il calcolo del fabbisogno di riscaldamento, condizionamento e illuminazione artificiale. Sono state quindi analizzate le prestazioni visive mediante la valutazione dell'abbagliamento (indice DGP) e la soddisfazione percentuale dell'illuminazione grazie alla componente naturale (indici DA, UDI). Infine attraverso una analisi critica sono stati evidenziati punti di forza e criticità delle strategie ottimali nei casi specifici analizzati.