Gli elementi responsivi d'involucro tra ricerca e applicazione: Comparazione fra involucro tradizionale e responsivo attraverso la modellazione energetica dinamica = Responsive building elements: research and application. Comparison between traditional and responsive building envelope through energy dynamic simulation

L’involucro edilizio al giorno d’oggi costituisce frequentemente un oggetto di ricerca e sviluppo nel settore delle costruzioni, con l’obiettivo di ridurre i consumi energetici e le immissioni inquinanti degli edifici. Questo settore infatti, detenendo il 40% del consumo di energia primaria a livello europeo, negli ultimi anni ha visto la necessità di sforzarsi per rimediare a questo dato sia in termini di riduzione dei consumi energetici sia in termini di passaggio da fonti fossili a rinnovabili. All’interno di questo contesto, nel caso della mia tesi ho scelto di trattare l’implementazione dell’involucro edilizio attraverso gli elementi responsivi, che sono tecnologie di recente sviluppo atte a migliorare la responsività della pelle di un edificio rispetto alle condizioni esterne, per ottenere un maggior comfort interno con il minimo impiego energetico. A mio parere infatti, l’edificio energeticamente efficiente deve essere dotato di un involucro che interagisce con le sollecitazioni esterne e le sfrutta quando possibile, invece di isolare completamente l’ambiente interno per ridurre al minimo le interazioni con l’esterno. Gli elementi responsivi d’involucro sono qui intesi come componenti costruttivi usati attivamente o passivamente che agiscono sul trasferimento e l’immagazzinamento dei flussi di calore, sulla ventilazione e sul pre-riscaldamento o raffreddamento dell’aria. Con questa tesi ho voluto approfondire in particolare tre elementi responsivi d’involucro che sono, a mio parere, i più promettenti per l’applicazione pratica all’edificio: le facciate attive, il solaio ventilato e i Phase Change Materials (PCM). A seguito dell’approfondimento teorico di questi tre elementi, la ricerca è poi passata allo studio applicativo di uno di essi attraverso la modellazione energetica dinamica, scelto per la sua compatibilità con il programma di simulazione a disposizione per questa ricerca: il solaio ventilato. Questa fase pratica è innanzitutto partita dalla scelta di un caso studio, ricaduta su un edificio ipotetico ma rappresentativo della realtà, ovvero il prototipo del tipico edificio ad uso uffici in Italia risultato della ricerca di ENEA e CRESME che, attraverso un’indagine sul parco edilizio nazionale, ha decretato i tratti dell’edificio tipo per uffici presente in Italia ed è stato il punto di partenza della mia ricerca. Al fine di capire come gli elementi responsivi influenzassero il comportamento energetico dell’edificio, il caso studio è stato modellato in due modi diversi: dapprima, attraverso il software Design Builder è stato creato il modello energetico dell’edificio con un involucro edilizio tradizionale, basato sulle indicazioni della ricerca di partenza. Poi, tale modello è stato importato sul software Energy plus per farne la simulazione energetica ed osservare, in particolare, l’andamento delle temperature. Successivamente, sempre con questo programma, l’involucro di partenza dell’edificio è stato implementato con il solaio ventilato per poi farne nuovamente la simulazione energetica. I risultati ottenuti dalle simulazioni hanno permesso di comparare le due versioni di involucro dello stesso edificio, in termini di free-floating delle temperature. L’efficacia dell’elemento responsivo inserito è stata riscontrata ottenendo temperature tendenzialmente più basse, in periodo estivo, all’interno dell’edificio con il solaio ventilato rispetto all’edificio con involucro tradizionale.