Integrazione di sistemi di controllo avanzati per sistemi di facciata responsivi

Il cambiamento climatico ed il fenomeno del riscaldamento globale hanno creato, negli ultimi anni, l'urgenza di definire una riduzione drastica del consumo energetico. Il settore edilizio è responsabile di quasi la metà del consumo finale di energia e l'obiettivo principale è trovare delle soluzioni tecnologiche che permettano il risparmio energetico unito al comfort termico e visivo. Nell'involucro edilizio i componenti vetrati sono l'elemento più vulnerabile sia per le perdite di calore, che per gli apporti gratuiti. La maggior parte dell'energia è consumata nella costante ricerca di soddisfare condizioni di comfort termico interno, perciò l'intento è quello di riuscire ad utilizzare i componenti trasparenti dell'involucro per ridurre il consumo energetico. Nel campo delle tecnologie adattive intelligenti i vetri elettrocromici sono tra le soluzioni maggiormente sviluppate, in grado di cambiare le proprietà termo-ottiche e modulare la quantità di radiazione solare entrante nell'edificio, in risposta ad un impulso elettrico esterno. Gli studi contemporanei sono finalizzati alla costruzione di strategie di controllo che permettano di sfruttare a pieno le potenzialità di tali tecnologie, rispettando i requisiti prestazionali richiesti. Lo scopo di questa tesi è lo sviluppo di varie strategie di controllo per i vetri elettrocromici, pensate per essere implementate in campo nella cella di prova (TWINS) del Dipartimento di Energia. Tali controllori sono implementati in modo da riuscire a cambiare il livello di trasparenza dei vetri elettrocromici e contemporaneamente gestire l'impianto di riscaldamento ed illuminamento in modo da controllare la temperatura interna dell'ambiente e garantire comfort visivo. Inizialmente sono state effettuate misure sperimentali, atte a calibrare i sensori ed a sistemare l'attrezzatura necessaria al controllo dei vetri. In seguito, è stato calibrato un modello EnergyPlus della cella di prova, che rappresenta i moduli di facciata utilizzati negli edifici destinati agli uffici. Tale modello è stato utilizzato per effettuare varie simulazioni. Le analisi ed i confronti sono inizialmente stati effettuati tra controllori Rule Based, creati in modo da poter essere di facile applicazione in campo. Successivamente è stato creato un modello ridotto, che si basa sull'analogia elettrica RC, dal quale si ricava la temperatura dell'aria in funzione di tre variabili. Effettuate le analisi e i confronti dei vari tipi di controlli Rule Based, è stata proposta una strategia di controllo avanzata che massimizza il risparmio energetico della cella di prova.