Lo strumento della simulazione energetica in regime dinamico-costituisce ad oggi un elemento di eccellenza nella progettazione di edifici green e per l'appunto il suo uso sta subendo un si­gnificativo passo avanti grazie all'introduzione nel nostro paese, del sistema di certificazione del livello di sostenibilità energetico ambientale degli edifici di origine americana LEED [Leadership in Energy and Environmental Design). Tale rating System prevede un credito denominato "Ottimizzazione della prestazione energetica" che pone la simulazione energetica in regime dinamico come mezzo per determinare la prestazione dell'edificio. Quest'ultimo si basa invero sul Building Performance Rating Method proposto dallo Standard ASHRAE ANSI 90.1:2007 Appendice G ed oggetto di studio del lavoro in precedenza citato, e condotto nel saggio di ricerca. Recepito dal Manuale LEED Italia 2009 Nuove Costruzioni e Grandi Ristrutturazioni, tale metodo propone di eseguire la valutazione energetica di un edificio attraverso il rapporto tra la sua prestazione e quella di un edificio di riferimento definito Baseline.

La ricerca del saggio ha in particolare valutato la non applicabilità del Baseline Building e del Perfomance Rating Method al contesto italiano, così come modellati secondo la normativa statunitense. E' infatti opportuno per estendere l'utilizzo di tali strumenti al nostro paese, modificarli ed adeguarli alla normativa italiana.

La simulazione energetica prevede tuttavia una buona conoscenza del sistema edificio, sia a livello impiantistico che di involucro, che spesso non si possiede, soprattutto nelle prime fasi della progettazione. Per ovviare ad una simile penuria di dati di input, al momento della creazione del modello, si può fare ricorso ai "benchmark building models", modelli di riferimento standard, sviluppati dal Dipartimento di Energia statunitense (U.S. DOE) e disponibili per diverse destinazioni d'uso. Questi ultimi sono stati oggetto di un attento esame nel lavoro condotto nel seminario di ricerca, in vista di una loro contestualizzazione al panorama italiano. In quanto modelli standard di riferimento, sviluppati per diverse destinazioni d'uso, i benchmark si presentano come un utile strumento per lo sviluppo di valutazioni preliminari sulla prestazione energetica del progetto. Tali modelli, sotto forma di .idf files (input data files), costituiscono dei prototipi di edifici da utilizzare all'interno del codice di calcolo EnergyPlus, per eseguire delle simulazioni energetiche in regime dinamico sul comportamento termo-fisico dell'edificio. Attraverso l'operazione di "adattamento" del modello al territorio italiano, è stato determinato un metodo di codifica per la contestualizzazione dei modelli di riferimento del DOE, al territorio nazionale, estendibile anche ad altre destinazioni d'uso, oltre che a quello per uffici studiata.

E' obiettivo del presente lavoro di tesi approfondire il tema dei benchmark building models, dimostrandone la validità come utile strumento di lavoro e di ricerca, e lo sviluppo di un modello completo per il contesto italiano, a partire da quello approssimativo oggetto del seminario, limitatamente alla destinazione d'uso ufficio ed analogamente all'originale statunitense. Tale lavoro è stato inoltre affiancato da un periodo di studio di tre mesi per il gruppo di ricerca Energy System Research Unit (ESRU), presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, nell'Università di Strathclyde, a Glasgow. Il tirocinio presso il gruppo scozzese, attraverso la supervisione del professor Joe Clarke, ha rappresentato un utile periodo di formazione per l'approfondimento del tema della simulazione energetica e l'acquisizione di un nuovo software per la simulazione energetica, Esp-r, sviluppato dal medesimo gruppo di ricerca. L'edificio di riferimento per uffici italiano, così come definito durante il seminario di ricerca, è stato pertanto modellato e simulato anche con il codice di calcolo scozzese e confrontato successivamente con i risultati ottenuti dalle precedenti simulazioni con EnergyPlus.

Il presente lavoro di tesi, è stato così strutturato in quattro fasi distinte descritte come segue.

1. Una prima fase di studio ed analisi dei benchmark building models delTU.S. DOE con riferimento specifico agli edifici per uffici (piccoli, medi e grandi) con l'obiettivo di individuare le caratteristiche del modello proposto ed il processo creativo alla base di tali modelli. Si è inoltre proceduto alla definizione di strategie utili alla contestualizzazione del modello statunitense al panorama italiano, da un punto di vista tipologico e tecnologico (requisiti ambientali di setpoint e setback, requisiti prestazionali dell'involucro edilizio opaco e trasparente, caratteristiche impiantì di climatizzazione e illuminazione, etc).

2. Successivamente una fase di studio e approfondimento sul tema della simulazione termoenergetica in regime dinamico. Essa ha riguardato l'utilizzo di due diversi codici di calcolo, EnergyPlus, di matrice statunitense e Esp-r, di matrice scozzese. Il primo è stato oggetto delle esercitazioni del seminario di ricerca ed il secondo della permanenza presso il centro di ricerca scozzese ESRU.

3. La definizione del modello di studio italiano di un edificio ad uso ufficio attraverso l'impiego di varie fonti, prima fra tutte l'indagine condotta dall'ENEA in collaborazione con il CRESME per la determinazione di un edificio di riferimento ad uso ufficio ed in secondo luogo una campionatura di 50 casi studio di edifici per uffici realizzati nell'ultimo decennio in Italia. Sulla base di tali dati è stata così individuata una serie di 4 archetipi di edifici ad uso ufficio, rappresentativi del parco terziario italiano per il settentrione, con particolare riferimento alle città di Milano e Torino, e per il centro Italia, con Roma. Gli edifici sono stati successivamente modellati attraverso l'ausilio dell'interfaccia grafica DesignBuìlder, per il codice di calcolo EnergyPlus.

4. L'analisi critica dei dati di output del programma di calcolo e sulla successiva rielaborazione degli stessi in profili di domanda dei consumi energetici per un edificio a destinazione terziaria commerciale (uffici).