PROGETTO ERRE
UN APPROCCIO INTEGRATO ALLA PROGETTAZIONE
ARCHITETTONICA STRUTTURALE ED IMPIANTISTICA
Per approccio integrato alla progettazione intendiamo:
•
•
•
l’analisi degli aspetti che influiscono sull’efficienza complessiva dell’organismo edilizio g
p
p
g
(ovvero forma, orientamento, articolazione, materiali, impianti tecnologici) tramite il coinvolgimento delle figure tecniche competenti (architetti, strutturisti e impiantisti) fin dalle prime fasi della progettazione;
l’ ili
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i h di i l i
i di
i
h
di l
l’utilizzo delle tecniche di simulazione energetica dinamica che consentono di valutare l’interazione reciproca di una molteplicità di aspetti: clima, ombreggiamenti, edificio e impianti ll’utilizzo
utilizzo delle tecniche di ottimizzazione
delle tecniche di ottimizzazione per l
per l’individuazione
individuazione delle più vantaggiose delle più vantaggiose
soluzioni progettuali tramite confronti tra varie alternative, sulla base di indici energetici, economici e ambientali.
Progettazione
Architettonica
IL PROCESSO DI PROGETTAZIONE DEVE ESSERE CIRCOLARE ED INTERATTIVO, ,
QUINDI UN LAVORO DI TEAM.
Analisi
Energetica
Progettazione
Strutturale
Progettazione
P
tt i
Impiantistica
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
PRO
OGETTAZZIONE IN
NTEGRA
ATA
APPROCCIO INTEGRATO ALLA PROGETTAZIONE
EDIFICI NUOVI
EDIFICI ESISTENTI
DIAGNOSI ENERGETICA
PROGETTAZIONE INTEGRATA INTEGRATA
E FORMULAZIONE IPOTESI PROGETTUALI
PROCEDURA
R04
OTTIMIZZAZIONE
R04
VERIFICHE FINALI DA NORMATIVA
(MC4, ECC.)
INDIVIDUAZIONE DELLE MIGLIORI SOLUZIONI PROGETTUALI
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
PRO
OGETTAZZIONE IN
NTEGRA
ATA
APPROCCIO INTEGRATO ALLA PROGETTAZIONE
• Ricerca di soluzioni progettuali che rispondano simultaneamente a differenti obiettivi
PROCEDURA PROCEDURA
R04
– Valutazioni economiche a lungo termine considerando l'intera vita dell'edificio: costo iniziale, costi di gestione e manutenzione
i
ti
– Effi
Efficienza energetica
– Rispetto ambientale
– Valutazione del comfort termo‐igrometrico
• Progettazione e valutazione delle prestazioni energetiche del sistema edificio‐impianto con software di simulazione dinamica
• Possibilità di calibrare la valutazione sulla base delle aspettative del committente e del progettista (analisi multicriteriale con pesi variabili)
i bili)
• Promozione e divulgazione di una coscienza energetico‐ambientale
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
NTEGRA
ATA
PRO
OGETTAZZIONE IN
OBIETTIVI DELLA PROCEDURA R04
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
MATIZZA
ATA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
Da ERRE a R04
CREAZIONE DEL
MODELLO ENERGETICO
OTTIMIZZAZIONE
ANALISI
MULTICRITERIALE DEI
RISULTATI
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
MATIZZA
ATA
PROCEDURA R04
DEFINIZIONE DELLE IPOTESI PROGETTUALI ‐ EDIFICI NUOVI ed ESISTENTI
Definizione delle ipotesi progettuali:
• Analisi dell’ambiente e delle potenziali risorse bioclimatiche • Configurazione spaziale • forma
• orientamento
• ecc.
• Determinazione dei vincoli • urbanistici
• destinazioni d’uso
• richieste del committente
• ecc.
• Definizione dei potenziali elementi tecnici, della stratigrafia e delle proprietà termo‐fisiche dei materiali componenti, nonché dei costi di installazione
• Definizione delle potenziali soluzioni impiantistiche
Definizione dei periodi di funzionamento degli impianti
• Definizione dei periodi di funzionamento degli impianti • Definizione dei profili di occupazione dell’edificio
CREAZIONE DEL MODELLO INIZIALE
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
MATIZZA
ATA
CREAZIONE DEL MODELLO ‐ Dati iniziali
ÈÈ un programma di simulazione dinamica open source sviluppato dal Dipartimento per l’Energia degli Stati Uniti d’America – DOE Department of Energy. http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/
Permette la determinazione di:
• fabbisogno energetico per il riscaldamento
fabbisogno energetico per il
per il raffrescamento
• fabbisogno energetico
• fabbisogno per illuminazione
• fabbisogno per ventilazione
• valutazioni illuminotecniche
l t i i ill i t i h (daylighting)
(d li hti )
• comfort termo‐igrometrico
• ecc.
La sua interfaccia non è “user‐friendly”, infatti EnergyPlus legge in ingresso e scrive in uscita
dei file di
file di testo. Pertanto
testo. Pertanto per costruire
per costruire il modello geometrico si utilizzano delle interfacce
grafiche (Google SketchUp e OpenStudio, DesignBuilder, MC4 Suite, ecc.)
GOOGLE SKETCHUP + OPENSTUDIO
MODELLO GEOMETRICO
ENERGYPLUS
MODELLO ENERGETICO
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
MATIZZA
ATA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
CREAZIONE DEL MODELLO ‐ EnergyPlus
SOFTWARE
Google SketchUp +
OpenStudio
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
MATIZZA
ATA
CREAZIONE DEL MODELLO – Parametri geometrici
PIANO TERRA
Zona riscaldata
Zona
riscaldata
Zona non riscaldata
PIANO SEMINTERRATO
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
Zona non
riscaldata
MATIZZA
ATA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
CREAZIONE DEL MODELLO – Zone termiche
MATERIALI E CARATTERISTICHE TERMO‐FISICHE
•
•
•
•
•
STRATIGRAFIA DEGLI ELEMENTI TECNICI Rugosità
Spessore
Conduttività
Peso specifico
Calore specifico
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
MATIZZA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
ATA
CREAZIONE DEL MODELLO – Definizione degli elementi tecnici
OCCUPAZIONE: valutazione del numero di occupanti e dei profili di occupazione (schedule)
ILLUMINAZIONE: definizione dei carichi di illuminazione e dei profili di accensione
ATTREZZATURE: determinazione della tipologia degli apparecchi che forniscono carichi energetici gratuiti (computers, strumentazioni, macchinari, ecc.) e dei profili di ffunzionamento i
t
ILLUMINAZIONE
PERSONE
PC
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
MATIZZA
ATA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
CREAZIONE DEL MODELLO – Apporti interni
EnergyPlus consente di inserire modelli preimpostati di impianti. I componenti inserti sono:
•
•
•
•
•
•
•
HVACTemplate:Thermostat
HVACTemplate:Zone:FanCoil
HVACTemplate:Plant:Boiler
HVACTemplate:Plant:Chiller
HVACTemplate:Plant:Tower
HVACTemplate:Plant:HotWaterLoop
HVACTemplate:Plant:ChilledWaterLoop
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
MATIZZA
ATA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
CREAZIONE DEL MODELLO ‐ Impianto
INPUT ‐ Dati Climatici
Temperatura
Velocità del vento
Radiazione solare
Umidità
Ecc.
OUTPUT
Energia primaria
Fabbisogni
Carichi interni
Dati climatici interni
Ecc
Ecc.
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
MATIZZA
ATA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
RISULTATI ‐ INPUT e OUTPUT
Se dovessimo analizzare le migliorie progettuali senza una procedura informatizzata e volessimo confrontare innumerevoli ipotesi dovremmo affrontare un’enorme mole di lavoro.
Esempio:
TELAIO
VETRO
MODELLI
• Legno
• 4/16/4
SOSTITUZIONE 3x3= 9
• Alluminio • 4/12/4/12/4
SERRAMENTI
/ /
• 44.1/15/33.1
• Pvc
EDIFICIO INIZIALE
ISOLAMENTO ESTERNO IN EPS
ESTERNO IN EPS
ISOLAMENTO
ISOLAMENTO ESTERNO IN EPS
+
SOSTITUZIONE
SERRAMENTI
SPESSORE da 8 a 20 cm (+ 1 cm)
SPESSORE
da 8 a 20 cm
(+1 cm)
MODELLI
13
TELAIO
• Legno
• Alluminio
• Pvc
VETRO
• 4/16/4
• 4/12/4/12/4
• 44.1/15/33.1
/ /
MODELLI TOTALI
O
O
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
MODELLI
9x13= 117
139
MATIZZA
ATA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
VALUTAZIONI DELLE IPOTESI PROGETTUALI CREAZIONE DEL
MODELLO ENERGETICO
OTTIMIZZAZIONE
ANALISI
MULTICRITERIALE DEI
RISULTATI
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
MATIZZA
ATA
PROCEDURA R04
IL PROCESSO DI OTTIMIZZAZIONE IN TERMINI MATEMATICI PUÒ ESSERE ESPRESSO COME LA RICERCA DEL MASSIMO O DEL MINIMO DI UNA O PIÙ FUNZIONI. SCELTA DELL'ALGORITMO DI OTTIMIZZAZIONE ‐ Esistono diverse tipologie di algoritmi di ottimizzazione, ognuno con le proprie caratteristiche e quindi adatti a specifiche tipologie di ottimizzazione. 1. Numero di funzioni obiettivo che si intendono valutare: Algoritmi MONO e MULTI OBIETTIVO
2. Caratteristiche di un algoritmo di ottimizzazione:
ROBUSTEZZA
ACCURATEZZA
VELOCITA' DI CONVERGENZA
3. Algoritmi che usano o NON usano il GRADIENTE.
4. Possibilità di gestire variabili misurabili (continue / discrete) e/o di categoria.
PROGETTAZIONE INTEGRATA PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
R04 ‐ PROCEDURA INFORM
MATIZZA
ATA
PROBLEMA DI OTTIMIZZAZIONE
