Simulazione energetica nell`era del BIM

Simulazione energetica nell’era del B.I.M.
Come si trasforma il progetto energetico tramite software
parametrici ad oggetti
AUTORE: Torri Marco, Architetto, Docente al Politecnico di Milano in Fisica-Tecnica, Facoltà di Architettura
La simulazione energetica nella modellazione B.I.M. per il raggiungimento
delle prestazioni energetiche in Architettura
L’evoluzione dei software di progettazione architettonica e contempo quelli di simulazione
energetica, stanno portando sempre più il mondo delle costruzioni ad avere modelli sempre
più definiti in tutti gli ambiti della progettazione
Tutte quelle discipline che prima venivano valutate e analizzate solo al termine del ciclo di
vita della fase progettuale, oggi diventano cardine della stessa, trovando una figura centrale.
Lo spingere sempre più gli edifici verso la sostenibilità energetica, ha fatto si che dalla prima
fase progettuale, la simulazione diventi strumento di analisi, pre-dimensionamento e
progettazione esecutiva dello stesso.
Tralasciare nelle prime fasi anche solo concettuali, l’ambito energetico, creerà progetti “zoppi”
che domani vedranno grandi interventi ingegneristici /impiantistici, per renderli attuabili e
normabili.
Prima di parlare delle analisi dobbiamo provare a capire la nascita del termine Building
Information Modeling, che può essere considerato equivalente a Building Product Model,
termine con il quale in ingegneria si indica un 'modello di dati' o 'modello di informazioni
''Product model', espressione che fu coniata dal professor Charles M. Eastman del Georgia
Institute of Technology, alla fine degli anni settanta del ventesimo secolo.
Negli ultimi anni si parla in tutti i settori legati all’architettura ed all’ingegneria del modello
completo di dati, ma in realtà sono più di trentacinque anni che la progettazione prevede la
stessa.
La simulazione energetica con i software nasce come “materia a se”, ma ben presto diventa
parte del modello tridimensionale orientato ad oggetti.
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Questo, anche per bisogno di poter lavorare su modelli sempre più precisi, aggiornati ed
interoperabili, lavoro che si coniuga anche con le altre figure che partecipano alla
progettazione.
La simulazione diventa negli anni strumento fondamentale dell’architetto e dell’ingegnere, un
manuale vecchio stampo alla portata di tutti, con l’accortezza di un saggio utilizzo.
Un primo problema che si riscontra oggi oggi grazie alla velocità e semplicità di alcuni
software, è che il professionista tende sempre più ad inventarsi “energetico” senza avere le
basi di tale progettazione; esempio è tutta la valutazione energetica legata agli attestati di
prestazione energetica prodotti oggi dai varie figure di professionisti che demandano al
software tutta la conoscenza
La valutazione di molti è legata a quella sigla di “Classe”, più o meno conosciuta, che ci
rassicuri che stia operando secondo normativa, molte volte senza neanche preoccuparsi dei
dati valutativi immessi o trasmessi.
Il professionista oggi più che mai è responsabile del “prodotto” che vende, tralasciare le
proprie conoscenze, con la sola garanzia di funzionamento dei software, declassa la propria
professionalità.
La base di una ottima valutazione energetica deve per forza nascere da una modellazione
consapevole, fatta da professionisti con strumenti nati per l’architettura o l’ingegneria edile.
Al loro interno si trovano le codifiche di interoperabilità (es: I.F.C.) che ci permettono di
gestire a pieno il nostro progetto.
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Analisi fluidodinamica
Figura 1 – Casa Bossi-Novara (A. Antonelli) Analisi fluidodinamica Tesi di Laurea D. Palladino – Prof. M.
Torri.
Esempio è la fluidodinamica che viene oggi utilizzata non solo per la valutazione di porzioni
territoriali, ma anche per la valutazione di quartieri e singoli edifici. ( fig.1)
La ventilazione naturale, simulata tramite i soft di fluidodinamica che al loro interno valutano
i dati di velocità temperatura e direzione dei venti geolocalizzando il progetto, deve essere
alla base della progettazione consapevole dell’edifico.
Insieme alla simulazione solare che molti chiamano delle “ombre riportate” la fluidodinamica
aiuta il progettista a comprendere le positività e negatività del territorio in cui si attesterà il
nuovo edificio (fig.1.)
Importante ricordare che le sopracitate valutazioni valgono non solo per un nuovo progetto,
ma in molti casi per la valutazione dell’esistente.
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Analisi solare
Figura 2 – Casa Bossi-Novara (A. Antonelli) Analisi solare Tesi di Laurea D.Palladino – Prof. M. Torri.
Nella varie fasi, oltre alla simulazione della ventilazione, è molto importante capire come
valutare l’energia rinnovabile che il nostro progetto ha al proprio interno
Lo studio solare della radiazione ci permette di capire realmente, con dati alla mano, se le
valutazioni fatte sulla basi di molti calcoli, hanno fondamenti che trovano basi nella
valutazione dei database di georeferenziati. (fig.2)
I software B.I.M sulla base de dati climatici/idrometereologici, possono valutare territorio e
progetto, incrociando le infinite possibilità ed alla fine trovare la soluzione migliore alle
problematiche riscontrate
La valutazione non è solo più annuale o stagionale, ma avviene per ogni ora di qualsiasi giorno
dell’anno, così da costituire infinite simulazioni fatte per tutte le fasi del ciclo di vita annuale
dell’edificio.
I dati ci serviranno ad esempio per capire la produzione di energia elettrica tramite impianti
fotovoltaici nelle coperture, facciate od addirittura per un intera porzione di territorio,.(fig.3)
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Analisi radiazione solare
Figura 3 – Casa Bossi-Novara (A. Antonelli) Analisi radiazione solare Tesi di Laurea D.Palladino – Prof. M.
Torri.
Oggi anche il “verde” può essere energeticamente valido e consapevole, infatti una precisa
piantumazione può aumentare o diminuire, a secondo della stagione, gli apporti di calore nel
progetto. La consapevolezza della posizione e scelta delle essenze attorno al nostro progetto,
può migliorare il microclima.
L'energia del vento è legata al movimento di masse d'aria che si spostano al suolo da aree ad
alta pressione atmosferica verso aree adiacenti a bassa pressione, con velocità proporzionale
al gradiente di pressione. Gli aspetti eliotermici di una data zona variano in funzione di diversi
parametri quali la corrugazione del territorio, la presenza di bacini d'acqua, di zone edificate,
di vegetazione diente di pressione. L’analisi proposta con software B.I.M. ci permette di
valutare tutti questi dati, per meglio dimensionare e posizionare la specie arborea da
utilizzare valutando i pro/contro della stessa nella varie situazioni climatiche (fig.4)
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Figura 4 – Progettare con il verde. Analisi del micro clima – Prof. M. Torri., Arch. S. Gioacchini
Nell’immagine passiamo notare come la barriera di verde diminuisce la temperatura del vento
caldo, estivo, migliorando il microclima dell’ambiente esterno con validazione che la stessa sia
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valida per aumentare l’acceso del sole diretto nel periodo invernale utilizzando piante a foglie
caduche.
Legata al vento ed il sole è la progettazione della luce solare diretta ed indiretta. Il BIM
semplifica e rivaluta questo ambito valutativo.
La luce solare, progettata consapevolmente, può diminuire in modo considerevole i consumi
energetici legati all’illuminazione artificiale; i dati che i soft trovano al loro interno interpolati
alla georeferenziazione, alla modellazione territoriale e modellazione del progetto, ci ridanno
i dati con le percentuali di luce diretta, radiazione solare sui vetri, sulle pareti opache o sui
solai, permettendo di ragionare non solo sulle problematiche legate alla luce, abbagliamento e
direzione, ma anche su l’aumento di energia/calore che essa sprigiona colpendo gli elementi
sopraindicati .
Analisi illuminazione naturale
Figura 5 – Analisi dell’illuminazione naturale e valutazione energetica – Prof. M. Torri.- Arch. S. Gioacchini
In conclusione possiamo dire che ciò di cui abbiamo brevemente trattato è solo una piccola
parte delle valutazione energetica in nostro possesso e di quelle simulazioni che oggi
possiamo gestire comodamente dal nostro computer di casa.
L’analisi sulla base dei “database” può darci risultati certi e valutabili al 90% delle situazioni;
la progettazione energetica oggi ha un ottimo alleato nella simulazione virtuale, alleato che il
professionista deve rendere attivo e non subire in modo passivo.
Infatti, trattata con competenza, diventa la prima amica del progettista dando una vera
consapevolezza e completezza al nostro progetto. Dall’altra parte la poca o scarsa conoscenza
dei dati immessi o dei risultati ottenuti, sono alla base dei normali errori nella progettazione
che avviene dopo la simulazione.
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La gestione dei deve essere consapevole e ben vagliata, i software B.I.M. molte volte
trasmettono anche quelli che il progettista non ha immesso e vagliato, molti dati sono già
presenti nei normali “database” in possesso dei soft BIM, ed inviati nelle codifiche di
interoperabilità utilizzati dai soft valutativi
Credo che oggi, momento storico di scarso lavoro e molte volte malpagato, dove il tempo a
nostra disposizione è aumentato, possiamo valutare le moltitudini di offerte sui software
parametrici ad oggetti, valutazione e conoscenza che in alcuni casi possa far innamorare del
BIM i professionisti che intraprendere una nuova professione.
A loro viene offerta la figura di un BIM manager, persona che dovrà valutare l’esattezza del
modello e dei dati distribuiti in rete.
Credo che il futuro nel campo della progettazione e della simulazione energetica vedrà
sempre più presente questa figura che diventerà centrale e creerà la possibilità di nuove
professionalità e lavoro.
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