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Analisi dell’efficacia delle schermature solari: confronto fra un modello ideale e un caso di studio reale e validazione dei metodi di calcolo

La tesi affronta il tema delle schermature solari e del loro contributo all’efficienza energetica degli edifici, un argomento ancora poco studiato soprattutto da un punto di vista sperimentale.
Fra tutti i sistemi utilizzati per la riduzione dei consumi, le schermature solari, ancora poco sfruttate in particolare in edifici destinati ad uso uffici e al terziario, sono classificate come sistema passivo per il controllo dei consumi energetici, poiché riducono la quantità di energia solare entrante evitando il surriscaldamento dell'ambiente interno senza utilizzare sistemi alimentati da fonti energetiche esterne; soprattutto se abbinate ad altri sistemi passivi per il raffrescamento, come la ventilazione naturale, le schermature solari consentono di ridurre in modo considerevole i consumi energetici legati agli impianti di condizionamento dell’aria. Le schermature solari, infatti, sono gli elementi dell'involucro edilizio che hanno il compito di proteggere dai raggi solari le pareti e le finestre dell'edificio, creando effetti d'ombra sulla superficie esterna dell'involucro ed evitando così che la radiazione solare provochi un innalzamento della temperatura interna dell'edificio.
Lo studio è iniziato con l’analisi delle varie normative in materia di efficienza energetica e apporti solari in presenza o meno di sistemi di schermatura, per comprendere le differenze fra i diversi approcci e metodi di calcolo da esse proposti.
Mediante l’uso di fogli di calcolo elaborati secondo le normative vigenti e di software di simulazione dinamica (Design Builder + Energy Plus e TRNSYS), si è passati poi alla valutazione degli apporti solari attraverso le finestre per due stanze ad uso ufficio di due diversi edifici:
• un modello ideale, costituito da due stanze, una esposta a Nord ed una a Sud con finestra schermata;
• un edificio reale, sito nella città di Ancona, del quale è stata studiata una stanza esposta a Sud e con una finestra schermata su questo lato.
Su entrambi i modelli sono stati poi variati alcuni parametri riguardanti le schermature e ne sono state valutate le differenze in termini di apporti solari mensili in tutto l’arco dell’anno.
Inoltre la conduzione di un’attività sperimentale di monitoraggio e acquisizione di grandezze ambientali (temperatura, radiazione solare, …) sull’edificio studiato ha permesso di comprendere la reale efficacia in fase estiva di quegli specifici sistemi di schermatura e, attraverso il confronto dei dati acquisiti con i risultati derivanti dai software di simulazione, la maggiore o minore affidabilità di questi ultimi.
Infine, constatata l’efficacia dei sistemi di schermatura per finestre esposte a Sud nel miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici, attraverso il confronto fra i due casi studiati, dalle caratteristiche diverse ma con sistemi di schermatura simili, è stato possibile capire l’entità degli apporti solari attraverso le finestre esposte ad Est ed Ovest in tutto l’arco dell’anno nella città di Ancona.

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Introduzione 5 INTRODUZIONE In questi anni assistiamo ad un risveglio dell’interesse verso le fonti di energia rinnovabili e verso l’efficienza energetica nella sua accezione più generale. Questa esigenza nasce da molteplici problematiche: da un lato quelle economiche legate all’aumento del prezzo degli idrocarburi, dall’altro quelle sociali derivanti da una maggiore “responsabilità ambientale” e da una crescente necessità di ritorno alla natura. Il rapporto uomo‐natura portato avanti fino ad ora, basato sullo sfruttamento indiscriminato delle risorse, non è più sostenibile, e la situazione di degrado ambientale in cui viviamo ne è una prova continua. Anche il mondo politico, seppur con lentezza, si è attivato in questa direzione e dal 1998, quando venne ratificato il Protocollo di Kyoto, molti provvedimenti per la tutela dell’ambiente sono entrati gradualmente a far parte della vita dei cittadini dei Paesi aderenti, come la certificazione energetica degli edifici e degli elettrodomestici o le classi di emissione di inquinanti per le automobili. Nel settore edilizio, in particolare negli ultimi dieci anni, c’è stato un forte impulso legislativo comunitario verso l’efficienza energetica. Allo stato attuale, però, la certificazione energetica degli edifici è ancora un concetto poco chiaro e aperto alle più disparate interpretazioni. Le ragioni di questa situazione vanno cercate in parte in una normativa non ancora completa ed esauriente ed in parte in una reale difficoltà tecnica nel prendere in considerazione alcune delle problematiche energetiche in edilizia. Nel sistema edilizio, infatti, entrano in gioco una grande quantità di parametri che influenzano il suo comportamento energetico; essi riguardano problematiche ambientali, strutturali, impiantistiche e perfino sociali e personali, dal momento che il comportamento degli occupanti può influire in modo determinante sui consumi energetici. Fino a pochi anni fa si pensava che il consumo di risorse da contenere fosse solo quello riferito al riscaldamento nel periodo invernale; in realtà la ricerca nel campo del miglioramento delle prestazioni termiche dell’involucro degli edifici riguarda oggi e in misura sempre maggiore, in particolare nei climi mediterranei, il periodo estivo. Basti pensare agli edifici destinati ad uso uffici e al terziario, dove, per la presenza di ampie vetrate e di un elevato numero di apparecchi elettronici che sono fonti di calore utili in inverno, si assiste in estate ad un elevato surriscaldamento, che rende necessaria l’installazione di impianti di raffrescamento.

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Ingegneria

Autore: Emanuela Sbriccoli Contatta »

Composta da 375 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.