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Catalogazione delle schermature solari, analisi della loro influenza su un modello ideale e su un edificio esistente con validazione dei metodi di calcolo

La presente tesi nasce innanzitutto con la volontà di approfondire l’argomento poco studiato dei dispositivi di schermatura solare, quali sistemi utili per ridurre i consumi energetici, ma di cui tuttavia in Italia non si fa ancora un uso adeguato alle loro potenzialità.
Le norme vigenti richiedono edifici più confortevoli e più efficienti non solo dal punto di vista climatico e illuminotecnico, ma anche da quello dell’impatto ambientale, ed è in quest’ottica che le schermature possono entrare in gioco come vero e proprio componente e dispositivo funzionale all’economia della costruzione, sia in fase estiva che in quella invernale.
Tuttavia queste stesse normative al momento non riescono a comprendere tutta le possibilità che il mondo delle schermature offre, e forse come riflesso di questo, anche i software di calcolo risultano incompleti, e allo stesso tempo molto complessi, rendendo difficile capire il comportamento che la schermatura ha su un edificio esistente, attraverso le simulazioni di tipo dinamico. Pertanto si è ritenuto necessario approfondire anche la questione dei metodi di calcolo.
Quindi tra tutti i componenti dell’involucro edilizio, questa tesi ha scelto di trattare esclusivamente i dispositivi di schermatura, quali sistemi in grado di limitare il fabbisogno energetico degli edifici. E proprio perché si considerano importanti le schermature solari e gli effetti che queste hanno sull’economia energetica delle costruzioni, soprattutto per quelle destinate ad uso terziario, che si è deciso di valutare quest’importanza e di quantificarla meglio in questa tesi.
Per raggiungere quest’obiettivo è stato necessario innanzitutto approfondire la conoscenza di tutte le schermature solari attraverso un’analisi e una catalogazione di tutti i sistemi esistenti, attualmente in produzione; valutando in seguito la loro influenza ed efficacia come sistemi di controllo della radiazione solare, e come strumenti di riduzione del surriscaldamento e dell’abbagliamento interni.
Inoltre sono state approfondite le normative vigenti a vari livelli, scelte dopo un attento approfondimento dell’ambito legislativo nazionale e internazionale, mettendo a confronto i metodi di calcolo da loro proposti, creando appositamente dei fogli di calcolo elettronici, con dei software in regime di simulazione dinamica (Design Builder + Energy Plus, TRNSYS), e studiandone la validità e l’affidabilità di quest’ultimi inizialmente seguendo un modello ideale, riproducendo cioè un caso già studiato, proveniente dalla letteratura internazionale, in modo da formulare una prima ipotesi sull’influenza di diverse tipologie di schermature solari, differenti per dimensioni, e sulla validità dei software di simulazione messi a confronto.
Come passo successivo, per rendere anche questa tesi più attendibile, è stato necessario testarla su una situazione reale. Per far questo è stata richiesta un’attività di tipo sperimentale, un monitoraggio che ha consentito di avere a disposizione dati affidabili (grandezze ambientali quali: temperatura, radiazione solare, velocità e direzione del vento, …) da poter inserire nei software, quale conoscenza dello stato di fatto, e verifica dei risultati da loro prodotti.
Questo monitoraggio ha così permesso di capire quali sono i limiti di questi software, e fino a dove riescono a simulare la realtà.
Prima di svolgere le analisi parametriche, si è osservata l’efficacia delle lamelle esterne presenti nella facciata sud dell’edificio, nonostante il colore nero e la vicinanza alle vetrate, quali fattori da poter correggere per migliorare la ventilazione naturale e quindi il raffrescamento delle superfici esterne della finestra.
Infine sono state svolte delle analisi parametriche variando il sistema di schermatura in questione, per studiarne l’influenza sugli apporti solari (sistema a lamelle distanti 30 cm; aggetto orizzontale, dimensionato facendo ricorso al software HELIOS); l’orientamento dell’edificio, e quindi della radiazione solare incidente a Est e a Ovest; la zona climatica: Milano, Napoli, Palermo.

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Capitolo 1 – Stato dell’arte 3 CAPITOLO 1 – S TATO DELL ’ A RTE 1.1 LA LETTERATURA INTERNAZIONALE Il presente studio sperimentale ha come oggetto un approfondimento sulle schermature solari, a livello di catalogazione di tutti i dispositivi esistenti, di analisi condotta per determinare la loro influenza sulla riduzione degli apporti solari attraverso le finestre di edifici esistenti, in condizioni climatiche estive, ed infine un approfondimento dei metodi di calcolo esistenti mettendo a confronto alcuni software di calcolo con la normativa vigente al momento. Per poter compiere questo percorso di studio è stato necessario prima fare una ricerca nella letteratura internazionale, per poter approfondire l’argomento in questione, e conoscere quanto è stato studiato fino a questo momento. L’analisi dello stato dell’arte nella letteratura internazionale ha riguardato i seguenti ambiti:  Ricerca dei sistemi di schermatura esistenti suddivisi per categorie, in modo da conoscerli e poter in seguito redigere una loro catalogazione in base ai prodotti riscontrati nel mercato italiano, formandosi contemporaneamente una prima opinione su quali sono i più studiati, e su quali sono le loro capacità in fatto di riduzione degli apporti solari;  Ricerca sui metodi di calcolo al momento più utilizzati, comprendente sia i software di simulazione più realistici, sia le normative da prendere come riferimento per poter poi realizzare un confronto tra di loro;  Una breve analisi storica riguardante l’evoluzione architettonica avvenuta in particolari zone che sono segnate da un clima molto caldo, e vedere quindi come l’architettura abbia tentato negli anni di risolvere o comunque ridurre i problemi da surriscaldamento. Di seguito viene riportato per ciascuno dei questi campi il quadro delle argomentazioni che sono state ricavate con lo stato dell’arte. C’è da dire inoltre che quest’analisi ha portato a scegliere uno degli articoli riportati di seguito per poterlo riprodurre e studiare in maniera più approfondita, come punto di partenza di una ricerca che verrà svolta anche su un edificio reale, dopo essere passati per un modello ideale. Di certo questo studio ha portato ad analizzare un gran numero di articoli, nonostante il fatto che non tutti quelli trovati si sono poi rivelati adatti e utili alla tesi in questione, se ne riporta comunque il contenuto, come fonte di ricerca. Una volta conclusa questa prima fase, è stato approfondito il campo molto vasto della normativa vigente al momento, a vari livelli, e svolto infine un breve confronto tra le grandezze calcolate.

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Ingegneria

Autore: Claudia Quintavalle Contatta »

Composta da 419 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 3894 click dal 10/02/2011.

 

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Disponibile solo in CD-ROM.