Verso edifici a energia quasi zero : analisi mediante simulazioni dinamiche e monitoraggio di un caso studio

The thesis work deals with the issue of energy efficiency and its achievement in home-building and particularly in residential buildings. More specifically, the dissertation concerns topics like the improvement of the performance of housing, energy savings derived from sustainability and related issues of environmental protection. To deepen the above-listed issues a real case study we'll be presented: a sustainable village classified as a class A according to the standard of Casaclima and Cened. The analysis of the performance of the building considered will be compared not only to theoretical analysis, but also to experimental measurements provided by the monitoring campaign carried out during 2013 and 2014. From the monitoring will be found out the graphs with pure output data, providing consistent and significant information. The latter will be analyzed to check whether the expected results, referred to data reported by the producers, were in agreement with those detected or not. The monitoring data were used to calibrate the simulation model involved in the consequent analysis of energy optimization of the building. To do this, percentages of dispersions and free gains have been analyzed in order to identify which elements mostly contribute on the energy balance. In particular, the dispersions for transmission have been observed to be the ones with the greatest impact and to fix this problem. Due to this consideration the optimization will primarily focus on the casing, providing at first an increase in the insulating power of the wall. Next, we will try to optimize the ventilation system and therefore prefigure a scenario in which the internal gains are optimized. Later the influence of different factors in the energy balance of the building will be taken in consideration to compare the actual configuration with other scenarios of operation. For example, the influence of the presence of solar greenhouse, the weight of the type of ventilation in the building and shielding devices will be evaluated. Furthermore, our study will investigate the influence of the type of construction, in addition to analyzing the real case in order to detect if the buildings performance would increase depending on the technology used to build the house. In the end the computation of the buildings energy balance will be covered in order to balance two factors and achieve a zero-value for the total energy budget.

Il lavoro di tesi affronta il tema dell’efficienza energetica e del suo raggiungimento in ambito edilizio e in particolare in edifici residenziali. Più nello specifico, sono stati considerati gli aspetti legati al risparmio energetico, alle tematiche di tutela ambientale e alla necessità di un miglioramento delle performance dell’edificio. Per affrontare queste tematiche sarà presentato un caso di studio reale, il villaggio ecosostenibile Casaselvino, certificato in classe A sia secondo lo standard CasaClima che secondo il protocollo lombardo Cened. Nello specifico il complesso è localizzato in val Seriana a circa 20 da Bergamo. Il seguente lavoro prende in considerazione un’abitazione dell’intero complesso costruito che sarà analizzato non solo con analisi teoriche, ma anche attraverso misurazioni sperimentali messe a disposizione dalla campagna di monitoraggio eseguita nel corso del 2013 e tutt’ora in atto. Del monitoraggio effettuato verranno inizialmente riportati grafici con informazioni consistenti relative ai puri dati di output ottenuti. Poi, sulla base su questi, verranno effettuate delle analisi per verificare se i risultati attesi da dichiarazione dei produttori fossero in accordo con quelli rilevati o meno. I dati di monitoraggio sono poi utilizzati per calibrare il modello di simulazione energetica sulla base del quale sono eseguite analisi di ottimizzazione dell’edificio. Per fare ciò, si vanno ad analizzare le percentuali di dispersioni e di guadagno, per individuare quali elementi gravano maggiormente sul bilancio energetico. Considerando che i disperdimenti per trasmissione sono quelli che incidono maggiormente, l’ottimizzazione s’incentrerà in primo luogo sull’involucro, prevedendo un incremento del potere isolante delle partizioni. Successivamente, si cercherà di ottimizzare il sistema di ventilazione e lo scenario dei guadagni interni. In seguito, si andrà ad analizzare l’influenza di diversi fattori nel bilancio energetico dell’edificio, confrontando configurazione reale con altri scenari di funzionamento. Si valuterà, ad esempio, l’influenza della presenza della serra solare, il peso della tipologia di ventilazione presente nell’edificio e dei dispositivi di schermatura. Inoltre, si andrà ad indagare l’influenza della tipologia costruttiva, analizzando oltre al caso reale, come cambierebbero le prestazioni se l’analogo edificio fosse costruito con tecnologie massive o con tecnologie tradizionali. Infine, si andrà a calcolare il bilancio energetico dell’edificio, e si cercherà di bilanciare i due fattori per raggiungere un bilancio complessivamente nullo. Si verificherà quindi se l’edificio oggetto di studio sia un edificio a energia quasi zero sia in termini energetici che di costi.