Modello dinamico di un sistema edificio-impianti ed ottimizzazione energetica della gestione dell'impianto

Gli aspetti energetici e le problematiche ad essi collegati hanno un’importanza sempre maggiore nella progettazione degli edifici. Gli enti preposti, a causa della complessità di una reale simulazione dinamica del comportamento energetico dell’edificio, definiscono delle procedure semplificate che non sono valutazioni su base oraria, ma su base mensile. Con queste procedure viene meno la considerazione della capacità termica delle strutture e l’accumulo di energia, con conseguente mancanza di smorzamento delle oscillazioni oppure di risposte in tempi brevi che non rispondo ai casi reali. La modellazione dinamica è la riproduzione del comportamento di un edificio attraverso un modello di calcolo che ne simuli il comportamento nel tempo, in modo dinamico appunto. Attraverso questa simulazione è possibile valutare il comportamento di un edificio e i suoi consumi nel tempo, al variare di molteplici fattori quali ad esempio le condizioni di utilizzo e le condizioni climatiche. Il lavoro di modellazione è stato composto da varie fasi, la prima è una descrizione e conseguente modellazione dell’edificio, dove vengono indicate le dimensioni degli ambienti, le unità tecnologiche che li delimitano e le rispettive dimensioni e gli utilizzi che gli utenti fanno di questo edificio, comportamenti che possono generare guadagni o perdite dal punto di vista termico. La seconda fase è stata la descrizione e modellazione dell’impianto: si sono individuati i componenti, come essi interagiscono tra di loro e vengono dichiarate alcune ipotesi che possono modificare il comportamento di sistema. Infine per completare il modello è stata fatta la descrizione e modellazione del sistema di monitoraggio, dove sono state indicate le strumentazioni utilizzate per lo scopo e come queste interagiscono con il sistema, per il loro funzionamento o posizionamento. L’aver eseguito il modello dinamico ha permesso di valutare dal punto di vista edilizio: - l’adeguatezza delle stratigrafie costituenti le chiusure, con un’eccezione per una chiusura verticale, attraverso la quale si verificano il 23% delle perdite per trasmissione di tutte le perdite attraverso le chiusure verticali, pur essendo presenti per il solo 9% della superfice; - le criticità riguardanti la geometria, i nodi ed il sistema costruttivo. In particolare le criticità maggiori sono state individuate nel collegamento del nodo tra copertura e partizione in presenza di scossalina, infatti il valore di resistenza termica risulta nell’ordine del 10% inferiore rispetto agli altri; - le condizioni di salubrità e comfort interni, riscontrando valori di temperatura media dei locali, per circa l’80% all’interno dei limiti delle fasce ci comfort durante l’utilizzo dell’edificio. Inoltre dal punto di vista energetico ha permesso di: - Identificare le modalità per una migliore gestione dell’impianto: una diversa strategia di controllo ha permesso di ottenere una riduzione di energia per il riscaldamento di circa il 20%; - Indicare una modalità di utilizzo più efficace in funzione del comfort e dei consumi, individuando una retta climatica che permette di far rientrare nei limiti delle fasce di comfort la maggior parte dei valori di temperatura media dei locali; - Prevedere i consumi dell’edificio, riscontrando sostanziali differenze tra i bilanci delle varie zone termiche caratterizzate da profonde differenze di carichi termici. L’affidabilità dei dati che vengono prodotti è funzione della disponibilità e del corretto monitoraggio dei dati di input, e dalla possibilità di prevedere correttamente il comportamento dell’utenza all’interno del sistema edificio-impianto. Ultima fase dell’elaborato descrive un ulteriore possibile l’utilizzo del modello, nel campo della identificazione parametrica. Nell’ambito del progetto nel quale questo lavoro si inserisce, si è sperimentata la possibilità di utilizzare i dati di monitoraggio per creare un modello semplificato dell’edificio che fosse utile in fase di sintesi di un controllore di tipo avanzato. Si è quindi scelto di esplorare la possibilità di utilizzare la procedura denominata “identificazione parametrica” per definire il valore dei parametri del modello semplificato a partire dai dati di monitoraggio. La teoria dell’identificazione, come verrà spiegato in seguito, prevede che l’input al sistema debba avere determinate caratteristiche che non è sempre facile riscontrare nei dati monitorati. Si è pensato quindi di utilizzare il modello in Trnsys per simulare il reale comportamento del sistema ed utilizzare le serie temporali derivanti dalle simulazioni al posto dei dati misurati come input per il processo di identificazione parametrica del modello semplificato.