SUIT.ABLE : sistema di protezione solare per involucri ad alte prestazioni

Subject of this paper is to study an innovative component of sunscreen for housing , the SUIT.ABLE . In fact, you want to understand how an unconventional shape from shading can produce energy from the recovery of the incident solar radiation and wind energy. Define the performances that element shall provide, it draws attention to the choice of materials, so you can get a component -resistant , yet lightweight and easy to assemble . The analysis conducted will lead to say that the SUIT.ABLE has good characteristics as regards the factor of darkening and the recovery of solar energy . Particular attention will arise fluid dynamic analysis , to define the behavior of this component if left free to endure the pressure of the air. The results speak for energy production rather low, in the city of Milan, when compared with the potential of a wind turbine in locations with similar characteristics turbines. The analysis with OpenFOAM , however, are encouraging, since higher than initially expected , and in a place eager to powerful air currents like the city of Milan . The last part concerns the study of the implementation of the component on a hypothetical building , with the definition of the possible systems on which it can act and processing of construction details.

Oggetto di questo elaborato sarà lo studio di un componente innovativo di protezione solare per involucro. SUIT.ABLE è un sistema di controllo solare dalla forma non convenzionale, in grado di recuperare energia sia dalla fonte solare che da quella eolica. L’obiettivo di questa tesi è di comprendere effettivamente le proprietà del mini-eolico applicato sull’involucro edilizio e definire le congruenze e incongruenze tra il sistema di facciata e il sistema di recupero energetico. Lo studio è diviso in tre macrosezioni: • analisi delle prestazioni; • ottimizzazione del sistema, con particolare attenzione alla scelta dei materiali da utilizzare e alla forma ideale degli elementi; • fattibilità tecnica. A seguito delle analisi effettuate, SUIT.ABLE può essere definito un sistema dinamico con funzionalità e prestazioni integrate caratterizzate da differenti modelli di funzionamento al variare dei contesti. Modellazioni energetiche e fluidodinamiche realizzate sui dati della città di Milano sono il cuore di questo lavoro. Dato il sistema applicato su una facciata di un edificio nella città meneghina, si sono effettuate valutazioni riguardo l’efficienza del sistema di controllo solare e i possibili guadagni in termini di energia prodotta con il recupero fotovoltaico ed eolico. Le simulazioni effettuate con il software di analisi termica Autodesk Ecotect Analysis e successivamente rielaborate tramite fogli di calcolo danno risultati che arrivano all’80-90% di riduzione della radiazione solare incidente e al 60-65% di abbattimento degli apporti solari diretti, a seconda delle esposizioni prese in esame, della stagione considerata e dei diversi gradi di trasparenza dei componenti stessi. Il sistema ideato per il recupero dell’energia solare, al variare dell’esposizione e della  modalità di apertura, fornisce una potenza media di circa 30 W/m2, con una stima fino a circa 260 kWh/m2 annui prodotti. I guadagni stimati grazie al software di simulazione fluidodinamica OpenFOAM, per l’innovativo sistema eolico, si aggirano sui 6-7 kWh/m2 l’anno. Questi valori, comunque, sono da sommarsi alla produzione solare stimata, poiché i due sistemi sono complementari, con l’eolico studiato per funzionare in assenza delle condizioni utili per il fotovoltaico. Pensando a possibili applicazioni nel breve – medio termine, abbiamo integrato tale elemento su sistemi di facciata già esistenti. Il limite di quanto considerato è l’integrazione di tutta la quota parte elettrica e dei particolari sistemi meccanici utili al funzionamento delle singole parti del componente. Quello effettuato in questa tesi è solo un primo approccio nel controllo della prestazione integrata del SUIT.ABLE e può essere considerato uno studio di base, utile come punto di partenza per approfondimenti futuri.Definite le performances che tale elemento dovrà fornire, si pone attenzione sulla scelta dei materiali, sì da poter ottenere un componente resistente, ma allo stesso tempo leggero e facile da assemblare. Le analisi condotte porteranno a dire che il SUIT.ABLE ha buone caratteristiche per quanto riguarda il fattore di oscuramento ed il recupero di energia solare. Particolare attenzione si porrà allo studio fluidodinamico, per definire il comportamento di questo componente se lasciato libero di subire la spinta dell'aria. I risultati ottenuti parlano di una produzione energetica piuttosto bassa, nella città di Milano, se confrontata con le potenzialità di una turbina eolica in località con medesime caratteristiche eoliche. Le analisi con OpenFOAM, tuttavia, sono incoraggianti, poiché più alti di quanto ci si aspettava inizialmente e in una località avida di correnti d'aria potenti come la città meneghina. L'ultima parte riguarderà lo studio della messa in opera del componente su un ipotetico edificio, con la definizione dei possibili sistemi su cui esso può agire e l'elaborazione dei dettagli costruttivi.