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Arena Regione Europa spazi di cambiamento
SAIE 2018 | 19 ottobre 2018
INVOLUCRO: progettazione, simulazione e monitoraggio di due edifici test
Prof. Massimo Garai – CIRI EC
PROGETTO INVOLUCRO
«Sistemi innovativi, adattativi e sostenibili per
l'involucro edilizio ad alte prestazioni energetiche
ed acustiche»
INTRODUZIONE
OBIETTIVO: facciata ventilata come sistema intelligente INNOVAZIONE: • lastre ceramiche ad elevato SRI • integrazione di PCM nel sistema facciata ventilata • ventilazione ibrida e controllo automatizzato del flusso d’aria • agganci per la riduzione della trasmissione del rumore VALIDAZIONE: realizzazione di due edifici test per la sperimentazione di soluzioni innovative di facciata ventilata in condizioni di esposizione reali
INTRODUZIONE
INTRODUZIONE
SCOPO FINALE DEL PROGETTO
Elevata ventilazione in cavità (controllo)
Elevate prestazioni termiche estive
Aumentato accumulo di calore stagione
invernale
Attenzione al controllo del rumore
Involucro di tipo attivo
Migliorare le prestazioni termiche ed
energetiche della facciata ventilata per
renderla maggiormente competitiva
con i sistemi tradizionali.
Scarsa ventilazione in cavità
Medie prestazioni termiche estive
Scarso accumulo di calore stagione
invernale
Nessuna attenzione al controllo del rumore
Involucro di tipo passivo
SPERIMENTAZIONE PASSATA
• Un solo edificio di prova valutazioni comparative tra diverse
soluzioni problematiche
PROGETTO INVOLUCRO:
• Due edifici di prova: A e B
• L’edificio di riferimento (A) monta sempre la stessa soluzione
• L’edificio di prova (B) monta via via soluzioni diverse
• I due edifici sono esposti alle medesime condizioni climatiche
• Il confronto tra i dati misurati sui due edifici dimostra l’incremento di
performance della soluzione provata in B
REFERENCE TEST
INTRODUZIONE
JOINT RESEARCH LAB: ETL (Envelope Test Lab)
• CIRI EC costruisce le due torrette strumentate sul terreno
messo a disposizione da Aliva
• Per la durata del progetto finanziato da RER (2 anni) il
laboratorio svolge le attività previste
• Dopo la fine del progetto, il laboratorio rimane in funzione
per almeno altri 5 anni, rinnovabili
• Dopo la fine del progetto il laboratorio potrà sperimentare
altre soluzioni innovative e sarà a disposizione delle aziende della Regione che, tramite CIRI EC, vorranno provare le loro
soluzioni
• Disciplina della proprietà intellettuale e della riservatezza
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SAIE 2018 | 19 ottobre 2018
Francesca Di Nocco – CIRI EC
INVOLUCRO: progettazione, simulazione e monitoraggio di due edifici test Progettazione architettonica e trasmissione del rumore
~22 m
PROGETTAZIONE ARCHITETTONICA
N
DUE EDIFICI TEST situati a San Mauro Pascoli (FC) sul sito di Aliva s.r.l.
PROGETTAZIONE ARCHITETTONICA
DUE EDIFICI TEST IDENTICI DI DIMENSIONI: Area di base: ~11 m2
Altezza della facciata: 6,7 m
Area della facciata: ~15 m2
TORRETTA DI
RIFERIMENTO
TORRETTA
TEST
PROGETTAZIONE ARCHITETTONICA
1) STRUTTURA 2) RIVESTIMENTI 3) FACCIATA VENTILATA
COSTRUZIONE DEGLI EDIFICI TEST
TRASMISSIONE DEL RUMORE
𝐷2𝑚,𝑛𝑇 = 𝑅′ + Δ𝐿𝑓𝑠 + 10 𝑙𝑜𝑔
0,16 VT0 S
dove 𝑅′ = −10 𝑙𝑜𝑔 𝜏𝑒,𝑖
𝑛
𝑖=1+ 𝜏𝑓,𝑗
𝑚
𝑗=1 [dB]
MODELLO PREVISIONALE ISO 12354:2017
ISOLAMENTO DI FACCIATA TRASMISSIONE LATERALE
MISURAZIONI IN OPERA SUGLI EDIFICI TEST
MISURAZIONI IN OPERA DI VIBRAZIONI
BS ISO 10848-1:2017
MISURAZIONI IN OPERA DI ISOLAMENTO
ISO 16283-3:2016
𝐷2𝑚,𝑛𝑇 = 𝐿1,2𝑚 − 𝐿2 + 10 log𝑇
𝑇0 [dB] 𝐷𝑣,𝑖𝑗 = 𝐿𝑣,𝑖 − 𝐿𝑣,𝑗 [dB]
ISOLAMENTO DI FACCIATA
TRASMISSIONE DEL RUMORE
SISTEMA TRADIZIONALE SISTEMA INNOVATIVO
Due diversi sistemi di aggancio, tradizionale e innovativo, impiegati sulla medesima
struttura di supporto nei due edifici test.
SISTEMA DI AGGANCIO DEL RAINSCREEN
TRASMISSIONE DEL RUMORE
MISURE IN OPERA DI TRASMISSIONE DELLE VIBRAZIONI
SISTEMA TRADIZIONALE SISTEMA INNOVATIVO
Acquisizione dei livelli di velocità delle vibrazioni in sei punti per l’analisi della riduzione del rumore:
confronto tra il sistema tradizionale e il sistema in via di sviluppo.
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SAIE 2018 | 19 ottobre 2018
Maria Giuditta Nerla, Anna Rovigatti – CIRI EC
INVOLUCRO: progettazione, simulazione e monitoraggio di due edifici test Simulazione energetica e soluzioni test
MODELLAZIONE
• Ventilazione naturale
• Infiltrazioni trascurabili
• Simulazione senza impianto
• 12 zone termiche
Conducibilità
[W/mK]
Calore specifico
[J/kgK]
Densità
[kg/m3]
EPS 0.031 1260 25
Lana di roccia 0.035 1030 40
CLT 0.120 1600 360
Laterizi 0.150 1000 880
C.A. 2.100 1000 2400
Ceramica 1.300 840 2300
IMPOSTAZIONE DEL MODELLO DI SIMULAZIONE
SIMULAZIONE DINAMICA
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
°C
15 luglio
Esterna Interna alla torretta Interna alla cavità
Temperatura dell’aria
PERIODO ESTIVO (15/07)
SUPPORTO ALLE SCELTE PROGETTUALI
• Inserimento di isolante termico all’interno dell’intercapedine d’aria (1)
• Colore rivestimento esterno delle pareti tradizionali (2)
(1) Temperatura aria interna
15
18
21
24
27
30
33
1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22
°C
14 – 15 luglio
Esterna
Interna alla torretta (No lana di roccia)
Iterna alla torretta (Sì lana di roccia)
Parete ventilata senza isolamento
Parete ventilata con isolamento
SUPPORTO ALLE SCELTE PROGETTUALI
• Inserimento di isolante termico all’interno dell’intercapedine d’aria (1)
• Colore rivestimento esterno delle pareti tradizionali (2)
(1) Temperatura aria interna (2) Temperatura aria interna
15
18
21
24
27
30
33
1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22
°C
14 – 15 luglio
Esterna
Interna alla torretta (No lana di roccia)
Iterna alla torretta (Sì lana di roccia)
19
21
23
25
27
29
31
33
1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22
°C
14 -15 luglio
Esterna grigio scuro
nero bianco
grigio chiaro
MODELLO DI AIRFLOW
• Griglie fisse (IN1, OUT)
• Griglie mobili (IN2, IN3)
CONTROLLO AUTOMATIZZATO DELLA VENTILAZIONE
MODELLO DI AIRFLOW
A B
C D
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
01:0
0
03:0
0
05:0
0
07:0
0
09:0
0
11:0
0
13:0
0
15:0
0
17:0
0
19:0
0
21:0
0
23:0
0
01:0
0
03:0
0
05:0
0
07:0
0
09:0
0
11:0
0
13:0
0
15:0
0
17:0
0
19:0
0
21:0
0
23:0
0
m/s
14 -15 luglio
Velocità aria intercapedine (m/s)
Outlet
20
25
30
35
40
45
01:0
0
03:0
0
05:0
0
07:0
0
09:0
0
11:0
0
13:0
0
15:0
0
17:0
0
19:0
0
21:0
0
23:0
0
01:0
0
03:0
0
05:0
0
07:0
0
09:0
0
11:0
0
13:0
0
15:0
0
17:0
0
19:0
0
21:0
0
23:0
0
°C
14 -15 luglio
Temperatura aria intercapedine (°C)
RAINSCREEN: - 2 soluzioni commerciali
innovative
- 2 soluzioni ceramiche di
diversa porosità
- 2 soluzioni a diverso SRI
VARIABILI: - Ventilazione naturale con
variazione apertura griglie
- Ventilazione meccanica
- Aggiunta PCM
VALIDAZIONE DEL MODELLO
Arena Regione Europa spazi di cambiamento
SAIE 2018 | 19 ottobre 2018
Tomà Canessi – CIRI EC
INVOLUCRO: progettazione, simulazione e monitoraggio di due edifici test Sistema di monitoraggio
Strumento e Modello
8 Anemometro - HD29371TC3-10
2 Piranometro - LP PYRA03AC
80 Termoresistenza pt100 per
temperature superficiali
14 Termoresistenza pt100 per
temperature dell’aria
2 Contatore di Energia Trifase
2 Workstation HP Z240
1 Stazione Meteo Davis
2 Unità esterne della Pompa di Calore
DAIKIN 2MXM50M
4 Split interni della Pompa di Calore
DAIKIN C/FTXM-M
2 Chassis - NI cDAQ-9189
2 NI 9203
2 NI 9421
10 NI 9216
SISTEMA DI MONITORAGGIO
TERMORESISTENZE • T superficiale interna ed esterna delle
lastre esterne • T all’interno della cavità ventilata • T superficiale interna ed esterna della
parete in muratura • T superficiali di pareti interne • T dell’aria all’interno
ANEMOMETRO • Velocità dell’aria nella cavità • Umidità dell’aria nella cavità
PIRANOMETRO • Radiazione solare Globale
STAZIONE METEO • Temperatura, Umidità, Pluviometro,
anemometro, barometro
cDAQ 9189 • Acquisizione e elaborazione dei dati
POSIZIONE STRUMENTAZIONE
TERMORESISTENZE • T superficiale interna ed esterna delle
lastre esterne • T all’interno della cavità ventilata • T superficiale interna ed esterna della
parete in muratura • T superficiali di pareti interne • T dell’aria all’interno
ANEMOMETRO • Velocità dell’aria nella cavità • Umidità dell’aria nella cavità
PIRANOMETRO • Radiazione solare Globale
STAZIONE METEO • Temperatura, Umidità, Pluviometro,
anemometro, barometro
cDAQ 9189 • Acquisizione e elaborazione dei dati
POSIZIONE STRUMENTAZIONE
TERMORESISTENZE • T superficiale interna ed esterna delle
lastre esterne • T all’interno della cavità ventilata • T superficiale interna ed esterna della
parete in muratura • T superficiali di pareti interne • T dell’aria all’interno
ANEMOMETRO • Velocità dell’aria nella cavità • Umidità dell’aria nella cavità
PIRANOMETRO • Radiazione solare Globale
STAZIONE METEO • Temperatura, Umidità, Pluviometro,
anemometro, barometro
cDAQ 9189 • Acquisizione e elaborazione dei dati
POSIZIONE STRUMENTAZIONE
TERMORESISTENZE • T superficiale interna ed esterna delle
lastre esterne • T all’interno della cavità ventilata • T superficiale interna ed esterna della
parete in muratura • T superficiali di pareti interne • T dell’aria all’interno
ANEMOMETRO • Velocità dell’aria nella cavità • Umidità dell’aria nella cavità
PIRANOMETRO • Radiazione solare Globale
STAZIONE METEO • Temperatura, Umidità, Pluviometro,
anemometro, barometro
cDAQ 9189 • Acquisizione e elaborazione dei dati
POSIZIONE STRUMENTAZIONE