Tetto verde su un edifico della Regione Marche : dati di comportamento energetico in un anno di monitoraggio
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- Lelia Grimaldi
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1 II Convegno Nazionale Il verde pensile nel clima Mediterraneo Genova, 6 Marzo 2009 Salone Energethica Fiera di Genova Tetto verde su un edifico della Regione Marche : dati di comportamento energetico in un anno di monitoraggio Prof. Ing. Paolo Principi Dott. Ing. Roberto Fioretti Dipartimento di Energetica Università Politecnica delle Marche p.principi@univpm.it r.fioretti@univpm.it
2 Urban Heat Island Conseguenze Urban Heat Islands: Incremento dei Consumi Energetici; Aumento delle Emissioni di Inquinanti Atmosferici e di Gas Serra; Peggioramento della Qualità delle Acque; Compromissione della Salute Umana e del Comfort; NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio 2
3 Urban Heat Island temperatura aria 25 C manto erboso ombreggiato 28 C parte superiore alberi 21 C manto stradale in pieno sole 50 C membrane impermeabili dei tetti 52 C Soluzioni per la Mitigazione delle Isole di Calore Urbane: Interventi di Riforestazione Urbana; Green Roofs Tetti Verdi; Cool Roofs;
4 Tipologia copertura sperimentale Green Roofs Tetti Verdi Tipologie Tetti Verdi Estensivi Tetti Verdi Intensivi 4
5 Green Roofs Tetti Verdi
6 Progetto della Regione Marche
7 Progetto Regione Marche Palazzo Leopardi Sede Regione Marche 7
8
9 Copertura sperimentale 9
10 Copertura sperimentale 10
11 Copertura sperimentale 11
12 Copertura sperimentale- Vantaggi energetici attesi 12
13 Copertura sperimentale Vantaggi energetici attesi Aumento dell Inerzia Termica; Maggiore Resistenza Termica ai Flussi di Calore; Schermatura alla Radiazione Solare; Raffreddamento delle Superfici; Attenuazione dell Azione di Asportazione del Calore da Parte del Vento; 13
14 Copertura sperimentale 1 Caratteristica energetica: aumento dell inerzia termica p.principi@univpm.it La elevata inerzia termica smorza le fluttuazioni di temperatura della superficie interna della stratificazione - solaio 14
15 2 Caratteristica energetica: Copertura sperimentale aumento della resistenza termica al flusso di calore Diminuiscono le dispersioni termiche invernali dei locali climatizzati verso l ambiente esterno. Diminuiscono i carichi termici estivi verso l ambiente interno dell edificio. 15
16 Copertura sperimentale 3 Caratteristica energetica: Azione di schermatura alla radiazione dell apparato fogliare degli arbusti Riduce la quantità di radiazione solare che raggiunge la superficie Diminuisce la temperatura superficiale della stratificazione perché diminuisce l energia assorbita 16
17 Copertura sperimentale 4. Caratteristica energetica: Raffrescamento del microclima attraverso l evaporazione dell acqua Evapotraspirazione dalle piante. Fenomeno che richiede calore latente di evaporazione. La radiazione solare viene usata per questo processo naturale. Evaporazione dell acqua contenuto nel terreno. Subisce effetti evaporativi che abbassano la temperatura superficiale del tetto. 17
18 Copertura sperimentale Altre Caratteristiche: Riduzione delle polveri Il primo è un effetto diretto, conseguente alla capacità delle piante di filtrare e di assorbire in parte polveri e particolati. Il secondo è un effetto indiretto, conseguente al minore accumulo e successiva riflessione del calore delle superfici a verde che comporta un minore movimento delle particelle dovuto a moti convettivi localizzati. 18
19 Copertura sperimentale Altre Caratteristiche Riduzione della diffusione sonora Riduzione all'interno degli edifici e riduzione della riflessione all'esterno con abbattimento dell'inquinamento acustico. La struttura a verde pensile presenta è costituita da materiali con caratteristiche di assorbimento acustico (vegetazione, substrati, feltri, presenza di acqua ) che abbattono la riflessione esterna e la trasmissione attraverso le coperture. 19
20 Simulazione numerica
21 Simulazione numerica bilancio energetico di zona dell edifico sottoposta ad intervento 21
22 Simulazione numerica modello geometrico vista prospettica anteriore Tetto verde Superficie alla quale si è assegnato per Simulazione 1: tetto di riferimento Simulazione 2: tetto verde 22
23 Simulazione numerica modello geometrico vista prospettica posteriore Zona edificio di intervento Cavedi tecnologici (ombre gettate) Sotto linea zona interrata Piano 2 - lato monte p.principi@univpm.it 23
24 Risultati simulazione numerica Potenze richieste per raffreddamento [kw] tradizionale verde Maggio 16,4 14,4 Giugno 20,7 18,3 differenza media del 12% Luglio 21,3 18,7 Agosto 22,5 20,3 24
25 Risultati simulazione numerica Confronto delle potenze termiche richieste per raffreddamento Tetto di riferimento Tetto verde Potenza [kw] Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre 25
26 Risultati simulazione numerica Energia Carico termica termico dell'edificio entrante [ MWh ][MWh/anno] Tetto di riferimento Tetto verde Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre 26 Gennaio Energia [MWh]
27 Sistema di monitoraggio
28 Schema del sistema di monitoraggio tetto di riferimento tetto verde
29 monitoraggio PARAMETRI DELL AMBIENTE SOTTO LA COPERTURA VERDE T1 - temperatura dell'aria a 20cm dal pavimento [ C] T2 - temperatura dell'aria a 150 cm. dal pavimento [ C] T3 - temperatura dell'aria a 20 cm dal soffitto [ C] T4 - temperatura superficiale interna copertura [ C] Flux 1 - flusso termico entrante (+) copertura [W/m 2 ]
30 monitoraggio Sonda di temperatura superficiale Acquisitore dati Sonda di temperatura dell aria in verticale 30
31 monitoraggio PARAMETRI MISURATI SOPRA IL TETTO TRADIZIONALE temperatura superficiale del lastricato di copertura PARAMETRI DELL AMBIENTE SOTTO IL TETTO TRADIZIONALE T5 - temperatura superficiale interna copertura [ C] T6 - temperatura dell'aria nel controsoffitto [ C] T7 - temperatura dell'aria a 20 cm dal soffitto [ C] Flux 2 - flusso termico entrante (+) copertura [W/m 2 ]
32 temperatura superficiale del lastricato di copertura monitoraggio
33 monitoraggio temperatura superficiale interna copertura flusso termico entrante (+) copertura
34 monitoraggio PARAMETRI CLIMATICI DELL AMBIENTE ESTERNO Temperatura dell'aria a bulbo secco [ C] Umidità Relativa [%] Velocità del vento [m/s] Direzione del vento [ rispetto al sud] Radiazione globale [W/m 2 ]
35 monitoraggio Stazione Meteorologica Strumenti Installati Anemometro; Radiomentro; Eliofanometro; Termoigrometro; Sensore di pioggia; 35
36 monitoraggio PARAMETRI DEL MICROCLIMA SOTTO VEGETAZIONE TETTO VERDE Temperatura dell'aria a bulbo secco misurata sotto la vegetazione (ginestre) [ C] Radiazione globale sotto la vegetazione (ginestre) [W/m 2 ] Temperatura all'interno del tetto verde, posta alla base del drenaggio, sopra l'impermeabilizzazione [ C] temperatura e contenuto idrico del suolo [ C]
37 monitoraggio
38 monitoraggio 38
39 monitoraggio Sensore di temperatura e contenuto idrico del suolo
40 monitoraggio Misura dei parametri di microclima interno Centralina Microclimatica Anemometro a filo caldo; Globotermometro; Psicrometro; Radiometro; 40
41 Risultati del monitoraggio effettuato durante il 2008
42 Risultati monitoraggio Periodo Estivo - 24 Luglio Agosto Settembre
43 Periodo Estivo Risultati monitoraggio 24 Luglio 2008 Radiazione Solare (W/m 2 ) Radiazione globale Radiazione sotto vegetazione 43
44 Periodo Estivo Risultati monitoraggio 24 Luglio 2008 Temperatura ( C) T Aria Ambiente T Aria Sotto Vegetazione
45 Periodo Estivo Risultati monitoraggio 24 Luglio 2008 Temperatura ( C) T superficiale terreno T superficiale lastricato
46 Periodo Estivo Risultati monitoraggio Azione di schermatura alla radiazione dell apparato fogliare degli arbusti 24 Luglio ,00 15,00 10,00 5,00 0,00-5,00 Flusso termico tetto riferimento verde Flusso termico tetto riferimento -10,
47 Periodo Estivo Risultati monitoraggio 01 Agosto 2008 Radiazione Solare (W/m 2 ) Radiazione globale Radiazione sotto vegetazione
48 Periodo Estivo Risultati monitoraggio 01 Agosto 2008 Temperatura ( C) T aria ambiente T sotto vegetazione
49 Periodo Estivo Risultati monitoraggio 01 Agosto 2008 Temperatura ( C) T superficiale terreno T T superficiale superficiale lastricato
50 Periodo Estivo Risultati monitoraggio 01 Agosto ,00 6,00 4,00 2,00 0,00-2,00-4,00-6,00-8, Flusso termico tetto verde Flusso termico tetto riferimento
51 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 16 Settembre 2008 Radiazione Solare (W/m 2 ) Radiazione globale Radiazione sotto vegetazione
52 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 16 Settembre Temperatura ( C C T aria sotto vegetazione T aria ambiente
53 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 16 Settembre 2008 Temperatura ( C T superficiale terreno T T superficiale superficiale lastricato
54 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 16 Settembre ,00 2 Flusso termico (W/ ) 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00-2,00-4, Flusso termico tetto verde Flusso termico tetto riferimento
55 Risultati monitoraggio Periodo Autunnale - 11 Ottobre Novembre 2008
56 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 11 Ottobre 2008 Radiazione solare (W/m 2 ) Radiazione globale Radiazione sotto vegetazione
57 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 11 Ottobre Temperatura ( C T aria ambiente T aria sotto vegetazione
58 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 11 Ottobre Temperatura ( C T superficiale terreno T superficiale lastricato
59 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 11 Ottobre ,00 Temperatura ( C 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00-2, Flusso termico tetto verde Flusso termico tetto riferimento
60 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 08 Novembre 2008 Radiazione Solare (W/m 2 ) Radiazione globale Radiazione sotto vegetazione
61 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 08 Novembre Tempertaura ( C T aria ambiente T aria sotto vegetazione
62 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 08 Novembre Temperatura ( C T superficiale tetto verde T superficiale lastricato
63 Periodo autunnale Risultati monitoraggio 08 Novembre Flusso termico (W/ ) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1, Flusso termico tetto verde Flusso termico tetto riferimento
64 Risultati monitoraggio Periodo Invernale - 03 Dicembre 2008
65 Periodo invernale Risultati monitoraggio 03 Dicembre 2008 Radiazione solare (W/m 2 ) Radiazione sotto globale vegetazione Radiazione sotto vegetazione globale T superficiale lastricato
66 Periodo invernale Risultati monitoraggio 03 Dicembre 2008 Temperatura ( C T aria ambiente T aria sotto veegtazione
67 Periodo invernale Risultati monitoraggio 03 Dicembre Temperatura ( C T superficiale terreno T superficiale
68 Periodo invernale Risultati monitoraggio 03 Dicembre ,00 2 Flusso termico (W/ ) 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Flusso termico tetto verde Flusso termico tetto riferimento
69 II Convegno Nazionale Il verde pensile nel clima Mediterraneo Genova, 6 Marzo 2009 Salone Energethica Fiera di Genova grazie dell attenzione! Prof. Ing. Paolo Principi Dipartimento di Energetica Università Politecnica delle Marche p.principi@univpm.it 69
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