GREEN JOBS Energy Modeling Ing. Fabio Minchio, Ph.D. in energetica 3F-Engineering Roma, 23 marzo 2013 1
Energy Modeling? Modelizzazione dinamica attraverso codici di calcolo (software validati) del comportamento termofisico dell edificio delle prestazioni energetiche degli impianti di climatizzazione e per la produzione di acqua calda sanitaria, ventilazione, illuminazione, e produzione di energia elettrica e termica da fonte rinnovabile o sistemi ad alta efficienza di norma effettuato in regime di funzionamento reale o secondo determinate specifiche PERCHE? Specificità di tecnologie impiantistiche da fonti rinnovabili Esigenze progettuali evolute Richieste specifiche dei protocolli di sostenibilità 2
Limiti dei metodi «tradizionali» Il calcolo stazionario presenta alcuni limiti: Non consente di personalizzare il calcolo in regime reale (regime di funzionamento continuo non rappresentativo) Trascura fenomeni dinamici, fondamentali in particolare d estate Non consentono la distinzione fra ore notturne e diurne Nella modalità standard è poco rappresentativo dei fabbisogni effettivi specialmente per edifici non residenziali 3
Evoluzione nel tempo.. Sviluppo iniziale destinato quasi esclusivamente al mondo accademico e della ricerca Con lo sviluppo degli strumenti di calcolo e di interfacce «rapide» e il miglioramento esponenziale delle capacità di calcolo dei pc a disposizione sono ora strumenti compatibili con i tempi del mondo «reale» e dell attività professionale Resta una marcata differenza nella diffusione e nell impiego di questi strumenti in diversi Paesi: in Italia, anche a causa delle norme tecniche, è ancora vista come attività di «nicchia» o spesso come costo «inutile» (annosa mancanza di progettazione integrata) 4
Attività sempre più necessaria Edifici sempre più isolati enfatizzano il carattere dinamico dei fabbisogni energetici del sistema edificio impianto Gli impianti alimentati da fonte rinnovabile presentano intrinseche caratteristiche dinamiche (non programmabilità, dipendenza da condizioni meteoclimatiche ) Gli impianti ad alta efficienza energetica o da fonte rinnovabile presentando costi di investimento elevati e pertanto devono essere accuratamente dimensionati (curve di durata, valutazioni economiche per scenari) 5
Non solo usare software le simulazioni sono basate su una serie di ipotesi fondamentali (e semplificazioni) che ne pregiudicano l accuratezza: analisi e scelta delle condizioni al contorno più opportune decisiva per utilizzare il software di simulazione in modo adeguato è necessario conoscere modelli e limiti dello strumento impiegato; il risultato va interpretato e analizzato con i software possiamo negare anche il primo principio della termodinamica Si deve avere una profonda conoscenza dei fenomeni di scambio termico, delle prestazioni degli impianti per prevedere dei risultati attesi NON SI DEVE SUBIRE IL RISULTATO MA VERIFICARE UN RISULTATO ATTESO 6
Come si impara.. In genere la tesi di laurea o un eventuale dottorato di ricerca sono le occasioni ideali per utilizzare questi strumenti e impararli ad usare: curva di apprendimento ripida anche se interfacce più user-friendly stanno aiutando L esperienza aiuta nell interpretazione e nella conoscenza dei limiti degli ambienti di calcolo sviluppati Corsi di laurea oggi sottovalutano l importanza di questi strumenti E un attività da specialisti 7
I software utilizzati ENERGY PLUS (free, alcune interfacce a pagamento) TRNSYS (a pagamento) ESP-r (free) IES-VE DOE2, BLAST, VISUAL DOE.. Per approfondire: http://apps1.eere.energy.gov/buildings/tools_directory/principali 8
Validazione I software di simulazione devono essere validati per garantire la correttezza degli algoritmi ed in proposito sono molti I test run eseguiti di benchmark (es. IEA BEST TEST) Esistono alcune indicazioni fornite in proposito dall ASHRAE 90.1 e dalla UNI EN ISO 13790 Esiste una norma europea per la validazione dei software di simulazione: UNI EN 15265 9
Energy modeling e protocolli di sostenibilità E elemento premiante utilizzare l energy modeling per la valutazione della prestazione energetica ASHRAE 90-1 Appendice G (es. Protocollo LEED): confronto fra edificio a progetto e baseline di riferimento Costruzione edificio baseline secondo specifiche Costruzione edificio di progetto secondo determinate specifiche Indicazioni importanti che consentono di migliorare la qualità del lavoro da esportare anche fuori dal contesto protocollo Purtroppo rendono a volte molto più onerosa l attività 10
Approccio metodologico analizzare le esigenze del cliente individuare il livello di approfondimento sviluppare il lavoro a matrioska : impensabile pensare di partire subito a modelizzare le valvole degli impianti. Il grado di dettaglio elevato è raggiungibile solo dopo diversi passaggi confrontare sempre I risultati ottenuti con quelli ottenibili con metodi pratici o tradizionali: chiedersi sempre il perchè di eventuali marcate differenze e motivarle 11
Limiti Il mercato professionale non percepisce ancora del tutto importanza e potenzialità dello strumento: spesso è adottato solo quando vi è un obbligo o un vantaggio (come nei protocolli) L attività deve essere sviluppata con tempi compatibili con quelli richiesti dal mondo del lavoro: fondamentale lo sviluppo di sistemi di interfaccia sempre più idonei Ha costi non trascurabili e proprio per questo dovrebbe essere attitivà parte integrante del processo di progettazione integrata 12