Caratterizzazione degli edifici non residenziali ad uso scolastico della PA siciliana

La presente relazione finale descrive le ricerche svolte, in seno all’accordo di collaborazione tra l’ENEA e il Dipartimento dell’Energia, ingegneria dell’Informazione e modelli Matematici (DEIM) dell’Università di Palermo. L’accordo di collaborazione è titolato “Caratterizzazione degli edifici scolastici nella Regione Sicilia”. La relazione è suddivisa in due sezioni: la prima, Parte A, illustra lo studio condotto per la caratterizzazione degli edifici non residenziali ad uso scolastico della PA siciliana; la seconda, Parte B, descrive lo stato dell’arte del “Ventilative Cooling” con riferimento particolare ad alcuni casi-studio reali, nel contesto della partecipazione del DEIM alle attività dell’IEA EBC ANNEX 62”. Nel corso dell’annualità precedente è stata effettuata un’analisi della consistenza, dello stato, e delle tipologie di involucro più significative del patrimonio edilizio scolastico siciliano, utilizzando dati statistici disponibili in letteratura e indagini di campo. Nel corso di questa annualità si è identificato un ristretto campione di edifici scolastici rappresentativo del patrimonio edilizio siciliano. Si tratta di tre edifici adibiti a strutture scolastiche relative a differenti gradi di istruzione: una scuola elementare, una media ed una superiore. In particolare, l’edificio che ospita la scuola elementare ha subito negli ultimi anni estesi interventi di ristrutturazione e riqualificazione energetica; il confronto tra le prestazioni energetiche dell’edificio riqualificato con quelle relative agli altri due edifici campione ha permesso di valutare i risparmi energetici indotti dall’introduzione di nuove normative di settore sugli edifici scolastici. Gli edifici analizzati sono sufficientemente rappresentativi della eterogeneità del patrimonio edilizio scolastico siciliano poiché si tratta di: - edifici differenti posti nelle zone climatiche B e C, che caratterizzano più del 65% dei Comuni siciliani, - edifici dalle caratteristiche termofisiche differenti: trasmittanze (U) tipiche delle costruzioni degli anni ’70 (Usuperfici_verticali>1 W/(m2 K)) ed edifici recentemente ristrutturati (U conforme al DPR n. 59/2009), - edifici che ospitano scuole di differente ordine e grado. Lo studio è stato sviluppato a partire da un approccio preliminare di raccolta ed analisi dei dati per ciascun edificio. L’analisi sistematica dei casi-studio ha consentito di desumere le caratteristiche fondamentali per la modellizzazione: stratigrafia, spessori e qualità termofisica dell’involucro edilizio, apporti termici interni causati da apparecchiature elettroniche ed illuminanti, livelli di occupazione in ogni zona dell’edificio e relativi apporti termici interni, caratteristiche degli impianti termici e modalità di funzionamento. L’analisi non ha tralasciato di esaminare “abitudini” e “pratiche comuni” utilizzate nella gestione degli immobili, come ad esempio la tendenza degli occupanti ad aprire le finestre o a utilizzare schermature solari in alcune fasce orarie nel corso dell’anno. Il passaggio seguente ha riguardato la suddivisione di ognuno dei tre edifici in opportune zone termiche, secondo logiche di uguale destinazione d’uso, di assimilabilità geometrica e di gestione comune di diversi locali da parte dello stesso impianto termico con le stesse regolazioni. Il software di calcolo prescelto per l’implementazione dei modelli è stato TRNSYS 17.01. La struttura geometrica di ogni edificio è stata dettagliatamente modellizzata in 3D tramite il software Google Sketchup; tali modelli sono successivamente stati importati in ambiente TRNSYS. Ogni modello è stato costruito implementando accuratamente le informazioni raccolte nella fase preliminare, integrandolo con le informazioni relative agli occupanti e alla descrizione dei carichi interni dell’edificio. Le logiche di funzionamento, di regolazione e d’uso degli impianti termici sono state implementate in ognuno dei modelli. L’analisi delle prestazioni energetiche dei tre edifici è stata effettuata tramite un set di indicatori sintetici, al fine di ottenere dei valori di riferimento e di benchmark per il patrimonio edilizio scolastico della Regione Sicilia; tra di essi il fabbisogno energetico per riscaldamento annuo, il fabbisogno energetico per riscaldamento annuo riferito alla superficie in pianta o al numero di studenti. La seconda parte del lavoro illustra lo stato dell’arte del “Ventilative Cooling” (raffrescamento per ventilazione) e tratta le tecniche di controllo passive e attive della movimentazione dei flussi d’aria all’interno degli ambienti confinati. L’importanza dello studio di tali tecniche è generata da un crescente interesse nell’uso della ventilazione quale strategia per garantire anche il comfort ambientale nel periodo estivo e nelle stagioni intermedie, limitando il ricorso ai sistemi di refrigerazione in un’ottica di risparmio energetico. Il lavoro è stato sviluppato nel novero delle attività dell’ “International Energy Agency – Energy in buildings and communities Annex 62, Ventilative Cooling”. Il DEIM partecipa ai lavori della Subtask A dell’Annex 62 suddetto, che focalizza il suo interesse sulla simulazione termofisica e sull’analisi del contesto legislativo a scala internazionale. Il gruppo di lavoro del DEIM ha partecipato al primo meeting dell’Annex 62, svoltosi all’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) in Svizzera in qualità di “observer”; i lavori sono stati focalizzati principalmente sul completamento del report interno sullo stato dell’arte nelle pratiche di “Ventilative Cooling”. Il contributo del DEIM ai lavori dell’Annex 62 è relativo: - all’analisi dello stato dell’arte del “Ventilative Cooling” e alle potenziali applicazioni e implementazioni di tali contributi nella legislazione locale italiana; - alla modellizzazione del “Ventilative Cooling”.