Cosa considerare per l’ottimizzazione energetica degli edifici

Ottobre 23, 2023

Che cosa sono le ottimizzazioni?

In generale possiamo definire una ottimizzazione come un insieme di metodologie utilizzate nell’analisi e nella soluzione di problemi di decisione, progettazione e allocazione di risorse. Nell’ambito dell’architettura sostenibile e dell’efficientamento energetico, consiste nella determinazione del valore ottimale di una o più variabili che influenzano il funzionamento energetico dell’edificio.

Perchè è importante l’ottimizzazione energetica degli edifici?

Ottimizzare gli interventi di efficientamento energetico permette un impiego ottimale delle risorse economiche in funzione agli obiettivi prefissati. Spesso infatti la curva di miglioramento in termini energetici raggiunge un punto di inflessione oltre il quale la riduzione dei fabbisogni inizia ad essere poco significativa. Nonostante ciò, il costo dell’intervento può non seguire la stessa curva, e comportare invece delle spese notevolmente maggiori.

Come ottimizzare degli edificio

Le variabili da ottimizzare in un edificio devono essere scelte dopo un’attenta analisi del bilancio termico o attraverso un’analisi di sensibilità dell’edificio: soffermarsi su delle aspetti che incidono relativamente poco sul funzionamento dell’edificio sarebbe infatti una perdita di tempo. I diversi valori delle diverse variabili possono poi essere studiate e analizzate simultaneamente attraverso un’analisi di tipo parametrico: il numero di combinazioni aumenterà esponenzialmente, aumentando così anche la precisione del risultato. Va ricordato infatti che le variabili interagiscono e generano sinergie tra di esse, per cui la somma di due interventi indipendenti può non coincidere con considerare i due interventi contemporaneamente: un esempio comune è quello della ventilazione naturale e dell’inerzia termica.

Quali variabili possono essere ottimizzate

Le principali variabili ottimizzate in ambito energetico sono elencate a continuazione.

Orientazione
Superficie finestrata
Isolamento dell’involucro
Fattore solare dei vetri
Inerzia termica
Ventilazione naturale
Permeabilità all’aria
Protezione solare
Sistema HVAC

Esempio di applicazione: Ottimizzazione: superficie finestrata per orientazione

A continuazione possiamo vedere i risultati di una ottimizzazione svolta su un edificio plurifamiliare rispetto alla ventilazione naturale e al fattore solare dei vetri.
La ventilazione naturale viene definita attraverso i ricambi d’aria orari, ovvero quante volte, nell’arco temporale di un’ora, introduciamo nell’ambiente un volume d’aria pari al volume d’aria della zona. Il fattore solare indica invece la quantità totale di radiazione solare che attraversa la superficie finestrata (trasmessa direttamente e assorbita e re-irradiata).
Per la ventilazione naturale sono stati studiati 7 scenari (da 0 a 12 ricambi d’aria), mentre per il fattore solare 2 sono stati contemplati due valori (0,6 e 0,4, tipici di vetri basso-emissivi e basso-emissivi e selettivi), con un totale di 14 combinazioni.
Nei primi due grafici possiamo vedere nell’asse X il fabbisogno di riscaldamento e nell’asse Y quello di raffrescamento. Ogni grafico contiene tutte le combinazioni simulate, mettendone in risalto rispettivamente la ventilazione naturale o il fattore solare (legenda).
Possiamo osservare come il punto ottimo a livello termico quanto a ricambi d’aria sia leggermente differente a secondo del fattore solare che consideriamo.

I diversi valori delle variabili in oggetto comportano però delle scelte ed esigenze progettuali come l’aspetto dell’edificio (i vetri con fattore solare basso sono in genere riflettenti o colorati) o l’architettura dello stesso (un’elevata ventilazione spesso è raggiungibile solo con dispositivi come camini solari). Se supponiamo che la scelta dei vetri non implichi nessuna variazione nel prezzo degli stessi, ma che per raggiungere un valore di ricambi d’aria superiore a 6 dobbiamo introdurre un camino solare, con un costo complessivo di 5.000 euro, e grafichiamo il risparmio accumulato a 5 e 10 anni (assi X e Y), vediamo come ci sia un caso ottimale chiaro a livello di ventilazione, ovvero 4 ricambi d’aria.