Confronto tra simulazioni dinamiche e consumi reali di energia in un edificio storico

SOMMARIO
La sfida principale nella ristrutturazione edilizia per gli edifici storici consiste nel trovare soluzioni finalizzate al miglioramento dell’efficienza energetica, mantenendo allo stesso tempo il valore storico e culturale dell’edificio.
L’Italia, con il suo enorme patrimonio artistico, deve essere uno dei principali attori nella suddetta sfida. Nel presente documento sono delineati i risultati ottenuti su uno studio del comportamento energetico dinamico di un edificio storico multipiano posto nel centro storico della città di Perugia. L’analisi condotta con un software dedicato è focalizzata sugli effetti di ombreggiatura degli altri edifici e sulla definizione e influenza dei ponti termici. I risultati della simulazione sono stati poi confrontati con i reali consumi di energia per il riscaldamento forniti dalle bollette di utenza degli inquilini nell’arco di tre anni.

INTRODUZIONE
Negli ultimi anni è cresciuta l’attenzione verso la ristrutturazione energetica di edifici storici per il raggiungimento di obiettivi di risparmio energetico. A questo scopo, anche la Comunità Europea ha stanziato ingenti fondi su tale problematica, tanto che protocolli di certificazione di sostenibilità hanno definito delle linee guide specifiche per gli edifici storici [1][2].
La sfida nel retrofit di questi particolari edifici consiste nel trovare soluzioni che siano un compromesso tra i requisiti dettati dai parametri di efficienza energetica e il bisogno di mantenere il valore estetico, culturale e storico dell’edificio [3][4][5].
Come caso studio è stato scelto un edificio medievale posto nel centro storico della città di Perugia, che nei secoli è stato ristrutturato e rinnovato per esigenze strutturali. L’edificio nasce come piccola bottega sviluppata al piano terra. In figura 1 sono rappresentati in pianta i due piani e la divisione che presenta nell’odierna configurazione: le scale (ellisse blu) sono state costruite nel ventesimo secolo e l’edificio era composto da due differenti zone (rettangoli gialli e rossi), collegate tra loro attraverso un ponte sopra un piccolo fiume (ellisse celeste). La zona individuata dall’ellisse verde mostra il balcone che affaccia sul lato sud dell’edificio. Poiché il centro storico della città di Perugia è contraddistinto da stretti passaggi tra palazzi medievali, l’edificio è caratterizzato da un alto livello di ombreggiamento dovuto alla presenza degli altri immobili.

Figura 1 – Piano terra (sinistra) e primo piano (destra) dell’edificio caso di studio.

In tabella 1 è riportata la stratigrafia dell’involucro edilizio (pareti verticali, pavimenti e soffitti) con le caratteristiche termofisiche di ciascuno strato che lo compone. I dati sono relativi alle parti multi-strato dell’involucro che sono attraversate da un flusso monodimensionale.
Inoltre, l’energia attraverso le finestre [6] è stata considerata nella simulazione modellando serramenti che presentano una trasmittanza termica pari a 2,10 W/m²K (telaio in alluminio e doppio vetro) e un valore g pari a 0,755. L’influenza dei ponti termici è stata presa in considerazione [7] avvalendosi di una metodologia sviluppata dagli autori in un precedente lavoro [8], di seguito riportata in breve.
Generalmente, il ponte termico è individuato dalla trasmittanza termica lineare ottenuta da un calcolo bi-dimensionale [9] e definito dalla seguente equazione (1):

dove L_2D è il risultato di una simulazione bi-dimensionale della zona interessata dal ponte termico [W/mK], Uk è la trasmittanza termica [W/m²K] del k-esimo elemento che separa l’ambiente interno da quello esterno, di lunghezza l_k [m] ed è attraversato dal flusso mono-dimensionale.
Pertanto, la classificazione quantitativa dei ponti termici è individuata dal parametro ψ che rappresenta il flusso termico trasferito dalla struttura per unità di lunghezza e di temperatura in regime stazionario.
La metodologia proposta [8] definisce una valutazione quantitativa dei ponti termici attraverso la tecnica termografica.

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