Performance energetiche di un’innovativa facciata ventilata integrata con pannelli PVT

La facciata ventilata con pannelli fotovoltaico-termici (PVT) rappresenta una delle evoluzioni più interessanti dell’involucro edilizio ad alte prestazioni. Integrando produzione elettrica, recupero termico e ventilazione naturale in un unico sistema, questa tecnologia consente di ridurre i fabbisogni energetici dell’edificio e aumentare l’autoconsumo di energia rinnovabile. Lo studio sviluppato nell’ambito del progetto ALLIANCE analizza mediante simulazioni TRNSYS il comportamento energetico di una soluzione con collettori PVT roll-bond integrati in facciata. I risultati evidenziano rendimenti elettrici stabili e rendimenti complessivi superiori al 50% nei climi più favorevoli. Per progettisti, ricercatori e operatori del settore, il contributo offre dati quantitativi utili per valutare l’impiego di sistemi di facciata attiva in edifici NZEB e Positive Energy Building.

Dall’involucro passivo alla facciata energetica: il progetto ALLIANCE per l’integrazione PVT

Negli ultimi anni l’involucro edilizio ha assunto un ruolo centrale nella transizione energetica del costruito, evolvendo da semplice barriera protettiva ad elemento tecnologico capace di contribuire attivamente alla produzione e alla gestione dell’energia. Tra le soluzioni più promettenti troviamo le facciate ventilate integrate con pannelli termo-fotovoltaici (PVT), che uniscono in un unico elemento involucro, generazione elettrica e recupero termico.

Il progetto ALLIANCE – Active-passive pLug&pLay IntegrAted techNologies for faCades of pEbs – finanziato dalla Regione Emilia-Romagna nell’ambito del Programma PR FESR 2021-2027^[1], si inserisce in questo scenario con l’obiettivo di sviluppare un modulo di facciata ventilata integrata con pannelli PVT adatta sia alle nuove costruzioni sia agli interventi di riqualificazione. Il partenariato multidisciplinare coinvolge: Certimac come capofila; TEKNEHUB per lo sviluppo termo-fotovoltaico; CIRI EC per l’analisi delle prestazioni energetiche e CICCREI^[2] per la modellazione numerica del modulo integrato.

L’integrazione tra facciata ventilata e tecnologia PVT consente di trasformare l’involucro in un sistema energetico attivo, capace di ridurre i fabbisogni dell’edificio, aumentarne l’efficienza complessiva e contribuire al raggiungimento degli standard Nearly Zero Energy Buildings (NZEB) e Positive Energy Building (PEB).

Come funziona una facciata ventilata con collettori fotovoltaico-termici (PVT)

L'involucro edilizio non rappresenta più un semplice elemento estetico, ma un componente funzionale in grado di influenzare il comportamento energetico dell’edificio.

La facciata, come elemento di connessione dinamica tra ambiente esterno e spazi interni, incide su isolamento termico, comfort acustico, controllo solare e ventilazione naturale^[3]. Per questo, negli ultimi anni si è assistito alla diffusione di sistemi multistrato avanzati, progettati per migliorare l’isolamento, regolare l’apporto solare e ottimizzare il comfort termoigrometrico.

Tra questi, i sistemi di facciata ventilata rappresentano una delle soluzioni più efficaci, grazie ai vantaggi che offrono sia dal punto di vista strutturale sia da quello energetico. La presenza di un’intercapedine ventilata consente infatti di ridurre i carichi termici, migliorare la durabilità delle stratigrafie e stabilizzare le condizioni interne^[4].

Quando questi principi vengono combinati con un sistema PVT, la facciata ventilata evolve da elemento passivo a componente attiva dell’edificio^[5]. Il flusso d’aria nella cavità contribuisce al raffrescamento dei moduli, migliorandone il rendimento elettrico, mentre la parte termica recupera calore utile per acqua calda o climatizzazione (Figura 1). Il risultato è un sistema che protegge, isola e produce energia, con benefici sia energetici sia economici.

Benefici energetici ed economici della tecnologia PVT in facciata

Dal punto di vista economico, l’adozione di una facciata ventilata integrata con pannelli PVT consente di ridurre i costi operativi, soprattutto negli edifici caratterizzati da fabbisogni continui di acqua calda o climatizzazione. Inoltre, la facciata ventilata contribuisce a proteggere e a prolungare la vita utile dell’involucro, con una conseguente riduzione degli interventi manutentivi.

Le prestazioni energetiche di questo sistema emergono soprattutto dalla sua capacità di lavorare in modo sinergico su più fronti: produzione, recupero e riduzione dei fabbisogni. La componente termica dei moduli PVT recupera calore a bassa e media temperatura, trasformando l’involucro in una superficie attiva capace di fornire energia utile per riscaldamento o integrazione alle pompe di calore. Allo stesso tempo, la facciata ventilata limita i carichi termici estivi e incrementa l’inerzia dell’involucro, con effetti diretti sul comfort interno e sui consumi di climatizzazione.

Il risultato è un sistema che massimizza la produzione di energia rinnovabile e riduce le dispersioni, trasformando la facciata in un elemento energeticamente attivo dell’edificio.

Configurazione del prototipo del Sistema PV-T del progetto ALLIANCE

La facciata ventilata con sistema PV-T integrato proposta nel progetto ALLIANCE, attualmente in fase di brevettazione, è costituita da collettori PVT con assorbitore roll-bond (Figura 2), scelti per le loro elevate prestazioni termo-elettriche, abbinati a un’intercapedine ventilata che favorisce lo smaltimento del calore e migliora l’efficienza energetica complessiva del sistema.

Prestazioni energetiche della facciata ventilata PVT: risultati delle simulazioni

Il lavoro congiunto dei partner ha permesso di strutturare un percorso integrato in cui CICCREI ha svolto un ruolo centrale nella modellazione numerica del modulo, traducendo le scelte progettuali in un modello dinamico capace di prevedere il comportamento reale della facciata.

Modello numerico TRNSYS per la simulazione della facciata attiva

Per l’analisi delle prestazioni del sistema di facciata integrato, è stato sviluppato un modello numerico in ambiente TRNSYS 18^[6], software di riferimento per l’analisi dinamica dei sistemi energetici. Tale software si basa sull’utilizzo di componenti chiamati “Type”, ciascuno definito da specifici input, parametri e variabili di output.

Il modello dell’involucro è stato realizzato tramite il Type 56, definendo due zone termiche: edificio e intercapedine ventilata. Quest’ultima è stata discretizzata in airnodes al fine di cogliere i gradienti verticali di temperatura, mentre la ventilazione naturale è stata simulata con TRNFlow, che permette una descrizione avanzata dei fenomeni fluidodinamici.

I moduli PVT, infine, sono stati modellati tramite Type 2909, basato su un approccio a parametri concentrati validato in letteratura^[7], con portata massica e temperatura di ingresso del fluido termovettore fornite come condizioni al contorno.

Configurazione del sistema analizzato: moduli PVT e intercapedine ventilata

Il modello è stato sviluppato e validato utilizzando i dati sperimentali forniti dal Teknehub, partner del progetto. In particolare, nel modello sono considerati 4 pannelli PV-T da 400 W e un’intercapedine ventilata di 12 cm.

Confronto climatico tra Torino, Firenze e Catania

Le simulazioni sono state condotte per l’anno 2025 in tre città rappresentative di diversi climi italiani: Torino, con clima temperato-continentale; Firenze, caratterizzata da un clima temperato umido con estati molto calde; e Catania, tipica del clima mediterraneo. I profili meteorologici orari utilizzati per generare i file climatici di input sono stati estratti dal database del progetto NASA POWER^[8] e, grazie a queste variabili derivate da osservazioni satellitari, è stato possibile modellare con precisione la radiazione solare e le temperature locali.

Le performance energetiche della facciata innovativa sono state valutate in termini di rendimento elettrico mensile (η_el) e rendimento totale mensile (η_tot), quest’ultimo comprensivo, oltre alla produzione di energia elettrica, anche del contributo derivante dalla produzione di energia termica.

Rendimento elettrico mensile dei moduli PVT

Per quanto riguarda il rendimento elettrico mensile dei moduli PVT, il confronto tra le tre località analizzate evidenzia un comportamento interessante: nonostante Catania riceva una radiazione solare cumulativa superiore rispetto alle località del Centro-Nord, l’efficienza elettrica media dei moduli rimane pressoché invariata nelle tre città, attestandosi in un intervallo compreso tra 0,19 e 0,20, come mostrato in Figura 3.

Questo comportamento conferma l’adattabilità del sistema, capace di mantenere rendimenti elettrici elevati indipendentemente dalla latitudine.

Rendimento energetico totale della facciata ventilata con PVT

Per quanto concerne il rendimento totale mensile (Figura 4), le differenze tra le tre località emergono in modo più evidente: Torino e Firenze mostrano un andamento simile, con valori compresi tra 0,30 e 0,40, mentre Catania si colloca su livelli più elevati, raggiungendo valori tra 0,40 e 0,55 durante tutto l’anno.

Questo divario rimane costante nei dodici mesi, passando da un valore minimo di circa 0,31, registrato a Torino nel periodo estivo, ad un picco che supera lo 0,53 per la città di Catania nei primi mesi dell’anno.

Dal punto di vista stagionale si osserva una moderata variabilità mensile, con valori tendenzialmente più elevati nei mesi autunnali e invernali e una lieve riduzione in primavera ed estate, fenomeno più marcato nelle aree centro-meridionali. Tale andamento è riconducibile al fatto che temperature ambientali più basse favoriscono un migliore rendimento dei pannelli fotovoltaici. Nel complesso, il profilo evidenzia comunque che il sistema mantiene un’elevata efficienza operativa anche in contesti climatici mediterranei.

Applicazioni della facciata ventilata PVT negli edifici NZEB e Positive Energy Building

Le simulazioni effettuate mostrano che la facciata ventilata con tecnologia PVT integrata rappresenta una soluzione altamente efficiente per gli edifici.

L’analisi condotta nelle tre città campione conferma la stabilità delle prestazioni elettriche e mette in evidenza valori di efficienza combinata che dimostrano la capacità del sistema di sfruttare in modo efficace l’energia solare disponibile.

In una prospettiva applicativa futura, i risultati suggeriscono che l’integrazione dei moduli PVT può essere adottata sia nelle facciate dei nuovi edifici sia su edifici esistenti. Questa possibilità amplia il potenziale della tecnologia, rendendola uno strumento concreto per la riqualificazione del patrimonio edilizio e per l’adeguamento alle normative energetiche future.

Nel complesso, lo studio mette in evidenzia come il passaggio dalle facciate ventilate convenzionali a quelle dotate di moduli PVT rappresenti un’evoluzione non solo tecnologica, ma anche concettuale: la facciata diventa un sistema ibrido, capace di generare valore energetico e ambientale. Ciò conferma il potenziale di questo sistema come componente strategica per la realizzazione di edifici sempre più autonomi e resilienti.

CITAZIONI e RIFERIMENTI
1. Programma regionale Fesr 2021-2027 (Approfondisci QUI)
2. Centro Interdipartimentale di Ricerca per la Conservazione, la Costruzione e la Rigenerazione di Edifici e Infrastrutture (CICCREI). (Approfondisci QUI)
3. M. Ibanez-Puy, M. Vidaurre-Arbizu, J.A. Sacristán-Fernández, C. Martín-Gómez. Opaque ventilated facades: thermal and energy performance review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 79 (2017) 180-191. (Approfondisci QUI)
4. P.M. Cuce, E. Cuce. Ventilated Facades for Low-Carbon Buildings: A Review. Processes 13 (2025) 2275. (Approfondisci QUI)
5. A. Riaz, R. Liang, C. Zhou, J. Zhang. A review on the application of photovoltaic thermal systems for building facades. Building Services Engineering Research & Technology 41 (2019) 86–107. (Approfondisci QUI)
6. Software di simulazione dinamica sviluppato dal Solar Energy Laboratory dell’Università del Wisconsin-Madison utilizzato per l’analisi dei sistemi tecnici ed energetici. (Approfondisci QUI) (Last access 19/05/2026)
7. Zarrella, G. Emmi, J. Viviana, L. Croci, G. Besagni. The validation of a novel lumped parameter model for photovoltaic thermal hybrid solar collectors: a new TRNSYS type. Energy Conversion and Management 188 (2019) 414–428.
8. The Prediction Of Worldwide Energy Resources (POWER) Project, finanziato tramite il programma di scienze applicate presso il Langley Research Center della NASA, raccoglie dati e parametri di osservazione della Terra relativi ai campi dell’irradiazione solare superficiale e della meteorologia. (Approfondisci QUI)

FAQ tecniche - Facciata ventilata con pannelli PVT integrati | Ingenio

Che cos'è una facciata ventilata con pannelli PVT integrati?

Una facciata ventilata con pannelli PVT (fotovoltaico-termici) è un sistema che combina involucro edilizio, produzione di energia elettrica e recupero di energia termica in un'unica soluzione. L'intercapedine ventilata contribuisce a raffrescare i moduli, migliorandone il rendimento, mentre la componente termica recupera calore utile per climatizzazione e produzione di acqua calda.

Quali vantaggi offre l'integrazione tra facciata ventilata e tecnologia PVT?

L'integrazione consente di ridurre i fabbisogni energetici dell'edificio, aumentare la produzione di energia rinnovabile e migliorare il comfort interno. La facciata ventilata limita i carichi termici estivi, mentre i moduli PVT producono contemporaneamente energia elettrica e termica, trasformando l'involucro in un sistema energetico attivo.

Quali prestazioni energetiche sono emerse dalle simulazioni effettuate?

Le simulazioni del progetto ALLIANCE hanno evidenziato un rendimento elettrico medio dei moduli PVT compreso tra 0,19 e 0,20 nelle tre città analizzate (Torino, Firenze e Catania). Il rendimento totale, che include sia la produzione elettrica sia quella termica, varia invece tra circa 0,30 e 0,55, con i valori più elevati registrati a Catania.

Perché il rendimento elettrico dei moduli PVT rimane stabile in climi diversi?

Nonostante le differenze di radiazione solare tra Nord e Sud Italia, il sistema mantiene un'efficienza elettrica pressoché costante grazie all'effetto di raffrescamento garantito dall'intercapedine ventilata e al comportamento dei moduli PVT. Questo conferma l'adattabilità della tecnologia a differenti condizioni climatiche.

In quali tipologie di intervento può essere applicata una facciata ventilata con pannelli PVT?

Secondo i risultati dello studio, la tecnologia può essere adottata sia nelle nuove costruzioni sia negli interventi di riqualificazione energetica degli edifici esistenti. Questa flessibilità la rende una soluzione interessante per il raggiungimento degli obiettivi NZEB (Nearly Zero Energy Building) e Positive Energy Building (PEB).