L’importanza di dati climatici accurati

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climate data in Archicad 17

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Che stiate progettando una nuova costruzione o una riqualificazione energetica, la base di un progetto energeticamente efficiente sta nella comprensione del clima nel quale ci si trova ad operare. Da sempre, in fondo, il clima locale è stato tra i fattori che maggiormente hanno influenzato l’architettura vernacolare in tutto il mondo; in fondo, l’obiettivo di un edificio è di proteggere chi vi risiede dagli effetti negativi del clima esterno. Per questo motivo, l’involucro termico di un edificio deve essere in grado di garantire le condizioni di salubrità e comfort desiderate da chi abita l’edificio, a prescindere dalle condizioni climatiche esterne.

Quando ci si trova a sviluppare un modello energetico di un edificio ad alta efficienza energetica, come ad esempio una Casa Passiva, trovare dati climatici rilevanti, affidabili e completi è uno dei primi passi da compiere. Tuttavia, trovare un set di dati completo e che sia coerente con le necessità della simulazione richiesta può risultare più difficile di quanto ci si aspetti.

Prima di tutto: cosa sono i dati climatici?

I dati climatici sono una statistica di eventi meteorologici avvenuti in una posizione specifica – la stazione meteorologica – in un lasso di tempo specifico.

In genere, questi dati comprendono valori medi mensili della temperatura dell’aria esterna, dell’umidità relativa, della radiazione solare, velocità e direzione del vento, pressione atmosferica e precipitazioni. E’ importante tenere presente che le stazioni meteorologiche sono in genere collocate nei pressi degli aeroporti, dove le condizioni meteo vengono tenute sotto costante osservazione. Altre stazioni meteo possono trovarsi altrove, con finalità di ricerca scientifica o di servizio previsione meteo.

I PRIMI PASSI: Domande che dovete porvi

Per iniziare una simulazione energetica del vostro edificio, queste sono le prime domande che dovete porvi in merito ai dati climatici:

1. Che tipo di simulazione volete svolgere? La tipologia e l’accuratezza della simulazione che intendete svolgere determina il tipo di dati climatici che vi occorrono per avere dei risultati attendibili. State calcolando il fabbisogno annuo di energia per il riscaldamento e/o raffrescamento? Dovete stimare il carico dell’involucro termico? Volete svolgere un’analisi igrotermica? Un calcolo agli elementi finiti per valutare il rischio muffa e condensa?

2. Qual’è la posizione del vostro edificio? Non solo dovete avere l’indirizzo del sito, ma anche le coordinate geografiche (conoscendo anche a quale sistema fanno riferimento), e l’altezza sul livello del mare.

3. Cosa circonda il vostro edificio? Il sito si trova in città, o in campagna? Sono presenti alberi e/o edifici che influenzano la radiazione solare e i venti prevalenti?

4. Quali stazioni meteo sono collocate nei pressi del vostro sito di progetto? Sono più di una? Avete accesso alla banca dati? I dati sono completi? Sono affidabili? Questa verifica potrà portare via molto tempo.

5. Che tipologia di edificio state progettando? Qual’è la relazione tra il clima e il vostro involucro termico? Involucri termici con caratteristiche fisiche differenti richiedono diversi set di dati climatici.

TIPI DI DATI CLIMATICI: “Good”, “Better”, e “Best”

Un set base di dati climatici comprende:

  • valori medi mensili delle temperature,
  • valodi di umidità relativa dell’aria esterna
  • radiazione solare (diretta e diffusa, divisa in base all’orientamento).

Altri dati compresi in un set “base” possono includere valori medi di velocità e direzione dei venti prevalenti.

Dati pi completi comprendono valori di temperatura del terreno (a diverse profondità) e temperatura del cielo.

Set climatici più completi sono comprensivi di dati pluviometrici (con dati di picco, e valori suddivisi in base all’orientamento), necessati per svolgere simulazioni igrotermiche.

Al di là del tipo di dati (temperatura, umidità ecc.),è inoltre molto importante l’intervallo temporale dei dati. A seconda del set di dati, questi valori possono fare riferimento a medie mensili, settimanali, giornaliere, orarie e così via. Alcuni software di simulazione dinamica richiedono che l’intervallo dei dati sia anche di 15 minuti. Per capire di quali dati avete bisogno, dovete avere ben chiaro i requisiti della simulazione che intendete svolgere.

FONTI DEI DATI: L’importanza della posizione.

I dati climatici sono raccolti in stazioni meteo: è molto raro che una di queste sia collocata esattamente sul vostro sito di progetto. Affinché i dati risultino statisticamente validi, i valori devono venire raccolti per un periodo di diversi anni, quindi non è plausibile installare una stazione meteo “di progetto”, a meno che non abbiate voglia e tempo di aspettare.

Ricordatevi anche che una stazione meteo, anche se posizionata nei pressi del vostro sito di progetto, potrebbe non risultare rappresentativa del vostro sito a causa di condizioni microclimatiche specifiche.

Ad esempio: la stazione meteo di un aeroporto può non avere un gran ché in comune con il vostro sito di progetto. Un aeroporto è uno spazio molto ampio, aperto, in genere collocato all’esterno dello spazio urbano. Per questi motivi, le temperature registrate in un aeroporto possono risultare più basse di quelle al centro della città, a causa dell’effetto isola di calore. Inoltre, in uno spazio così aperto ci si possono aspettare velocità dei venti più alte. Velocità e direzione dei venti sul vostro sito di progetto sono influenzati da ostacoli specifici, come ad esempio alberi o edifici, che possono ostacolare i flussi d’aria o creare un effetto “tunnel”. Anche la radiazione solare è soggetta alle condizioni al contorno di ogni singolo progetto: gli oggetti circostanti ombreggiano il vostro edificio, e possono diminuire in maniera determinante la radiazione solare che questo riceve.

A seconda del tipo di analisi che volete svolgere sul vostro progetto, dovete tenere in considerazione l’influenza di questi fattori esterni.

ACCURATEZZA SUL FUTURO: Gli effetti dei cambiamenti climatici

Esatto: l’orso polare sulla lastra di ghiaccio. Il clima sta cambiando. Se non ci credere, potete utilizzare qualsiasi dato climatico che vi capiti a mano.

dati climatici da report IPCC (cilck sull'immagine per la fonte)

dati climatici da report IPCC (cilck sull’immagine per la fonte)

Se siente convinti che il clima stia effettivamente cambiando, allora vi rendete conto di come anche i dati climatici devono per forza essere aggiornati. A seconda del Paese nel quale è situato il vostro progetto, reperire dati climatici aggiornati può essere più o meno facile.

In Italia, ad esempio, la norma che contiene i dati climatici è la UNI 10349 del 1994, che si basa su dati raccolti dal 1961 al 1990. A causa dei cambiamenti climatici, le temperature registrate negli anni più recenti  sono generalmente più alte di quelle di 20 anni fa. E’ possibile impiegare dati più aggiornati, tuttavia la maggior parte dei progettisti italiani si basa ancora su questi dati obsoleti.

Per renderci conto dell’entità dei cambiamenti climatici, e sulle loro conseguenze sugli edifici, vi rimandiamo air report IPCC del 2007 e 2012 (dedicheremo un articolo specifico alle previsioni di cambiamenti climatici in Italia).

Una cosa deve essere chiara: non esiste una formula predefinita per progettare edifici comfortevoli ed efficienti, ma piuttosto un approccio progettuale che segnerà necessariamente il lavoro dei progettisti del Ventunesimo secolo.

INVOLUCRO TERMICO e DATI CLIMATICI: una relazione a doppio senso

Senza dubbio, gli edifici sono influenzati dal clima nel quale sono costruiti. Tuttavia, alcuni edifici subiscono questi effetti meno di altri.

Un involucro termico ben progettato e costruito può superare indenne le ondate di caldo o freddo, mentre invece un involucro di minore qualità andrebbe in crisi, costringendo chi vi abita a consumare energia per mantenere le condizioni di comfort. La combinazione della capacità termica interna e della trasmittanza termica delle strutture dell’involucro contribuiscono ad aumentare la costante di tempo dell’involucro stesso: per edifici ad uso continuativo (come ad esempio un’abitazione), tanto maggiore risulta questa costante di tempo, tanto meglio. Questa è una delle molte ragioni che ci portano a sostenere lo standard Casa Passiva, che concentra l’attenzione del progettista sull’involucro dell’edificio anziché sugli impianti.

Nel valutare i dati climatici per la vostra simulazione energetica, dovete già conoscere il tipo di involucro che state progettando, per poter adattare i dati alla costante di tempo di progetto.

Conclusioni

Per ottenere un edificio comfortevole con un basso fabbisogno energetico, è essenziale comprendere cosa ne influenza l’involucro termico. Il reperimento dei dati climatici e la comprensione delle condizioni al contorno che possono influenzarli sono parte di questa analisi.

Dal momento che il clima è uno dei fattori più importanti nel bilancio energetico di un edificio, l’ottenimento di dati climatici accurati e pertinenti è uno dei passaggi più importanti dell’intero progetto energetico.

“Se non puoi misurarlo, non puoi migliorarlo.” – Lord Kelvin

Nessuno ha mai detto che progettare per il Ventunesimo secolo sarebbe stato facile.

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