EnginSoft - CAE Conference Abstracts

EnginSoft International Conference 2011
CAE Technologies for Industry

Utilizzo di algoritmi genetici per l'ottimizzazione energetica di superfici vetrate con sistemi solari schermanti

Manzan Marco - Università di Trieste (Italy)

Abstract

La costante crescita dei consumi dovuti alla climatizzazione degli edifici, soprattutto nel periodo estivo, rappresenta un significativo problema nei paesi industrializzati. Devono essere quindi ricercate strategie per limitare i consumi, garantendo nel contempo condizioni di benessere ed un basso impatto ambientale. Quanto detto si applica in modo particolare agl edifici con ampie superfici vetrate in area mediterranea, dove si possono presentare elevati carichi termici dovuti all'irradiazione solare. In Italia, ad esempio, le normative vigenti in tema di risparmio energetico impongono l'utilizzo di sistemi schermanti esterni per gli edifici con superficie superiore a mille metri quadrati. Le dimensioni e la posizione ottimali degli elementi schermanti dipendono dall'orientamento dell'edificio, dalle dimensioni delle finestre e dell'importanza relativa tra i carichi invernali ed estivi. Tuttavia non va dimenticato che gli elementi schermanti hanno un impatto diretto sul livello di illuminazione naturale all'interno degli ambienti, inoltre anche l'impatto architettonico sull'organismo edilizio deve essere tenuto debitamente in conto cercando di utilizzare elementi con dimensioni il più possibile ridotte. Alla luce di queste considerazioni nel progetto dei sistemi schermanti andranno debitamente tenuti in conto, in maniera simultanea, diversi parametri con effetti spesso contrastanti. In questo lavoro i molteplici aspetti del problema sono stati affrontati mediante tecniche di ottimizzazione genetica. Il codice ESP-r è stato utilizzato per il calcolo dei carichi termici dell'edificio, mentre il codice DAYSIM, basato sul conosciuto simulatore illuminotecnico RADIANCE, è stato impiegato per la determinazione sia della distribuzione di luce diurna che per il calcolo dei carichi termici imputabili all'illuminazione artificiale. I diversi codici sono stati utilizzati all'interno di un processo di ottimizzazione grazie all'impiego del sistema modeFRONTIER che oltre ad applicare gli algoritmi genetici per la ricerca delle soluzioni ottimali sovrintende in maniera automatica alla sincronizzazione dei diversi programmi e alla raccolta ed analisi dei risultati.
Il sistema schermante utilizzato è rappresentato da un pannello piano disposto parallelamente alla finestra, inclinato sull'asse orizzontale. Il pannello scherma la finestra dalla luce diretta proveniente dall'esterno riducendo I carichi nel periodo estivo, riducendo tuttavia anche la disponibilità di luce naturale ed i carichi solari gratuiti nel periodo invernale. L'ottimizzazione è stata pertanto effettuata con lo scopo di identificare possibili geometrie ottimali con consentissero un ridotto impatto energetico.
I risultati ottenuti dimostrano che l'ottimizzazione genetica accoppiata alla simulazione dinamica di edificio rappresenta uno strumento efficace al fine di identificare soluzioni progettuali tenendo in debito conto obiettivi spesso contrastanti.