I NDAGINI SPERIMENTALI E PROGETTI DI RICERCA

Le due test cell sono state installate al LCCE nel 2007 e le attività sperimentali hanno avuto inizio nel giugno 2009, quando la prima cella di prova (EGUZKI) è stata calibrata.

Le ricerche e le prove sperimentali eseguite nell’arco di questo periodo hanno riguardato:

 Lo sviluppo e l’analisi sperimentale di un sistema attivo di facciata ventilata che è stato testato per studiare il risparmio energetico che potrebbe essere ottenuto con l’applicazione di questa tecnologia in edifici non residenziali. L’obiettivo era quello di valutare il comportamento termico della facciata ventilata e di ottimizzare la larghezza della cavità dell’aria. L’intercapedine ventilata è stata al centro delle analisi dinamiche e i dati del monitoraggio sono stati utilizzati per calibrare un Modello CFD. Questo studio è stato sviluppato nell’ambito di un progetto di R&S coordinata finanziato dal governo spagnolo.

 Indagine sperimentale su un sistema di facciata ventilata con la pelle esterna riempita con materiale PCM, per studiare il comportamento dinamico e le prestazioni del PCM in condizioni reali, sia in estate che in inverno. Questo lavoro è stato sviluppato come un progetto di R&S finanziato dal Consiglio di Biscaglia.

 Un’azienda di prodotti da costruzione ha testato il comportamento dinamico di una malta con proprietà isolanti. Questa malta è stata applicata come rivestimento esterno su un campione di facciata tradizionale. Al termine del test è stato calcolato il valore della trasmittanza termica in condizioni reali e l’inerzia termica della parete in relazione alla sua composizione stratigrafica.

 L’indagine sperimentale su un componente finestrato dotato di un sistema di accumulo di energia solare integrato. Il componente è stato sviluppato dall’Università di Navarra come risultato di un progetto di R&S con finanziamenti pubblici.

Il provino è stato testato per diversi cicli stagionali e in diverse condizioni operative fino ad ottenere i valori di

UA e di Ga in funzione delle diverse condizioni di prova. Fig.II.14. Componenti di prova testati nella Test Cell EGUZKI.

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The Building Component Energy Test Laboratory (LECE),

Energy Efficiency in Buildings Unit CIEMAT

Almeria, Spain

DESCRIZIONE GENERALE

Il laboratorio LECE (Laboratorio de Ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación), è una delle strutture incluse all’interno della "Plataforma Solar de Almeria" (PSA), ed è integrato e gestito dall’Unità di R&S sull’Efficienza Energetica degli Edifici (UiE3), Divisione Energie Rinnovabili del Dipartimento dell'Energia CIEMAT. Il laboratorio si avvale di numerose strutture sperimentali per outdoor test comprese all’interno di un grande parco all’aperto: tre Test Cell tradizionali e una Test Cell PASLINK per lo studio si componenti edilizi a scala reale, una CETeB Test Cell per prove su sistemi di copertura, un camino solare di dimensioni reali, il prototipo di un piccolo edificio di prova per lo studio di tecnologie passive integrate (Monozone Building), il prototipo di un edificio per uffici in condizioni di occupazione per studi sul confort indoor. La Test Cell PASLINK incorpora il sistema PAS (Pseudo- adiabatico Shell) che rileva il flusso di calore attraverso l'involucro della test room mediante un sistema a termopila.

La superficie interna della test room è interamente rivestita da fogli di alluminio che rende uniforme la superficie evitando il problema dei ponti termici.

Si possono condurre prove su sistemi di facciata e su sistemi di copertura, ed è installata su un sistema a binario che consente alla test cell di ruotare di 360°, offrendo la possibilità di eseguire le prove con diversi orientamenti.

Fig.II.15. Laboratori per prove outdoor incluse nel parco sperimentale del LCCE: (dall’alto) Test Cell PASLINK, Monozone Building, Prototipo edifico per uffici.

Università di Firenze - Dottorato in Architettura – Indirizzo in Tecnologia dell’Architettura - ciclo XXVIII ₈₉ Il SISTEMA DI MONITORAGGIO E ACQUISIZIONE DATI

La maggior parte dei parametri outdoor ed indoor misurati durante i test si basano sulle specifiche definite ai protocolli PASLINK.

I parametri ambientali esterni comprendono misure di: temperatura dell'aria (termoresistenze PT100 schermate e ventilate meccanicamente), radiazione solare globale (piranometro), radiazione infrarossa (pirgeometro), velocità e direzione del vento (anemometro a ultrasuoni), potenza di riscaldamento (vattimetro), flusso di calore (termoflussiometri a parete), umidità relativa e concentrazione di CO2.

I punti di misura sul provino sono decisi per ciascun caso particolare, secondo le caratteristiche del componente e gli obiettivi della prova.

Il sistema di acquisizione dati utilizza un Compact Field Point a moduli prodotto da National Instruments. I moduli di acquisizione dati sono connessi in rete con un computer su cui i dati vengono graficizzati, registrati e gestiti mediante il software LabVIEW.

I test vengono condotti secondo i protocolli definiti dai protocolli Paslink prevedendo un pre-riscaldamento per portare la test room a regime, e successivamente variando dinamicamente la potenza del riscaldatore Prima di ogni prova la test cell viene accuratamente sigillata per evitare eventuali infiltrazioni e si esegue una verifica della tenuta all’aria prove di pressurizzazione prima e dopo ogni test.

Le metodologie adottate per l’analisi dinamica dei dati dipendono fortemente dagli obiettivi della prova e dalle caratteristiche della tecnologia indagata: si va dai metodi di averaging a metodi dinamici. Per componenti molto semplici (pareti opache o sistemi schermanti per la radiazione solare diretta) si usa il metodo delle medie progressive, che richiede solitamente periodi di prova più lunghi.

In alcuni casi, in componenti con una bassa inerzia termica, gli effetti dovuti alle variazioni climatiche esterne non possono essere trascurati, per cui si rende necessario l'impiego di metodi di analisi dinamica parametrica lineare.

Fig.II.17. Test su un sistema di facciata ventilata in ceramica.

Fig.II.16. Sensori di misura esterni ed interni: (dall’alto) piranometro, anemometro, termoflussimetro.

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_{II.1.2.2 Sviluppi delle ricerche in ambito nazionale}

HEIGHT BOX

Dipartimento di Energetica

Università Politecnica delle Marche, Italy

DESCRIZIONE GENERALE

Il Dipartimento di Energetica della Facoltà di Ingegneria Energetica dell’Università Politecnica delle Marche dispone di un’area esterna per svolgere attività di sperimentazione e monitoraggio su componenti edilizi in scala reale.

Nel 2008 sono stati realizzati 8 box per condurre prove outdoor di elementi edilizi in scala reale (sistemi di facciata, di pavimentazione e di copertura) per avviare uno studio scientifico sull’attivazione della massa e l’integrazione di materiali a cambiamento di fase per l’involucro edilizio opaco.

Gli edifici sono disposti sull’area distanziati tra loro (per evitare l’ombreggiamento tra una test room e quella vicina) e con le facciate di prova orientate verso sud. Le dimensioni di ciascun box sono contenute: si tratta di cubi delle dimensioni di 3x3,24 m in pianta e un’altezza di 3 m.

Nell’area è collocata una centralina meteo per il rilevamento dei parametri climatici esterni: temperatura e umidità dell’aria, radiazione solare globale e diretta, velocità e direzione del vento, pressione atmosferica, precipitazioni e illuminazione.

Fig.II.18. Laboratori per prove outdoor incluse nel parco sperimentale del LCCE: (dall’alto) Test Cell PASLINK, Monozone Building, Prototipo edifico per uffici.

Università di Firenze - Dottorato in Architettura – Indirizzo in Tecnologia dell’Architettura - ciclo XXVIII ₉₁ Il SISTEMA DI MONITORAGGIO E ACQUISIZIONE DATI

La strumentazione permanente installata all’interno di ciascun box per il monitoraggio dei parametri ambientali interni è costituita da: termoresistenze RTD 100 per la temperatura dell’aria, termocoppie Tipo T per le temperature superficiali sulle pareti interne della camera di prova, termoflussiometri, anemometri a filo caldo per la velocità dell’aria.

Il sistema di acquisizione dati avviene mediante il collegamento dei sensori a moduli Datataker gestiti mediante il software Delogger.

I dati rilevati vengono poi elaborati in Microsoft Excel, mentre il database è gestito con Microsoft Access. Le simulazioni termodinamiche preventive vengono effettuate con Trnsys ed Energy Plus.

INDAGINI SPERIMENTALI E PROGETTI DI RICERCA

Nel 2008 è stato condotto uno studio comparativo tra tecnologie di parete che incorporavano PCM in packaging di alluminio rispetto (con e senza intercapedine d’aria) rispetto un provino di parete di tipo tradizionale.

I box sono stati monitorati in modo continuativo durante tutto l’arco dell’anno.

Gli obiettivi della ricerca miravano a :

1. Valutare la durabilità del PCM collocato all’interno della stratigrafia del provino sottoponendolo a cicli reali di solidificazione- fusione;

2. Valutare l’efficienza e la natura degli scambi termici delle pareti irraggiate contenenti PCM tra interno ed esterno;

3. Valutare le condizioni termoigrometriche ed il comfort all’interno di edifici utilizzanti PCM; 4. Confrontare le prestazioni energetico-ambientali

tra edifici normali ed edifici utilizzanti PCM. L’indagine si è estesa anche allo studio del comportamento dinamico di un sistema di parete passivo a guadagno solare indiretto costituito da una superficie captante vetrata esterna, una camera d’aria e un rivestimento superficiale in PCM per l’accumulo di calore durante il giorno e il riscaldamento degli ambienti interni durante la notte.

.Fig.II.20. Prove su sistema di parete passivo a guadagno solare indiretto. Fig.II.19. Installazione del packaging di PCM al componente di prova.

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