Quinta esercitazione_Analisi solare delle superfici vetrate_Studenti: Piscopello Angelica Elisa, Sergiacomi Carlotta

L’obiettivo di questa consegna è quello di effettuare un’analisi solare degli elementi vetrati per comprendere gli effetti dell’irraggiamento solare e i relativi sprechi e/o risparmi energetici che ne derivano.

Nella prima parte abbiamo realizzato un confronto tra due situazione reali di un appartamento al quinto piano di via della Piramide Cestia e di un appartamento al secondo  piano di vicolo di Pietra Papa a Roma.

Nella seconda parte invece abbiamo effettuato l’analisi solare degli edifici di progetto la cui dislocazione è prevista nei pressi di via Irma Bandiera a Terni, in prospettiva di raccogliere informazioni utili a capire dove dover effettuare modifiche o aggiunte agli elementi di ombreggiamento ( quali pensiline, aggetti, vegetazione), al fine di ridurre il più possibile lo spreco energetico dell’edificio.

Per effettuare l’analisi solare si deve aprire il modello e poi cliccare su ANALYZE->SOLAR RADIATION. Alla voce STYLE sarà possibile creare un nuovo stile di visualizzazione dell’analisi solare cliccando sull’icona in basso a sinistra che apre la finestra ANALYSIS DISPLAY STYLE. Per questo stile è stata scelta l’opzione MARKERS WITH TEXT che permette una lettura più immediata attraverso cifre numeriche e variazione di colori. Le voci  SETTINGS COLOR e LEGEND permettono di modificare i parametri di visualizzazione del nuovo stile rispetto a quelli  previsti di default.

Una volta definito lo stile  nella finestra SOLAR RADIATION si possono impostare: unità di misura(BTU/ft2) e tipologia. Come TYPE è stato scelta l’opzione CUMULATIVE che effettua una somma dell’irraggiamento costante sulla superficie di analisi moltiplicandola per il tempo in cui avviene la misurazione. Questo metodo è il più oggettivo per  calcolare il carico termico, ma non permette di calcolare picchi minimi e/o massimi in momenti specifici, operazione che effettua invece l’opzione PEAK.

Prima di effettuare l’analisi è necessario impostare la voce SUN STUDY->SUN SETTING. In questo caso si è scelta l’opzione MULTY-DAY effettuando di volta in volta SPRING SOLAR STUDY, SUMMER SOLAR STUDY, FALL SOLAR STUDY e WINTER SOLAR STUDY, con un’ orario che va dall’alba al tramonto.

A questo punto è possibile selezionare tutte le superfici di cui si vuole effettuare l’analisi(nel nostro caso superfici vetrate) e avviare il comando ANALYZE

Il risultato sono una serie di cifre con un simbolo accanto di colore variabile dal blu al rosso, che indicano quantitativamente l’irraggiamento subito dalle superfici analizzate. Se le dimensioni dei valori sono troppo piccole o grandi è possibile variarle attraverso la scala di visualizzazione in basso a sinistra.

ANALISI dell'appartamento in VICOLO DI PIETRA PAPA- esposizione facciata EST

SUMMER SOLAR STUDY

L'analisi è effettuata nel giorno del solstizio (21/06)

04:36 05:3606:36

07:3608:3609:36

10:3611:3612:36

I valori registrati tendono ad aumentare dalla parte in basso a sinistra a quella in alto a destra.

Questo perchè data l'esposizione della facciata questa viene illuminata solo nelle prime ora della giornata, oscurandosi invece dopo le 12:30, orario dopo il quale i valori registrati in facciata si annullano.

WINTER STUDY

L'analisi è effettuata nel giorno del solstizio(21/12)

07:3608:3609:36

10:3611:36

Analogamente all'analisi estiva i valori, che sono notevolmente inferiori a causa della posizione del sole molto più bassa rispetto al periodo estivo, aumentano tendenzialmente dal basso a sinistra all'alto a destra, annullandosi dopo le 11:30. Questo a causa dell'esposizione perfettamente orientata a Est.

Il range di variazione dei valori è molto inferiore rispetto a quello della precedente analisi.

SPRING SOLAR STUDY

06:1507:1508:15

09:1510:1511:15

12:15

La variazione dei valori della radiazioni ha un andamento simile a quello estivo, anche se il range tra valore massimo e minimo è evidentemente inferiore poichè in primavera il sole ha un'inclinazione minore rispetto a quella estiva.

FALL SOLAR STUDY

06:5807:5808:58

09:5810:5811:58

In autunno la differenza tra valore massimo e valore minimo è ancora più ridotta della primavera poichè il sole dall'inclinazione massima dell'estate ha ricominciato a diminuire verso quella che sarà la posizione minima in inverno.

L'analisi dei solstizi è importante per comprendere i picchi massimi e minimi di radiazione, ma risulta di fondamentale importanza anche l'analisi stagionale di primavera e autunno, in quanto sono periodi in cui si deve tener conto di una variazione di comportamento energetico nel corso della giornata, ad esempio necessitando di rinfrescare durante il giorno e riscaldare durante la notte. Inoltre mentre il comportamento del sole ai solstizi è analogo e corrispondente, nelle stagioni di primavera e autunno è esattamente inverso, a causa dell'inclinazione del sole che tende ad aumentare in primavera fino a raggiungere la quota massima in estate, mentre ridiminuisce in autunno fino alla minima inclinazione che viene raggiunta l'inverno. Di conseguenza i valori della radiazione percepita tendono ad aumentare in primavera e diminuire in autunno.

ANALISI dell'appartamento in VIA DELLA PIRAMIDE CESTIA-esposizione facciata NORD-OVEST

Dato il diverso orientamento della facciata rispetto al caso precedente l'irraggiamento delle superfici vetrate ha registrato valori differenti poichè tali superfici vengono colpite dal sole in differenti orari della giornata. Quello che si mantiene simile è invece il range tra valore massimo e valore minimo in quasi tutte le differenti analisi stagionali, poichè è un parametro che dipende dall'inclinazione dei raggi solari incidenti sulle facciate,  che essendo legato al particolare periodo dell'anno è analogo nei due casi.

SUMMER SOLAR STUDY

10:3611:3612:36

13:3616:3618:36

19:36

I valori di irraggiamento più elevati vengono registrati tra le ore 13 e le 18 in cui la facciata, con una grande vetrata, viene interamente colpita dal sole. Questa situazione è esattamente opposta a quella del caso precedente in cui la facciata rimane in ombra in tutte le ore del pomeriggio dato l'orientamento a Est.

WINTER SOLAR STUDY

10:3613:3614:36

15:3616:36

Analogamente al caso precedentemente analizzato anche qui l'intervallo di valori in cui oscillano i valori massimo e minimo di irraggiamento solare sono di gran lunga inferiori rispetto al caso estivo. La facciata riceve un irraggiamento diretto e totale solo per poche ore nel pomeriggio(14:00-16:00), mentre nel primo caso le poche ore di pieno soleggiamento della facciata si possono registrare la mattina (07:30-08:30) a causa dell'esposizione inversa dei due alloggi.

SPRING SOLAR STUDY-FALL SOLAR STUDY

11:14(S)-10:58(F)13:14(S)-12:58(F)

15:14(S)-13:58(F)17:14(S)-16:58(F)

18:14(S)-17:58(F)

Per quanto riguarda i valori e l'intervallo tra massimo e minimo vale un confronto simile a quelli fatti precedentemente con il primo caso analizzato, con lo stesso slittamento di orario dalla mattina al pomeriggio dell'irraggiamento della facciata a causa dell'orientamento a Est nel primo caso e a Nord-Ovest nel secondo.

Nell'analisi autunnale e primaverile vi è  inoltre una corrispondenza  di condizioni di irraggiamento che slitta di poco tempo tra la situazione in primavera (orario indicato con S) e in autunno ( orario indicato con F)

ANALISI DEL PROGETTO

Effettuando con la stessa modalità un'analisi solare stagionale sugli edifici di progetto è stato possibile reperire informazioni sulla corretta o errata disposizione delle finestrature e degli elementi ombreggianti, al fine di evitare un eccessivo spreco energetico. A differenza delle precedenti analisi questa ha infatti il valore aggiuntivo di poter essere una raccolta di dati preventiva, in modo tale da poter eventualmente modificare il progetto là dove le scelte già effettuate non risultano in realtà adeguate.

Il progetto prevede l'allineamento di stecche residenziali con i fronti principali orientati S-E e S-O, contenenti alloggi di taglio differente ma tutti con doppio affaccio sui due fronti principali. L'analisi è stata effettuata per comprendere dove dover predisporre gli eventuali elementi ombregianti quali pensiline, aggetti vegetazione, ecc. 

WINTER SOLAR STUDY

S-E 10:30S-E 12:30

S-0 12:30S-O 12:30

SUMMER SOLAR STUDY

S-E 10:30S-E 12:30

S-O 10:30S-O 12:30

Lanalisi qui esposte è stata effettuata su due delle sette stecche residenziali tutte ugualmente orientate, prediligendo l'analisi stagionale estiva e invernale, periodi in cui sono stati registrati i valori massimi e minimi di radiazione solare incidente.