Vasari Energy Workflow

“La sostenibilità di un edificio si decide in larga parte nelle prime fasi dei processi di progettazione edilizia, alla base di Project Vasari c’è la volontà di dare una risposta a questa problematica offrendo al mercato soluzioni concrete per affrontarla e superarla. Project Vasari consente a chiunque, non solo agli utenti di Revit, di vedere e sperimentare molti dei benefici derivanti dall’applicazione delle analisi energetiche alle prime fasi di sviluppo concettuale dei progetti architettonici.”

Phil Bernstein, Autodesk vice president of industry relations.

Si tratta di un modellatore stand-alone, che non richiede l’installazione di Autodesk Revit, ma è stato sviluppato con lo stesso linguaggio. Permette quindi di effettuare le prime analisi di un progetto nelle prime fasi della progettazione.
Lo strumento Conceptual Energy Analysis è incluso all’interno di Project Vasari per consentire di convertire in modo automatico un modello concettuale in un modello analitico per l’analisi energetica così da poter raccogliere informazioni sui consumi e costi energetici sin nelle primissime fasi del processo di progettazione.

Vogliamo capire cosa come e quanto influisce ogni scelta all'interno della nostra simulazione, per verificare se l'output di dati che ricaviamo sia effettivamente attendibile, o comunque mostri una precisione apprezzabile. Per fare questo modelleremo 3 tipologie di edifici (stecca, cubo e corte) in tre zone climatiche italiane differenti (nord, centro e sud) e andremo a verificare cosa e quanto varierà nelle nostre analisi.

Ma procediamo con ordine.

Dove

Il parametro più importante di qualunque analisi energetica è sicuramente il DOVE, questa viene effettuata. All'interno di Vasari possiamo definire dove sarà situato il nostro progetto, attraverso un sistema di coordinate, che ci colegherà alla stazione meteo più vicina!

IMPORTANTE: bisogna stare molto attenti a quale stazione ci agganciamo, specialmente in luoghi con grandi dislivelli: se il nostro edificio sorge in una vallata e la stazione meteo è sulla cima di una montagna i nostri dati di partenza non saranno molto validi.

L'Autodesk Climate Server, una rete di rilevamento climatico si basa su 3 metodologie:

• Virtual wheather station: il sistema di staizoni meteo virtuali di Green Building Studio, basato su elaborazioni di dati meteorologici. Elaborate dal NOAA.
• Physical wheather station: basato su stazioni meteorologiche reali.
• Historical data: una banca dati dello storico meteo del luogo.

Nel nostro esempio sceglieremo 3 locali climaticamente diverse  (all'interno comunque della fascia climatica temperata-mediterranea):

• Casteldarne (BZ)
• Roma (RM)
• Altolia (ME)

E scegliamo le rispettive stazioni meteo.

Cosa

Stabilita la localizzazione, dobbiamo decidere la forma del nostro edificio! Poichè vasari è un software di analisi PRELIMINARE, ci viene molto utile nel caso si debba scegliere la forma migliore del nostro edificio in funzione della strategia bioclimatica. Questo perchè edifici di forme diverse, a parità di isolamento, volume ecc, hanno comportametni diversi. Questo è legato a un discorso sulla superficie disperdente, disporso che viene spiegato molto bene in questa tesi .

Per il nostro lavoro utilizzeremo 3 tipologie di edificio con pari volume:

• Stecca
• Cubo
• Corte

Tutti e tre sono tipologie molto omuni di edifici, forse il cubo non tanto, ma va bene uguale.

La teoria ci dice che un edificio a cubo risulta più efficiente nei climi freddi, dove le dipersioni termiche sono ridotte al minimo. Mentre un edificio a corte in climi caldi,  un edificio a corte risulta vantaggioso poichè a fronte di uno svantaggio nel periodo invernale, attraverso la ventilazione naturale ha un guadagno in regime estivo. Tutto questo perchè bisogna sempre valutare se:

Consumo di più per riscaldare o per raffreddare?

Questo è un concetto di estrema importanza, poichè Vasari genera una stima stima dei consumi che avrà il nostro edificio. Ora dobbiamo solo capire come e se è in grado di apprezzare le variazioni di forma che daremo al nostro edificio.

Vasari è in grado attraverso la sua analisi energetica di fornire:

• Stima delle emissioni di anidride carbonica (CO2) legate a quasi ogni aspetto dell'edificio, comprese le emissioni di CO2 della rete elettrica regionale per tipo di combustibile utilizzato.
• Analisi del potenziale della ventilazione naturale per la gestione del carico di raffrescamento dell'edificio su base oraria
• Stima del numero di ore nelle quali si può utilizzare l'aria esterna per il raffrescamento dell’edificio e valutazione della necessità di sistemi di condizionamento forzato
• Stima del carico richiesto per il condizionamento forzato
• Stima del fabbisogno idrico in base al tipo di edificio e al numero di occupanti
• Valutazione di misure per la riduzione del consumo idrico

Come sappiamo per svolgere queste analisi Vasari utilizza il sistema Autodesk 360 Energy Analysis, un sistema di elaborazione in cloud su cui l'Autodesk sta spingendo molto negli ultimi anni.

Ma cosa intendiamo esattamente per Energy Analysis? basta andare nella directory  DOEs Building Energy Software Tools Directory per trovare decine di software legati alle analisi energetiche. Tuttavia spesso i software sono stati realizzati per un particolare utenza o fascia di mercato o parte del mondo (90% sono fatti per paesi anglossassoni). Tuttavia il sistema di analisi dell'autodesk come il sistema di rendering ecc. è basato su un MOTORE comune ad altri software ossia il DOE2.2. Un algoritmo di calcolo creato da Lawrence Berkeley National Laboratory, James J. Hirsch & Associates, U.S. Department of Energy e l'Electric Power Research Institute. Basato sul DOE2.1 del 1994 è una sua diretta evoluzione dove viene incrementato la capicità di calcolo generale in relazione agli impianti alle superfici disperdenti e ai dati climatici.

Questo motore risulta leggermente meno accurato del più noto EnergyPlus (sempre sviluppato dal dip. dell'energia degli Stti Uniti) ma ha un notevole vantaggio in termini di velocità di elaborazione ed interattività. Cosa comporta questo? E' sicuramente lo strumento più adatto in un analisi preliminare dove molte cose non sono definite e le variazioni anche significative del progetto sono molto frequenti.

Ma vediamo come Vasari sfrutta questo motore per l'analisi energetica:

• L'edificio è discretizzato per zone termiche, che scambiano calore tra loro e con l'esterno.
• I dati climatici sono inviati su base oraria, specialmente temperature, velocità del vento, umidità e irraggiamento.
• Attraverso il "calcolo agli elementi finiti" il calore viene scambiato per convezione, conduzione e irragiamento.

Quanto e' accurato?

Questa è il problema principale. Durante una lezione AU2012 Ian Molly spiega come esistono 2 tipi di accuratezza: l'accuratezza di calcolo e l'accuratezza di informazioni. Per quanto riguarda il calcolo gli esperimenti mostrano una precisione del +/- 5%, il che è senza dubbio notevole, ma per avere un alto livello di precisione dobbiamo avere informazioni di base precise. Vige sempre la logica del GARBAGE IN GARBAGE OUT!

Attraverso questo schema sempre dell'AU2012, vediamo come gran parte dei dati necessari per l'analisi energetica derivino da operazioni che possiano conoscere con una buona precisione. Ovviamente tutte le parti che derivano dalla progettazione invece, molto difficilmente saranno definite fino alla fine del processo.

L'analisi energetica quindi non è una scienza esatta, lo scopo di Vasari per l'appunto non è quello di darci risultati esatti, ma quello di guidarci nella progettazine prelimanare nella scelta della forma e dei materiali.

Dopo questa lunga ma indispensabile digressione, vediamo cosa risucimo a verificare noi.

Confronto

Come detto in precedenzo cominceremo modellando 3 edifici di forma differente ma di pari volume: