Modellazione e simulazione termoenergetica dinamica di coperture verdi

I vantaggi di tipo ambientale ed energetico conseguenti all’inverdimento pensile dei tetti sono numerosi e la tecnologia è in rapida diffusione, allo stesso tempo non è ben sviluppata una modellistica previsionale dei flussi energetici sulla copertura. Il presente di lavoro di tesi fornisce uno strumento innovativo per la modellazione delle coperture verdi estensive e la stima delle prestazioni termiche dinamiche ai fini della valutazione del potenziale di risparmio energetico. A differenza dei modelli di simulazione dinamica degli edifici, che trattano gli effetti del tetto verde attraverso metodi numerici quasi stazionari, la copertura è trattata come una lastra multistrato monodimensionale soggetta a condizioni al contorno dipendenti dal tempo espresse sotto forma di serie di Fourier; mediante un metodo basato sulla trasformata di Laplace è ottenuta la soluzione analitica dinamica che consente di determinare la distribuzione di temperatura all’interno della struttura. La forzante esterna del problema di trasmissione del calore è la temperatura operativa sole-aria, calcolata a partire dai dati climatici della località in esame e in modo tale da considerare anche effetti energetici di evapotraspirazione tipici delle coperture verdi. La quota evapotraspirativa è calcolata in modo analitico, ed è riferibile anche a bilanci idrici volti a determinare le caratteristiche di isolamento termico del substrato colturale in funzione del contenuto d’acqua nel suolo. Sono riassunte infatti anche metodologie per la definizione delle caratteristiche termodinamiche degli elementi costituenti la copertura, inclusi i substrati colturali e gli elementi filtranti e drenanti. Il modello è implementato in ambiente MATLAB e dopo opportuni test che hanno verificato l’efficienza computazionale del metodo analitico, è stato validato attraverso la riproduzione di risultati disponibili in letteratura, relativi a dati sperimentali della distribuzione di temperatura all’interno di coperture piane verdi. È stato utilizzato per confrontare, attraverso simulazioni, le prestazioni di due coperture verdi dotate di stratigrafie diverse con quelle di coperture tradizionali sia preesistenti, sia di nuova costruzione, relative a una regione del nord Italia e a una del sud; il modello è adattabile infatti facilmente anche alla descrizione dinamica di coperture non inverdite. Le simulazioni hanno restituito ottimi risultati relativi al risparmio energetico, con notevoli vantaggi ottenibili nei periodi estivi