Caso studio sul BIM: l’analisi termica del patrimonio edilizio esistente

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Dall’Università Vanvitelli un interessante caso studio sull’utilizzo del BIM per l’analisi del comportamento termico degli edifici esistenti

L’Università della Campania “L. Vanvitelli” di Aversa ha reso disponibile una pubblicazione dal titolo:“Strumenti BIM per l’analisi termica del patrimonio edificato esistente”.

A partire da un rilievo condotto con strumenti tradizionali, è stato costruito il modello digitale di un edificio esistente del quale è stato poi determinato il comportamento termico, gestendo l’intero procedimento di restituzione del modello ed analisi energetica con strumenti e procedure BIM.

Modello BIM as built dell’edificio georeferenziato - analisi termica

Modello BIM realizzato con TerMus BIM dell’edificio oggetto del caso studio

L’edilizia, il consumo di energia e gli strumenti BIM

L’edilizia rappresenta il settore industriale che assorbe la maggior quantità di energia per questo, in un’ottica di tutela ambientale e di sostenibilità economica, l’efficientamento energetico degli edifici rappresenta una delle principali sfide del settore.

Diventa così di primaria importanza rinnovare il parco edilizio nazionale in gran parte edificato antecedentemente alla prima legge che introduceva i criteri per il risparmio energetico.

A tale scopo diventa indispensabile avere una corretta valutazione energetica, ciò è legato principalmente alla corretta conoscenza dell’edificato.

Per tale motivo si impone la necessità di disporre di modelli digitali, semanticamente arricchiti, degli edifici esistenti: il Building Information Modeling (BIM) può fornire così un utile supporto da utilizzare per l’analisi del comportamento termico degli edifici esistenti.

L’Heritage BIM – HBIM

Con HBIM si indica l’applicazione dei processi BIM alla modellazione degli organismi edilizi esistenti, tanto monumentali quanto residenziali, per la creazione di modelli del costruito. Ciò appare indispensabile non solo per la loro restituzione digitale e geometrica, ma anche per la creazione di modelli che possano contenere e gestire tante altre informazioni (termiche, strutturali, impiantistiche,ecc.).

Questi modelli, che possono riguardare tutte le componenti del progetto, dal bullone all’intero sistema di copertura, comprendono quindi oltre alle informazioni tipicamente geometriche, anche tutta una serie di altre proprietà (basti pensare ai materiali) che descrivono e identificano nel dettaglio il singolo componente edilizio.

Gli oggetti che compongo un modello BIM vengono infatti detti “oggetti parametrici”, cioè hanno dei valori modificabili secondo parametri ben determinati e quindi adattabili al caso specifico, il che li rende utilizzabili, previe opportune modifiche, anche per edifici affini, creando in questo modo un utile database.

 

Il caso studio sul BIM applicato all’analisi termica

Il caso studio selezionato per l’analisi energetica è un edificio sito nel comune di Frattaminore, nella città metropolitana di Napoli. L’edificio, ultimato nel febbraio del 2006, si trova in una zona residenziale di espansione di recente costruzione.

Si tratta di un edificio in linea composto da un piano seminterrato adibito a garage e depositi, un piano terra destinato ad attività commerciali, nello specifico un bar, e quattro piani in elevazione con due appartamenti per piano. La struttura portante è in cemento armato, con murature di tamponamento spesse 30 cm in laterizi leggeri isolati e tramezzature interne realizzate con laterizi simili, di spessore 10 cm.

TerMus BIM caso studio

L’edificio oggetto del caso studio

Materiali e metodi

Per effettuare l’analisi termica, e valutare quindi l’efficienza energetica dell’edificio preso in esame, si è scelto di avvalersi del software TerMus BIM di ACCA Software, per la sua completezza e l’interfaccia user-friendly.

Il primo passo per poter condurre la verifica energetica del caso studio con strumenti BIM è stato costruire un modello quanto più prossimo all’edificio reale, in modo da ottenere risultati quanto più possibile veridici e affidabili.

A valle della fase di rilievo è stato costruito il modello BIM georeferenziato dell’edificio a partire dagli elaborati disponibili.

In particolare, le piante sono state importate in TerMus BIM e aggiornate in base ai dati acquisiti durante la campagna di rilievo in situ. L’impiego del BIM ha consentito di integrare nel modello anche tutte le informazioni non metriche (materiali, componenti tecnologici, caratteristiche costruttive, ecc.) ottenute con i rilievi, nella forma di meta-dati, ovvero attributi disponibili all’interno delle schede relative ai singoli componenti edilizi.

 

TerMus BIM - modello del caso studio - analisi termica

TerMus BIM – Particolare di una porta-finestra nel modello BIM (a sinistra) ed in in pianta (a centro), cui è associata la scheda dei materiali (a destra)

Il software ha inoltre consentito di inserire all’interno del modello anche gli ingombri degli edifici circostanti (utili nel calcolo dell’ombreggiatura e degli apporti solari) che, insieme ai meta-dati e i dati impiantistici vengono utilizzati per l’analisi termica.

Si è proceduto quindi con il calcolo della prestazione energetica dell’edificio, condotta in conformità alla norma UNI 10349:2016.

Tale valutazione è stata condotta sia per l’intero edificio che per le unità immobiliari prese singolarmente, in maniera da valutare le differenze in relazione ai diversi componenti impiantistici e all’esposizione solare. Per le certificazioni delle singole unità, tutti gli ambienti di confine sono stati modellati come “ambienti di confine climatizzati”, in modo da tener conto dell’interazione dell’unità  considerata con i volumi circostanti.

I risultati dello studio sull’analisi termica

Il caso studio ha dimostrato che è possibile ottenere un modello BIM affidabile ed integrato che, in maniera chiara ed intuitiva, consenta di gestire in modo coordinato i vari subsistemi quali ad esempio “struttura” e “impianto”.

Inoltre il modello BIM evidenzia le caratteristiche costruttive e prestazionali dei singoli elementi tecnologici, come ad esempio al piano terra, dove la presenza della serra solare antistante il locale bar costituisce un importante elemento di riduzione del fabbisogno energetico per il riscaldamento dello stabile.

Analogamente la possibilità offerta dalla modellazione BIM di considerare tutti gli elementi di arredo esterno, quali alberature, tettorie e così via, ha consentito di valutare in maniera più precisa il fabbisogno energetico dato che, in modo automatico, ha permesso di acquisire i livelli di ombreggiatura e di esposizione.

Modello BIM as built dell’edificio georeferenziato - analisi termica

Modello realizzato con TerMus BIM dell’edificio georeferenziato

Dall’analisi effettuata, la performance invernale e quella estiva risultano cattive in tutta la casistica analizzata; solo il bar raggiunge, nella sola stagione estiva, livelli di consumi energetici accettabili per garantire il comfort utente. In questo modo è possibile individuare facilmente le modalità di intervento più efficaci.

Tale analisi rappresenterà senza dubbio uno scenario più veritiero rispetto a quello calcolato in maniera standardizzata e costituirà un utile strumento per valutare se sia possibile e conveniente legare la certificazione energetica al comportamento degli occupanti.

 

Clicca qui per scaricare lo studio completo condotto dall’Università Vanvitelli

 

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