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Simulazione Dinamica per l'Efficienza Energetica

L'efficienza energetica degli edifici è un problema complesso. Coinvolge l'involucro (muri, tetto, porte, finestre...) e il suo isolamento ma anche gli impianti elettrico, di riscaldamento e di condizionamento. Anche l'uso dell'edificio ha la sua importanza: basta pensare al calore generato in una stanza piena di computer per rendersene conto.

Il fatto principale però e che gli elementi dell'edificio s'influenzano tutti tra loro: accendendo il forno si consuma energia elettrica ma si genera anche calore nella casa, quindi il riscaldamento (se è automatizzato bene) ridurrà la sua azione, quindi l'eventuale calore immagazzinato nell'accumulatore di un impianto solare potrà essere usato per altri scopi, e così via.

Sempre più spesso, quando i problemi sono così complicati, i progettisti ricorrono alla simulazione. Usano cioè dei software che calcolano il comportamento dell'edificio a fronte di certe scelte di progetto. Se il calcolatore è veloce, in pochi secondi o al più minuti si può simulare quel che nella realtà dura settimane o mesi, avendo così per esempio la previsione di come si comporterà e quanto consumerà il riscaldamento se si monta questo o quell'isolante e si dispongono gli elementi riscaldanti in questo o i quel modo.

Al Politecnico, e in particolare nella sede di Cremona, l'uso di tecnologie ICT (in questo caso la simulazione) per aiutare l'ingegneria è un tema di grande interesse. In questo periodo a Cremona si sta sviluppando un tipo innovativo di modelli dinamici di simulazione (in parole semplici, un modo "furbo" di fare i conti per calcolare il comportamento dell'edificio) che coniughi precisione e grande velocità di calcolo e che possa simulare insieme il comportamento dell'aria, dell'involucro, degli impianti e degli eventuali sistemi di controllo (per esempio di temperatura e umidità).

La ricerca sta già dando i primi incoraggianti frutti. Si prevede che entro un paio d'anni al massimo sarà possibile simulare interi edifici anche complessi, compresi impianti e controllo, a una velocità ben superiore al tempo reale e con un'accuratezza temporale molto spinta, anche a tratti sotto il secondo se occorre.

Modelli di questo genere renderanno ancora più rapido il lavoro dei progettisti, il che è il principale fine applicativo della ricerca. Si pongono però anche obiettivi più ambiziosi, come inserire i simulatori direttamente nei sistemi di controllo degli edifici. Quando questo sarà possibile, il computer di casa potrà usare le previsioni del simulatore per eseguire con precisione compiti molto evoluti: se è disponibile più di una fonte di energetica potrà pianificare automaticamente quale usare, potrà decidere quando eseguire un'operazione programmata entro una certa scadenza (per esempio un lavaggio programmato "entro domattina") e così via.