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2 - arch. Tersigni_Strumenti informatici di supporto alla progettazione

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STRUMENTI INFORMATICI DI SUPPORTO ALLA PROGETTAZIONE
arch PhD Enza Tersigni
La questione ambientale: il nuovo paradigma ecologico| prof.ssa D’Ambrosio| a.a. 2014-2015
MASTER II LIVELLO Progettazione e riqualificazione architettonica, urbana e ambientale con l’utilizzo di tecnologie innovative
L’Information and Communication Technology
(ICT) ha modificato radicalmente negli ultimi
decenni il modo di lavorare, di produrre
documenti e di scambiare informazioni. In
termini di prassi produttive e di qualità del
progetto, le ICT, se sfruttate nelle loro
potenzialità e non come mero sostituto
elettronico degli strumenti comuni, possono
avere conseguenze importanti:
→ approfondimento progettuale: strumenti
di calcolo, visualizzazione e analisi sempre
più potenti e semplificati nell'uso permettono
di migliorare il processo decisionale;
→ lavoro collaborativo: gli strumenti ICT
favoriscono l'integrazione nel stesso progetto
di diverse competenze specializzate;
→ comunicazione delle informazioni: le
nuove tecnologie contribuiscono a migliorare
la comunicazione delle informazioni, sia nella
fase di progetto, sia per le successive fasi del
processo edilizio.
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
San Li Tun, Bejing, China, Team: Kengo Kuma and Associates,
Arup & Partners Hong Kong Ltd, PB China Engineering (HK),
Xinxing Baoxin Construction Co.
arch PhD Enza Tersigni
I
software
di
simulazione
del
comportamento energetico, una volta creato
un ‘prototipo virtuale’ dell’edifico dotato di
similarità comportamentale e prestazionale
rispetto all’esistente, consentono di “verificare
a priori, cioè prima della costruzione
materiale, i tratti essenziali della capacità di
funzionare degli interventi secondo i requisiti
di qualità attesi, attraverso la simulazione dei
principali componenti e sistemi assemblati
nell’oggetto architettonico, ma soprattutto
della loro integrazione nell’insieme organico e
armonico che formano gli edifici” (E. Arlati).
Le simulazioni sono generalmente iterative: si
sviluppa un modello, si eseguono varie
analisi, si apportano le modifiche
evidenziate come necessarie dai risultati, si
revisiona il modello e si prosegue con
l’iterazione fino a che non si raggiungono un
adeguato livello di comprensione e i requisiti
prestabiliti.
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
Il grafico compara l’esito di simulazioni energetiche rispetto a
differenti livelli di dettaglio del modello dell’edificio (fonte:
Autodesk, Creating Models for Performance Analysis on
Existing Buildings).
arch PhD Enza Tersigni
Modelli di progettazione concettuale e calcolo dei livelli
da destinare ad appartamenti, studio annuale della
radiazione solare, studio delle ombre in Ecotect Analysis,
analisi delle esigenze per riscaldamento e raffrescamento
in Revit MEP.
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
arch PhD Enza Tersigni
Software di simulazione in regime dinamico e stazionario
Fra i software di simulazione del
comportamento
energetico
possiamo
distinguere gli strumenti di valutazione in
regime dinamico da quelli in regime
stazionario.
I primi utilizzano algoritmi complessi e
permettono un’analisi più realistica e
completa valutando nel dettaglio la risposta
dell’involucro edilizio sollecitato da vari
fattori esterni quali: la temperatura esterna,
la radiazione solare, la ventilazione naturale,
il comportamento degli occupanti, l’impianto
di climatizzazione.
Gli strumenti di controllo effettuati in regime
stazionario consentono invece di indagare
solo parzialmente le reali prestazioni di un
edificio perché partono dall’assunto che la
variazione periodica delle temperature e il
contributo della radiazione solare possono
essere trascurati, utilizzando dati climatici
aggregati.
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
arch PhD Enza Tersigni
Software di simulazione in regime dinamico e stazionario
Fra gli strumenti di controllo effettuati in
regime
stazionario
possono
essere
ulteriormente distinti i software per il
controllo specifico da quelli per il controllo
globale.
I primi non prevedono una valutazione del
quadro ambientale globale dell’edificio, ma
possono analizzare e valutare in che modo
influiscono le diverse tecniche e i sistemi
introdotti nell’edificio, nelle differenti
condizioni al contorno.
Gli strumenti di controllo globale si basano
generalmente su codici dettagliati di
simulazione, integrando procedure di calcolo
che descrivono quasi tutti i più significativi
fenomeni di trasferimento del calore e
forniscono informazioni sul comportamento
termodinamico sia di singoli componenti che
dell’intero edificio.
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
arch PhD Enza Tersigni
IAAC - Institute for Advanced Architecture of Catalonia, Master in Advanced Architecture, Energy and Environmental design
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
arch PhD Enza Tersigni
IAAC - Institute for Advanced Architecture of Catalonia, Master in Advanced Architecture, Energy and Environmental design
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
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Strumenti informatici di supporto alla progettazione
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IAAC - Institute for Advanced Architecture of Catalonia, Master in Advanced Architecture, Energy and Environmental design
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AUTODESK ECOTECT ANALYSIS
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Ecotect Analysis è uno strumento di analisi
energetica valido dalla fase concettuale alla
definizione dei dettagli; il software è in
grado di fornire un’ampia gamma di
funzionalità per la simulazione e l’analisi
energetica finalizzata al miglioramento delle
prestazioni energetiche di edifici esistenti e
di nuove costruzioni.
Il software contiene strumenti per l’analisi
energetica, idrica e delle emissioni di CO2
on-line integrata con strumenti che
consentono di visualizzare e simulare le
prestazioni degli edifici nel loro contesto
ambientale.
Daylighting Analisys
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
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Autodesk Ecotect Analisys è disponibile per gli studenti in download gratuito e prova per 3 anni sul sito
http://www.autodesk.com/education/free-software
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Tutorials Autodesk Ecotect Fundamentals - Building Design di Autodesk Sustainability Workshop disponibili sul sito
https://www.youtube.com/playlist?list=PLU-TfPimPH1QIDpzTZh58pMqYrWk1-NVI
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Analisi energetica dell’intero edificio: calcolo del
consumo di energia e delle relative emissioni di CO2
su base annua, mensile, giornaliera e oraria,
utilizzando un database globale di informazioni
meteo.
Prestazioni termiche: calcolo dei carichi di
riscaldamento e raffrescamento su modelli di analisi
che valutano gli effetti derivanti da fattori di
occupazione e guadagni interni.
Valutazione dell’impiego idrico e relativi costi:
stima dell’impiego idrico all’interno e all’esterno
dell’edificio.
Irraggiamento
solare:
visualizzazione
dell’
irraggiamento solare incidente su vetrate e superfici,
in qualunque periodo dell’anno.
Illuminazione con luce diurna: calcolo dei fattori
diurni e dei livelli di illuminamento in qualunque
punto del modello.
Ombre e riflessioni: visualizzazione della posizione
e del percorso del sole relativi al modello per
qualsiasi data, orario e ubicazione.
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Solar Access Analisys
Insolation Analisys
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Dati climatici che è possibile visualizzare, analizzare ed editare all’interno del Weather Tool di Ecotect
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Diagramma stereografico semplice e con la
sovrapposizione delle temperature in °C annuali (dal
menu Tool > Run the Weather Tool > Solar position).
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ROSA DEI VENTI ANNUALE
ROSA DEI VENTI MENSILE
Analisi dell’irraggiamento solare incidente sulla superficie in kWh/m2
Strumenti informatici di supporto alla progettazione
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Elaborazione del diagramma che
individua l’orientamento ottimale di un
edificio (optimum orientation) rispetto
all’irraggimaneto solare nei tre mesi più
freddi (in blu) e nei tre più caldi (in rosso)
e durante l’intero anno (in verde).
L’orientamento ottimale viene individuato
dalla freccia gialla compromise.
Progettare con il sole
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Diagramma Psicrometrico, rappresentazione grafica della proprietà termodinamiche dell’aria umida.
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ROSA DEI VENTI ANNUALE
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ROSA DEI VENTI MENSILE
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ROSA DEI VENTI GIORNALIERA
Diagrammi della frequenza e velocità dei venti provenienti: la scala
radiale rappresenta la velocità del vento mentre i segmenti colorati
di ogni raggio rappresentano le ore (fonte: Omena House, arch.
Danny Forster, diagrammi elaborati da Kiel Moe).
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Analisi delle condizioni climatiche (temperatura, umidità relativa, velocità del vento, radiazione solare diretta e diffusa,
nuvolosità e copertura del cielo, ecc.) .
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Analisi settimanale della media delle temperature in °C (rispetto alla settimana dell’anno e all’ora del giorno).
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Analisi settimanale della percentuale di umidità relativa (rispetto alla settimana dell’anno e all’ora del giorno).
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Analisi settimanale della velocità del vento in kW/h (rispetto alla settimana dell’anno e all’ora del giorno).
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Vista complessiva delle analisi settimanali delle grandezze climatiche disponibile in Ecotect.
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Analisi mensile di diverse grandezze climatiche.
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Simulazione analisi energetiche per il rione IACP
"Massimo D'Azeglio" di Luigi Cosenza a Barra (NA).
Creazione del modello semplificato in Rhinoceros ed
esportazione del modello in Ecotect Analisys.
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N.B. Prima di procedere alle simulazioni è necessario
caricare il file contenente i dati climatici della zona
in Load Weather File (il file è scaricabile dal sito
http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus
/weatherdata_about.cfm e convertibile direttamente
in Ecotect Analisys).
Analisi del soleggiamento (Daylighting Analysis) nel solstizio estivo e nel solstizio invernale (fascia oraria 10:00 - 17:00).
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Analisi dell’irraggiamento solare incidente sulla superficie (Insolation Analisys) nel solstizio estivo.
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N.B. Ecotect lavora in mm quindi in scale objects by inserire un fattore di
scala per ottenere un modello in cui 1unità=1mm.
Selezionare tutti i layer e nella sezione Zone assegnare By Item Name.
Per assegnare materiali specifici selezionare un layer e scegliere nella
sezione Material, Select Material e scegliere nell’elenco.
Creazione in Rhinoceros del modello semplificato di un piano tipo del rione IACP "Massimo D'Azeglio" di Luigi Cosenza
a Barra (NA) e importazione del modello in Ecotect Analisys.
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Analisi
del
soleggiamento
(Daylighting Analysis) nel solstizio
estivo e nel solstizio invernale
(fascia oraria 10:00-17:00).
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Analisi dell’irraggiamento solare incidente sulla
superficie di un appartamento tipo (Insolation Analisys)
nel solstizio estivo.
A destra vista dall’interno dell’appartamento delle
zone maggiormente irraggiate.
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Elaborazione del diagramma stereografico che
consente di individuare i periodi dell’anno in cui una
superficie resta in ombra.
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Lo studio delle ombre portate sulle superfici degli edifici da parte di terrazze, aggetti, edifici contigui, consente di
definire soluzioni atte a ridurre il carico radiante della porzione di superficie investita dall’ombra.
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Lo strumento Shading Design Wizard consente di calcolare il
sistema di ombreggiamento più efficace per le superfici vetrate.
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Average daily summer insolation 3157 Wh/m2
Average daily summer insolation 689 Wh/m2
Analisi dell’irraggiamento solare incidente sulla superficie delle finestre: riduzione del 78% della radiazione solare
diretta sul fronte est (fonte: Mario Cucinella Architects, 3M headquarters, Milano).
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Settaggio dei materiali con relative stratificazioni e caratteristiche (spessore, trasmittanza, colore, ecc.) per il calcolo di analisi
specifiche come la radiazione assorbita o trasmessa e il comfort termico degli spazi.
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Analisi del comfort termico all’interno di uno spazio: dal menu Calculations > Spatial Comfort
(fonte: http://wiki.naturalfrequency.com/).
Mean Radiant Temp
Predicted Mean Vote
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Percent Dissatisfaction
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WinAir per Ecotect: interfaccia del plug-in e visualizzazione dei
risultati.
N.B. È possibile scaricare WinAir il plug-in di
Ecotect per le analisi CFD sul sito:
http://www.proxyarch.com/wiki/index.php?ti
tle=Computational_Fluid_Dynamics
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Cell Temperature
Flow Vectors
Computational Fluid Dynamic (CFD) attraverso
WinAir in Ecotect
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ECOTECT TUTORIALS DI RIFERIMENTO
http://wiki.naturalfrequency.com/
http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/buildings/ecotect-fundamentals-videos
http://wewanttolearn.wordpress.com/2011/10/12/computational-fluid-dynamic-cfd-usingwinair-for-ecotect/
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GRAZIE PER L’ATTENZIONE
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