Programma di pianificazione e simulazione per l’utilizzo di materiali a cambio di fase (PCM)
Cronologia
Il programma PCM express è stato creato in connessione con il progetto di ricerca “Sviluppo di un programma di pianificazione e simulazione di facile utilizzo nel progetto associato ‘Aktive PCM-Speichersysteme für Gebäude PCM-Aktiv (sistemi attivi PCM per edifici PCM attivi PCM)’ “, effettuato in collaborazione con l’istituto Fraunhofer per la tecnologia solare (ISE) a Freiburg e con partner del settore industriale. Ringraziamo BMWi, che ci ha permesso di eseguire i lavori, con le sovvenzioni FKZ 0327370S e 0327370F-K, e il sostenitore del progetto Jülich per il supporto concessoci.
La concezione
PCM express è un programma di pianificazione e simulazione per edifici con materiali a cambio di fase (PCM). Intende essere uno strumento di supporto per architetti e progettisti in fase di pianificazione, agevolando le decisioni per il dimensionamento del sistema e accelerando così l’introduzione sul mercato delle soluzioni PCM.
Il PCM express permette agli utenti di definire in modo semplice un sistema PCM. Il processo comprende sia l’utilizzo di costruzioni di pareti con prodotti PCM, sia modifiche dell’impiantistica relativa. Si vuole dare un particolare sostengo alle soluzioni a bassa exergia (low-exergy), sotto forma di componenti edili attivati (riscaldamento a pannelli radianti superfici, superfici refrigeranti) e a tecnologie refrigeranti che permettano un buon risparmio energetico. L’utilizzo del PCM trova riscontro, in base alle condizioni effettive, in un maggior comfort (edifici privati con esigenze wellness) o in applicazioni efficaci dal punto di vista economico (edifici addetti ad ufficio). Entrambe le strategie vengono supportate dal programma da un’apposita guida utente con profili utente predefiniti e presentazioni dei risultati adeguati all’applicazione.
Utilizzo del PCM
Grazie all’utilizzo del PCM è possibile ridurre o impedire il surriscaldamento di un locale per la giornata. Il carico frigorigeno viene spostato dalle elevate temperature diurne al periodo notturno, diminuendo i picchi operativi dei dispositivi refrigeranti. Ciò permette di utilizzare sistemi refrigeranti che sfruttino sistemi naturali di riduzione della temperatura (aria notturna, suolo).
Per la rigenerazione del PCM si hanno diverse possibilità: ventilazione manuale a finestra effettuata dall’utente, ventilazione automatizzata con aria notturna estiva in caso sia presente un impianto di ventilazione, o raffreddamento degli strati PCM mediante feltri integrati negli strati e raffreddati ad acqua (attivazione delle superfici).
Modulo di calcolo ed algoritmi
Il PCM express è dotato di un modulo di calcolo basato sui componenti con intervalli temporali inferiori ai sei minuti. Il programma elabora record meteorologici provenienti da tutta Europa relativi ad irradiazione e temperatura con risoluzione di un’ora, record che vengono valutati per il riscaldamento, la refrigerazione e per modelli di locali. La refrigerazione può avvenire mediante aria di alimentazione raffreddata e tramite superfici di refrigerazione. I dispositivi di generazione potrebbero essere: impianti a compressore frigorifero, sonde geotermiche, collettori geotermici e centrali di raffreddamento. Il riscaldamento può avvenire mediante radiatori e riscaldamento a pannelli radianti.
I parametri del locale
Si possono riunire fino a tre locali in un insieme di locali. Tra tali locali avviene uno scambio di calore attraverso le pareti. Per i locali vengono richiesti la geometria del locale, i guadagni termici interni e lo scambio d’aria. Per le pareti va selezionata la struttura costruttiva e si definiscono le finestre. Per il sistema PCM si definiscono autonomamente gli elementi costruttivi a parete, pertanto li si può differenziare secondo materiali e attivazione della superficie. I locali e gli strati degli elementi costruttivi a parete vengono rappresentati in un modello a nodi. Per la capacità degli strati PCM si utilizzano linee caratteristiche dipendenti dalla temperatura (in accordo al marchio di qualità RAL per PCM).
Il calcolo del rendimento economico
Gli algoritmi del calcolo del rendimento economico si basano sulle prescrizioni previste dalla norma VDI (associazione degli ingegneri tedeschi) 2067. L’obiettivo delle valutazioni economiche consiste nel giustificare i costi aggiuntivi degli investimenti per un sistema PCM rispetto al sistema di riferimento, grazie alla riduzione dei costi di esercizio e dei consumi.
I risultati
Als Ergebnispräsentation werden Projektberichte für den Kunden und für den Planer sowie aussagekräftige Grafiken zum Vergleich der Systeme angeboten:
- Come presentazione dei risultati sono offerte relazioni di progetto per clienti e progettisti e grafici esemplificativi per la comparazione dei sistemi:
• Temperature ambiente operative applicate alla temperatura esterna scalare, in accordo ad EN 15251
• Distribuzione della frequenza delle temperature ambiente
• Decorsi giornalieri con i massimi effetti PCM
• Energia termica e di refrigerazione
• Valutazione efficace per il calcolo del rendimento economico
• Rapporto sulla presentazione al cliente con dati fulcro e risultati
• Rapporto sulla documentazione oggettiva di tutte le prescrizioni e di tutti i risultati -
