Health, wellness and Indoor Environmental Quality Laboratory - H-IEQ

Traettoria Tecnologica

Il progetto di un laboratorio per l’analisi ed il controllo della qualità dell’ambiente interno e dei consumi energetici in rapporto all’utilizzo di componenti innovativi di involucro, di impianto e di regolazione sarà di supporto allo sviluppo delle linee strategiche di ricerca delineate nel SET-Plan Europeo e nelle Strategie Energetiche Nazionali (SEN) per quanto attiene due macrosettori:

• Energy efficiency in buildings. SET-Plan Action 5: new materials and technologies for buildings
• Consumers in the energy system. SET-Plan Action 3: new technologies and services for consumers

Inoltre le caratteristiche del laboratorio consentiranno di rafforzare l’approccio olistico alla ricerca sul tema dell’efficienza energetica degli edifici, integrando aspetti termici, illuminotecnici, acustici, di controllo e di analisi del comportamento degli utenti e di sviluppare una ricerca user-centered.
In questo senso saranno anche possibili ricerche interdisciplinari nel campo dell’Health, Demographic Change and Wellbeing, in particolare per quanto attiene il ruolo dell’IEQ su salute e benessere in luoghi di vita e lavoro. In prospettiva questo laboratorio potrà inoltre diventare un elemento fondamentale per condurre attività didattica per gli insegnamenti della FTA nei corsi di Ingegneria (Edile, Energetica, Civile) e di Architettura.

Descrizione dell'attività

Il progetto ha l’obiettivo di allestire uno spazio-laboratorio in DENERG per la ricerca sulla Indoor Environmental Quality IEQ (comfort visivo, termico, acustico, e qualità dell’aria) e sull’efficienza energetica per la climatizzazione e illuminazione in un ambiente controllato, dotato di soluzioni innovative per la modulazione attiva e passiva delle condizioni ambientali (componenti opachi e trasparenti, sistemi schermanti, sistemi di climatizzazione, di illuminazione e di controllo). Questa proposta è mirata a realizzare un laboratorio “scalabile”, con un orizzonte di programmazione e sviluppo sul medio/lungo periodo (partendo dalla presente richiesta di finanziamento ed avendo in previsioni di effettuare ulteriori e
successivi investimenti futuri).
Nel laboratorio si prevede di realizzare un monitoraggio delle grandezze ambientali che concorrono alla IEQ, delle grandezze caratterizzanti il funzionamento dei sistemi impiantistici e di involucro, nonché dei consumi energetici dei sistemi di riscaldamento/raffrescamento e di illuminazione. In parallelo sarà possibile svolgere indagini soggettive e di caratterizzazione del comportamento degli occupanti ed analisi sulle ricadute delle condizioni ambientali su salute e benessere psico-fisico degli utenti.
La regolazione dei sistemi meccanici e di involucro sarà essa stessa oggetto di ricerca e prevedrà l’uso di sistemi di controllo innovativo MPC (Model Predictive Control), che consentono, sulla base della previsione delle forzanti (radiazione solare, temperatura esterna, ecc.) e dei requisiti ambientali, di ottimizzare le potenzialità adattative di componenti e/o impianti sulla base di definite funzioni obiettivo.
Queste potenzialità previsionali e di gestione energetica in esercizio assumono particolare rilevanza per la crescente necessità di flessibilità energetica degli edifici e di implementazione di strategie di Demand Side Management (DSM).

Risultati attesi

Si prevede di definire il progetto esecutivo del laboratorio, realizzare e collaudare l’ambiente di prova (struttura fisica) e di equipaggiarlo con alcuni dei sistemi impiantistici. Parte del budget sarà inoltre destinato a strumentare l’ambiente con alcuni sensori per la misura della qualità dell’ambiente interno (su questo fronte si farà sinergia con l’attuale dotazione misuristica che il gruppo TEBE vanta nel settore dell’IEQ e dell’efficienza energetica degli edifici).
I principali risultati attesi a più lungo termine sono:

• valutazione delle prestazioni ambientali ed energetiche di componenti di involucro opachi e trasparenti, di componenti impiantistici e di soluzioni di controllo per l’efficienza energetica e la qualità ambientale degli edifici (analisi oggettive e soggettive)
• valutazione delle condizioni di esposizione a stimoli fisici influenti sul benessere e la salute degli occupanti
• analisi e caratterizzazione del comportamento dell’utenza rispetto all’interazione con i componenti di involucro e di impianto oggetto di studio e sviluppo di modelli descrittivi
• validazione e valutazione dell’impatto derivante dall’implementazione di algoritmi di controllo predittivo sviluppati ad hoc per ottenere il miglior compromesso fra consumi energetici e di IEQ degli utenti
• studi congiunti su aspetti termici, visivi, acustici ed energetici

Parole chiave

1. Laboratorio per l’analisi e il controllo della qualità dell’ambiente interno IEQ
2. Effetto della IEQ sul benessere e sulla salute degli occupanti
3. Componenti di involucro e impianti innovativi per la climatizzazione, l’illuminazione e l’acustica
4. Controllo predittivo di elementi di involucro dinamici e di sistemi impiantistici
5. Efficienza energetica dell’edificio e influenza del comportamento dell’occupante