MARCO PERINO

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Full Professor

Head of Department (Department of Energy)
Componente Comitato di Ateneo per la ricerca (Comitato di Ateneo per la ricerca, il trasferimento tecnologico ed i servizi al territorio)
Componente Delegazione Parte Datoriale
Member (Academic Senate)

+39 0110904423 / 4423 (DENERG)

Scientific branch ING-IND/11 - FISICA TECNICA AMBIENTALE
(Area 0009 - Ingegneria industriale e dell'informazione)
Identifiers ORCID: 0000-0003-0909-8262
Research topics
  • “Energy Demand Management” (gestione della domanda energetica), e gli accumuli dell’energia (a scala di edifico e/o quartiere). Si è sviluppata una ricerca che ha portato alla proposta di un metodo innovativo di ottimizzazione, detto “Extended Building Energy Hub – EBEH”, che trae le sue origini da uno strumento di pianificazione/ottimizzazione delle reti energetiche (Hybrid Energy Hub). Questa metodologia di indagine consente, attraverso la simulazione energetica dinamica, di analizzare quale sia il mix migliore fra gli interventi di riduzione della domanda energetica (orientati tipicamente al progetto del sistema edificio) e gli interventi di incremento prestazionale dei sistemi di approvvigionamento e generazione dell’energia (legati tipicamente agli impianti meccanici). 
 Inoltre, con più stretto riferimento alla fisica dell’edificio, si è investigato ed approfondito il tema della ricerca della configurazione ideale di involucro edilizio che minimizza il fabbisogno complessivo di energia (riscaldamento, climatizzazione, illuminazione).
 Accanto a queste attività si è aperto un filone di indagine relativo alla simulazione della domanda di energia termica a scala urbana/di quartiere ed alla possibilità di gestire la domanda di energia termica nel tempo in modo flessibile attraverso dei sistemi di accumulo energetico attivo distribuito.
  • Lo studio è stato mirato all’approfondimento degli aspetti teorico-sperimentali di base, connessi al dimensionamento termico e strutturale di elementi dei generatori di calore e delle camere di combustione. Si è sviluppata l’analisi termofluidodinamica della combustione, attraverso la simulazione delle camere di combustione e le problematiche derivanti dall’accoppiamento del generatore con l’ambiente (possibili fughe di combustibile, dispersioni di prodotti della combustione in ambiente, evacuazione nell’ambiente esterno dei fumi con particolare riferimento agli scarichi a parete).
  • Principi e tecniche per il controllo climatico mirato alla conservazione preventiva dei beni storici, archivistici e museali. Metodi per il monitoraggio e controllo del microclima a fini conservativi all’interno di ambienti museali/espositivi e degli edifici storico-monumentali. Sviluppo di sistemi per il controllo passivo del microclima all’interno di vetrine, teche e contenitori museali e loro analisi termofluidodinamica.
 La ricerca condotta nel settore del “Cultural Heritage” si è orientata, in particolare, sulle problematiche inerenti il monitoraggio e la valutazione delle condizioni microclimatiche interne, con l’obbiettivo di garantire contemporaneamente il comfort termoigrometrico per gli occupanti e permettere un adeguato controllo ambientale a fini conservativi per l’edificio e gli oggetti in esso esposti.
 Preliminare a queste indagini è stato sviluppato uno studio per la messa a punto di metodologie di analisi del microclima interno a fini della valutazione del rischio di conservazione dei beni storico/artistici. Si è proposta una procedura, che prendendo spunto dalla norma UNI 10829, si basa sull’analisi statistica di dati misurati in continuo ed introduce l’indice di rischio per la conservazione. Tale attività si è concretizzata nella realizzazione di uno strumento informatico (il software “Surveyor”) che permette la completa automatizzazione delle procedure di misura, analisi dei dati e determinazione del rischio per la conservazione.
 Le attività più rilevanti in questo ambito hanno riguardato:
 − indagini sperimentali campi di temperatura e velocità dell’aria, temperature superficiali) in sale di edifici storico monumentali ad elevato sviluppo verticale. Tali studi sono stati mirati a valutare gli effetti sul comfort di varie soluzioni impiantistiche per il riscaldamento.
 − La valutazione, attraverso metodi numerici semplificati e modelli in scala, dell’impatto di possibili interventi volti al miglioramento delle condizioni di benessere/conservazione negli edifici storici.
 − La visualizzazione dei campi di moto in modelli in scala e l’analisi termofluidodinamica mediante modelli zonali e CFD per l’ottimizzazione dell’accoppiamento edifico – impianto.
 Fra gli edifici storici oggetto di studio, i più conosciuti sono: la Mole Antonelliana di Torino, la Basilica “Nuova” del santuario di Oropa, la Galleria di Diana presso la Reggia di Venaria Reale, la sala del Senato di Palazzo Madama di Torino, la Cappella della Sindone a Torino.
 Si è quindi allargata l’attenzione allo studio, integrazione ed ottimizzazione dei sistemi di climatizzazione negli edifici storico monumentali, con l’obbiettivo di individuare strategie di regolazione e configurazioni impiantistiche idonee a garantire le condizioni microclimatiche ottimali. 
 La seconda direttrice di indagine ha visto lo studio di vetrine e teche espositive, con riferimento all’ideazione e sperimentazione di metodi per il test delle prestazioni ed il controllo passivo del microclima interno. 
 Si è preliminarmente focalizzato l’interesse sul “contenitore” vero e proprio, approfondendo l’analisi dei meccanismi di trasporto di calore e massa e studiando la loro influenza sulla permeabilità all’aria, al vapor d’acqua ed ai gas nelle vetrine.
  • Componenti di involucro edilizio opachi e trasparenti innovativi (ideazione, analisi termofluidodinamica e sviluppo di nuovi componenti, realizzazione di modelli numerici per la loro simulazione ed analisi termoenergetica, utilizzo di materiali innovativi, sviluppo di procedure di misura per la valutazione delle prestazioni di materiali isolanti innovativi e dei parametri dinamici dell’involucro edilizio opaco). In particolare, l’attenzione è stata posta sui sistemi dinamici e responsivi, sui materiali super isolanti e a cambiamento di fase (PCM).
 L’attività di ricerca si è sviluppata sia in relazione agli elementi trasparenti che opachi. 
 In particolare, l’attenzione è stata focalizzata sull’analisi e sviluppo di sistemi dinamici ed adattativi, quali: le pareti ventilate, le strutture doppia pelle (vetrate ed opache), le coperture verdi, i vetri dinamici.
 Parallelamente a questi studi, la ricerca si è indirizzata anche sull’utilizzo dei materiali a cambiamento di fase (PCM) in elementi opachi di involucro e/o in rivestimenti (intonaci), sull’impiego di materiali isolanti innovativi (SIM – Super Insulation Materials), quali i sistemi sotto vuoto (VIP – Vacuum Insulation Panels e gli aerogel) e sui coatings basso emissivi. 
 Nella fase iniziale, le ricerche sono state condotte prevalentemente attraverso misure in campo di tecnologie commerciali e simulazioni numeriche con software commerciali o con codici sviluppati ad hoc. Successivamente, l’attenzione si è spostata verso indagini di laboratorio, al fine di sviluppare analisi in condizioni più controllabili e ripetibili, così da poter approfondire la conoscenza dei fenomeni termofluidodinamici che governano il comportamento dei componenti di involucro dinamici e ideare/sviluppare nuove soluzioni tecnologiche.
 Sia per i componenti di involucro opaco che trasparente dinamici e responsivi, sono stati sviluppati dei modelli numerici per la simulazione in condizioni dinamiche del comportamento termoenergetico. Tali modelli, implementati in ambiente Simulink, sono stati validati e successivamente utilizzati sia per procedere alla progettazione ed ottimizzazione dei componenti innovativi, sia per valutarne le prestazioni in funzione di varie condizioni operative e per diversi contesti climatici.
 Gli strumenti di indagine sperimentale e numerica messi a punto per le tecnologie di involucro edilizio sono stati inoltre riadattati per applicazioni relative ad ambiti diversi quali: le superfici opache e trasparenti per imbarcazioni da diporto (attività di ricerca condotta con il cantiere Azimut-Benetti) e per automobili, l’utilizzo di materiali superisolanti in frigoriferi domestici.
  • Sviluppo ed analisi termofluidodinamica di sistemi di climatizzazione (HVAC) e loro componenti, con particolare riferimento: alle soluzioni innovative e fortemente integrate con l’involucro edilizio, ai sistemi per il controllo personalizzato (Personal Comfort Systems – PCS), ai sistemi radianti, ai sistemi ibridi (che utilizzano l’attivazione della massa e/o i materiali a cambiamento di fase PCM) e ai sistemi solari termici innovativi per l’utilizzo delle fonti rinnovabili a scala di edificio.
 Uno dei filoni principali di ricerca in questo settore è rappresentato dall’ideazione, impiego ed analisi di sistemi innovativi “ibridi”, in cui la parte “meccanica”, tradizionale, del sistema di climatizzazione si integra funzionalmente con l’edifico e le sue strutture al fine di sfruttarne la cosiddetta “inerzia termica”. Nello specifico l’attenzione si è focalizzata sul controllo dei carichi termici sensibili mediante la realizzazione di accorgimenti atti ad incrementare l’accumulo termico nei componenti edilizi e l’implementazione di strategie di carica e scarica dell’energia attraverso l’aria di ventilazione. Le indagini sono state condotte sia con tecniche di simulazione numerica che metodi sperimentali. 
 Parallelamente, si sono approfondite tematiche riguardanti i sistemi radianti (soffitti e pavimenti), la distribuzione dell’aria in ambiente e l’interazione fra la distribuzione dell’aria ed i terminali radianti. 
 Sono stati proposti e testati nuovi metodi di simulazione termica in transitorio per i sistemi a pannelli radianti. 
 Si è poi analizzato il possibile impiego accoppiato (in un sistema misto aria acqua) di soffitti radianti e di sistemi di ventilazione a miscelazione valutando, per diverse condizioni di funzionamento e di carico, i potenziali benefici ottenibili in termini di comfort e migliore efficienza di distribuzione dell’aria. Inoltre, sono state sviluppate ricerche relative all’adozione di sistemi radianti, di componenti innovativi di involucro e della ventilazione naturale/ibrida per il controllo dei carichi sensibili nei mezzi di trasporto.
 Infine, un filone specifico di ricerca è rappresentato dai sistemi solari termici per il riscaldamento ambientale basati sull’utilizzo di fluidi termovettori innovativi costituiti da una sospensione di un materiale a cambiamento di fase micro incapsulato in una soluzione di acqua e glicole (slurry PCM - sPCM).
  • Sistemi di ventilazione e IAQ, con particolare riferimento: alla ventilazione dei grandi spazi confinati, ai sistemi di ventilazione naturale ed ibrida, ai sistemi ad estrazione locale (cappe), alla qualità dell’aria indoor in edifici civili, alla dispersione di inquinanti in ambienti confinati e non.
 Le ricerche condotte in questo ambito hanno spaziato dai sistemi di ventilazione meccanici, a quelli naturali, alla ventilazione ibrida. Le attività di sono sviluppate sia sul fronte della sperimentazione, utilizzando tecniche di misura basate sui gas traccianti (dove sono state ideate, proposte e sviluppate anche delle nuove metodologie) e misure termofluidodinamiche classiche, che in relazione all’analisi numerica (mediante modelli CFD, modelli zonali e a parametri concentrati)
 Per ciò che concerne i sistemi di ventilazione naturale ed ibrida, principali filoni di studio sono stati:
 - l’analisi dei fenomeni termofluidodinamici del moto dell'aria attraverso grandi aperture, utilizzando sia tecniche numeriche di Fluidodinamica Computazionale (CFD) che indagini sperimentali con gas traccianti.
 - La messa a punto di modelli numerici semplificati atti ad analizzare e valutare la fattibilità di sistemi di ventilazione naturale o ibrida.
 - Lo sviluppo, realizzazione e messa a punto di apparati sperimentali per l’analisi in campo ed in laboratorio dei campi di temperatura, velocità dell’aria e concentrazione degli inquinanti negli ambienti ventilati naturalmente.
 alla analisi e simulazione dei fenomeni di cross-contaminazione fra unità abitative diverse ed alla diffusione di malattie infettive a causa dei moti di convezione naturale dell’aria. 
 Fra le varie cooperazioni si segnala la partecipazione al gruppo di lavoro “Hospital – Vent, Natural Ventilation in Infection Control in Health Care Settings” del WHO (World Health Organization). Accanto all’analisi di sistemi di ventilazione meccanica “generale” si sono anche studiati i sistemi di ventilazione ad estrazione locale (cappe), mettendo a punto protocolli di misura in laboratorio per la verifica delle prestazioni fluidodinamiche di cappe ad estrazione per uso domestica e sviluppando una attività di tipo modellistico, condotta con tecniche numeriche CFD. I risultati sperimentali e numerici hanno consentito di mettere a punto un semplice modello regressivo, basato sull’uso di grandezze adimensionali, che fornisce una stima rapida dell’efficienza di captazione delle cappe. Il naturale complemento degli studi sui sistemi di ventilazione è rappresentato dalle ricerche sulla qualità dell’aria indoor (IAQ) e la dispersione di inquinanti e gas in ambienti confinati e non.
Skills and keywords

ERC sectors

PE8_6 - Energy processes engineering SH2_8 - Energy, transportation and mobility SH5_7 - Museums, exhibitions, conservation and restoration PE8_11 - Sustainable design (for recycling, for environment, eco-design)

SDG

Goal 7: Affordable and clean energy Goal 13: Climate action Goal 4: Quality education Goal 11: Sustainable cities and communities

Keywords

Accumulo termico Attivazione della massa negli edifici per il controllo passivo della temperatura interna Building envelope technologies Comfort termico Componenti innovativi di involucro edilizio Controllo climatico a fini conservativi (musei, archivi, biblioteche) Controllo del microclima nelle vetrine e teche museali Efficienza energetica negli edifici Energy demand side management Energy efficiency in buildings Iaq Materiali super isolanti (vip, aerogels) Museum environment Personalized comfort systems Sistemi di climatizzazione e ventilazione Sistemi di climatizzazione personali Super insulation materials (vip, aerogel) Thermal storage in buildings and pcm Tracer gas techniques Ventilation systems
Scientific responsibilities and other assignments

Fellowships

Editorial boards

  • APPLIED SCIENCES (2020-), Guest Editor of magazine or editorial series
  • APPLIED SCIENCES (2020-), Editorial board member
  • ENERGY AND BUILT ENVIRONMENT (2019-), Editorial board member
  • JOURNAL OF FACADE DESIGN AND ENGINEERING (2018), Guest Editor of magazine or editorial series
  • SUSTAINABLE CITIES AND SOCIETY (2015-2016), Guest Editor of magazine or editorial series
  • BUILDING AND ENVIRONMENT (2015-), Editorial board member
  • BUILDING AND ENVIRONMENT (2015-2016), Guest Editor of magazine or editorial series
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Conferences

  • Roomvent 2020 - 15th ROOMVENT CONFERENCE/ Politecnico di Torino, ATI - sez. Piemonte & Valle d'Aosta, SCANVAC, Italia, 1/1-17/2 2021, Program chair
  • XV DBMC 2020, “15th edition of the International conference on Durability of Building Materials and Components”/ UPC, Spagna, 20-23/10/2020, Program committee
  • NSB 2020 – “12th Nordic Symposium on Building Physics”/ Tallinn University of Technology, Estonia, 7-9/9/2020, Program committee
  • 14th International HVAC&R Technology Symposium of TTMD - “Resilient HVAC Solutions to achieve more Sustainable Future”/ TTMD, Turchia, 1-4/6/2020, Program committee
  • SC4Life 2019 – “EAI International Conference on Society with Future: Smart and Liveable Cities”/ Universidade do Minho, Portogallo, 4-6/12/2019, Program committee
  • FACADES19 “SOUTH Challenges and beyond”, Annual International Conference of European Façade Network (EFN)/ FCT NOVA, Portogallo, 22/11/2019, Program committee
  • IVIS 2019, 14th International Vacuum Insulation Symposium/ Kindai University, Giappone, 19-20/9/2019, Program committee
  • IAQVEC 2019 – “Healthy Nearly Zero Energy Buildings”, 10th Int. Conference on Indoor Air Quality, Ventilation and Energy Conservation in Buildings, , September 5-7/ Politecnico di Bari, Italia, 5-7/9/2019, Program committee
  • ICEARC 2019 – “International Civil Engineering and Architecture Conference”/ Karadeniz Technical University, Turchia, 17-20/4/2019, Program committee
  • IBPC2018– 7th International Building Physic Conference/ Syracuse University and Syracuse Center of Excellence in Environmental and Energy Systems, Stati Uniti, 23-26/9/2018, Program committee
  • RoomVentilation 2018 - EXCELLENT INDOOR CLIMATE AND HIGH PERFORMING VENTILATION/ Aalto University, SCANVAC, Finlandia, 2-5/6/2018, Program committee
  • NHICE 01, 1st International Conference on New Horizons in Green Civil Engineering/ University of Victoria, Canada, 25-27/4/2018, Program committee
  • IVIS 2017, 13th International Vacuum Insulation Symposium/ CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment), Francia, 20-21/9/2017, Program committee
  • 6th International Youth Conference on Energy 2017/ IEEE, Ungheria, 21-24/6/2017, Program committee
  • IAQVEC 2016 – “Healthy & Smart Built Environment”, 9th International Conference on Indoor Air Quality Ventilation & Energy Conservation In Buildings/ Architectural Institute of Korea (AIK) in co-operation with the Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building systems (KIAEBS) and the Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT), Corea del Sud, 23-26/10/2016, Program committee
  • 71° Congresso nazionale ATI (Associazione Termotecnica Italiana)/ ATI, Italia, 14-16/9/2016, Participation to the organizing committee
  • SEB 2016 – “Sustainability in Energy and Buildings”, International Conference on Sustainability in Energy and Buildings/ Kes International, Italia, 11-13/9/2016, Participation to the organizing committee
  • Indoor Air 2016 - The 14th international conference of Indoor Air Quality and Climate/ ISIAQ, Belgio, 3-7/7/2016, Program committee
  • Climate 2016 - 12th REHVA World Congress/ REHVA, Danimarca, 22-25/5/2016, Program committee
  • Ventilation 2015, 11th International Conference on Industrial Ventilation/ REHVA, Cina, 26/10/2015, Program committee
  • 6th International Building Physics Conference – IBPC 2015, Program chair
  • RoomVent Conference 2014 – 13th International Conference on Air Distribution in Rooms/ SCANVAC, Brasile, 19-22/10/2014, Program committee
  • BSO 14- Building Simulation and Optimization/ UCL, Regno Unito, 23-24/6/2014, Program committee
  • Climate 2013 - 11th REHVA World Congress/ REHVA, Repubblica Ceca, 16-19/6/2013, Program committee
  • IBPC2012 – 5th International Building Physic Conference/ Kyoto University, Giappone, 28-31/5/2012, Program committee
  • RoomVent Conference 2011 – 12th International Conference on Air Distribution in Rooms/ NTNU, SINTEF, Norvegia, 19-22/6/2011, Program committee
  • AIVC 2010 – The 31st AIVC International Conference/ AIVC, Corea del Sud, 26-28/10/2010, Program committee
  • IAQVEC 2010 – 7th International Conference on Indoor Air Quality, Ventilation & Energy Conservation in Buildings/ Syracuse University, Stati Uniti, 15-18/8/2010, Program committee
  • IBPC 2009 – 4th International Building Physic Conference/ Istanbul Technical University, Turchia, 15-18/6/2009, Program committee
  • EERB-BEPH 2009 - The Fifth International Workshop on Energy and Environment of Residential Buildings/ Hunan University, the University of Hong Kong and Tsinghua University, Cina, 29-31/5/2009, Program committee
  • RoomVent Conference 2009 – 11th International Conference on Air Distribution in Rooms/ SCANVAC, Corea del Sud, 24-27/5/2009, Program committee
  • AIVC 2008 – The 29th AIVC International Conference - Advanced Building Ventilation and Environmental Technology for Addressing Climate Change Issues/ AIVC, Giappone, 14-16/10/2008, Program committee
  • Indoor Air 2008 - The 11th International Conference on Indoor Air Quality and Climate/ ISIAQ, Danimarca, 17-22/8/2008, Program committee
  • COBEE 2008 - the First International Conference on Building Energy and Environment/ Dalian University of Technology, Cina, 13-16/7/2008, Program committee
  • IAQVEC 2007 – 6th International Conference on Indoor Air Quality, Ventilation & Energy Conservation in Buildings/ Sendai University, Giappone, 29-31/10/2007, Program committee
  • RoomVent Conference 2007 – 6th International Conference on Air Distribution in Rooms/ Scanvac, Finlandia, Program committee
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Other research or teaching roles outside Politecnico

  • Visiting Researcher at Princeton University (29/4/2019-31/5/2019)
  • Visiting Researcher at Pontificia Universidad Católica de Chile (25/9/2017-1/10/2017)
  • Professore a contratto at Università degli Studi di TORINO ()
  • Professore a contratto at Università degli Studi di TORINO ()
  • Visiting Researcher at Aalborg University (1/4/2002-30/9/2002)

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