Gruppo di Ricerca TEBE

TEBE - Technology Energy Building and Environment

Il Gruppo TEBE, fondato dal prof. Marco Filippi nel 1994, è attualmente organizzato su 5 U.R. e costituito da 11 docenti strutturati (SSD Fisica Tecnica Ambientale) e circa 25 collaboratori tra dottorandi e assegnisti di ricerca. Le attività di ricerca, prevalentemente condotte nell’ambito della Building Physics, riguardano la prestazione energetica degli edifici, le tecnologie per l’involucro edilizio, le tecnologie impiantistiche per la climatizzazione ambientale, la qualità dell’ambiente interno (IEQ), i principi e le tecniche per il controllo ambientale degli ambienti confinati, la costruzione sostenibile e la progettazione integrata,  l’acustica applicata e l’illuminazione naturale e artificiale.

Descrizione attività

Acustica applicata

L'attività di ricerca è principalmente indirizzata ai settori dell'acustica edilizia ed architettonica. Il filo conduttore è il comfort acustico negli ambienti di vita quotidiana, negli spazi pubblici, negli ambienti di lavoro, di svago (teatri, sale da concerto, ecc.) e nei mezzi di trasporto. In questo ambito di ricerca la metodologia di lavoro è basata su misurazioni in laboratorio e in campo, simulazioni, test d'ascolto e indagini soggettive.

Illuminazione naturale e artificiale

L’attività di ricerca nel settore illuminotecnico si articola su tre macro ambiti: la luce come elemento determinante la performance e il benessere dell’individuo, la luce e il consumo energetico di edifici e impianti e la luce in rapporto ai beni ambientali e culturali (inquinamento luminoso e conservazione dei materiali). Questi temi sono investigati in relazione sia agli ambienti interni, sia su scala urbana e territoriale. Il tema luce e uomo include anche lo studio degli effetti non visivi dello spettro di emissione delle sorgenti luminose, mentre per quanto riguarda il tema del fabbisogno energetico per l’illuminazione particolare attenzione è posta ai sistemi di controllo in una logica smart building o smart city.

Prestazione energetica degli edifici

L'attività di ricerca nel settore relativo alla prestazione energetica degli edifici si articola in diversi macro ambiti, che interessano sia la scala dell’edificio sia quella urbana. Essi riguardano principalmente l’uso della simulazione energetica dinamica come strumento di valutazione di differenti configurazioni progettuali, l’impiego di metodi semplificati forniti dalla normativa per la valutazione energetica degli edifici, l’utilizzo della metodologia di cost-optimal come strumento di progettazione dell’efficienza energetica degli edifici, l’individuazione di buone pratiche progettuali per la realizzazione di nearly-Zero Energy Buildings sia nel campo delle nuove costruzioni che in quello del patrimonio esistente, la gestione dell’energia alla scala del singolo edificio, l’ottimizzazione dell’uso dell’energia in ambito urbano (smart cities), la modellazione energetica volta alla riduzione delle emissioni a scala urbana.

Tecnologie per l’involucro edilizio

Le attività di ricerca sulle tecnologie di involucro edilizio sono articolate principalmente su 3 macro tematiche: concept di facciate attive e multifunzionali con caratteristiche adattive e responsive;  modelli di valutazione, modellazione numerica e caratterizzazione sperimentale di materiali/componenti/sistemi di involucro trasparente ed opaco convenzionali e innovativi (i.e. tecnologie integranti Phase Change Materials, pareti e tetti verdi, materiali superisolanti quali VIP e aerogel, sistemi di isolamento dinamico, schermature solari, vetrate termocromiche e termotropiche, facciate trasparenti attive quali  double skin, climate and hybrid façades); caratterizzazione, benchmarking e metodologie per la individuazione di misure di riqualificazione energetica in parchi edilizi.

Tecnologie impiantistiche per la climatizzazione ambientale

Gli impianti di  riscaldamento ventilazione e condizionamento dell'aria e la loro integrazione in componenti per l'edilizia vengono studiati attraverso analisi numeriche e sperimentali (es: facciate attive e dinamiche integranti fonti di energia rinnovabili). I requisiti e le caratteristiche degli impianti sono analizzati considerando sia destinazioni d'uso comuni (es: uffici, residenziale), che destinazioni d'uso speciali (es: yacht, musei, centri elaborazione dati). Vengono condotte analisi di modellazione e ottimizzazione di sistemi multi-energia negli edifici. La ricerca è inoltre orientata alla valutazione prestazionale di sistemi energetici integrati di piccola taglia per la climatizzazione e la produzione di acqua calda sanitaria negli Zero Energy Buildings. Gli impianti di riscaldamento a bassa temperatura e di raffreddamento ad alta temperatura sono approfonditi con l'obiettivo di migliorare le prestazioni grazie alla riduzione delle differenze di temperatura negli scambi termici e nei processi di trasporto dell’energia. In particolare, viene indagata l'adozione di  materiali a cambiamento di fase (PCM) fluidizzati come fluido termovettore e come materiale di accumulo termico, al fine di valutare i benefici ottenibili dall'accumulo di calore latente a bassa temperatura. L'accumulo di energia termica e le strategie di gestione della domanda vengono studiate sia a livello di edificio che a scala di quartiere. Infine, gli impianti vengono analizzati anche durante il loro esercizio. In particolare, vengono adottate tecniche numeriche di rilevamento delle anomalie e di individuazione delle cause connesse per analizzare dati raccolti in monitoraggi a lungo termine con l'obiettivo di trovare valori anomali di richiesta energetica o per valutare la gestione dei campi termici in ambiente (es: nei centri elaborazione dati).

Qualità dell'ambiente interno (IEQ)

L'attività di ricerca nel settore relativo alla qualità dell'ambiente interno consiste principalmente nello sviluppo di metodologie per misurare la prestazione degli edifici in termini di comfort per gli occupanti e produttività, efficienza energetica e gestione degli edifici. Il monitoraggio dell'ambiente interno ha due obiettivi principali: certificare la qualità dell'ambiente interno, in accordo con le normative internazionali sul comfort, e utilizzare i dati di monitoraggio come input per la diagnosi di edifici e impianti. Mantenere un alto livello di comfort è spesso legato a costi energetici significativi. Gli studi in questo contesto si pongono anche l'obiettivo di trovare un equilibrio tra comfort e costi e valutare l'impatto delle azioni e del comportamento dell'utente atto a migliorare le condizioni di qualità ambientale sull'uso finale dell'energia dell'edificio.

Principi e tecniche per il controllo ambientale di ambienti confinati

La ricerca in questo campo è sviluppata attraverso attività numeriche e sperimentali legate al controllo di ambienti di dimensioni variabili quali, ad esempio, micro e macro ambienti per la conservazione delle opere d’arte e abitacoli di veicoli terrestri, navali, aeronautici e spaziali, gli ambienti per la produzione animale e vegetale. Alcune specifiche tematiche di ricerca attualmente in corso riguardano il rapporto fra grandezze ambientali e processi di degrado delle opere d’arte; le tecniche per la climatizzazione e l’illuminazione di musei, archivi e biblioteche; la mutua relazione tra controllo ambientale e consumi energetici di edifici per l’allevamento intensivo.

Costruzione sostenibile e progettazione integrata

La progettazione di edifici sostenibili richiede un robusto processo di integrazione ed  ottimizzazione delle variabili progettuali che  hanno un incidenza sui requisiti di sostenibilità, quali  l'energia, la qualità ambientale interna, l'acqua, la sostenibilità dei materiali, etc.

L'attività di ricerca è volta allo sviluppo di metodologie integrate per l'ottimizzazione dei parametri progettuali (ad esempio geometria ed orientamento degli edifici, prestazioni tecniche dei componenti edilizi, etc.) che influenzano la domanda energetica e le condizioni di qualità ambientale interna dell'edificio, applicabili dalla fase di concept design alla fase di progettazione definitiva.

Tali metodologie sono basate sull'utilizzo di strumenti di simulazione dinamica e di metodi di valutazione della sostenibilità degli edifici.

Laboratori

Il Gruppo dispone di alcune Facilities per le misure in laboratorio e di strumentazioni per il rilievo in campo:

Le principali facilities sono:

  • per le analisi del comportamento energetico, due test rooms in esterno (TWINS -Testing Window INnovative Systems, tipologia Outdoor Test Cells), una camera termostatica e una piastra calda (Lasercomp Fox 600) per la misura della conduttività termica  e delle proprietà termiche dinamiche con metodo termoflussimetrico (referente Prof. Marco Perino)
  • per le analisi acustiche, una camera anecoica (referente prof.ssa Arianna Astolfi)
  • per le analisi relative all’illuminazione, un cielo artificiale (referente prof.ssa Chiara Aghemo)

Il Gruppo ha inoltre la referenza scientifica del LAMSA (Laboratorio di Analisi e Modellazione dei Sistemi Ambientali).

Maggiori informazioni sul sito www.lamsa.polito.it

Collaborazioni

Il Gruppo è attivamente inserito in un network di ricerca costituito dai maggiori centri di ricerca a livello nazionale e internazionale e ha un intenso rapporto con aziende di prodotto, processo e servizio italiane.

Settore(i) ERC del Gruppo

PE8 Products and processes engineering - PE8_6 Energy systems (production, distribution, application)

PE8 Products and processes engineering - PE8_11 Product design, ergonomics, man-machine interfaces

PE8 Products and processes engineering - PE8_12 Lightweight construction, textile technology