L’analisi della sostenibilità degli edifici prevede un approccio olistico che comprende l’intero ciclo di vita del manufatto (produzione, utilizzo, dismissione) secondo l’approccio della Life Cycle Analysis (LCA).
I software adoperati per tale analisi fanno tipicamente uso di marchi di qualità ecologica di materiali e prodotti edilizi disponibili sul mercato, secondo lo Standard internazionale della Environmental Product Declaration (EPD), con la possibilità di considerare scenari alternativi di recupero e riuso dei materiali di risulta che siano specifici del sito in cui l’edificio è ubicato.
Sono utilizzati anche strumenti a punteggio multicriterio ed analitici, tipici degli schemi di certificazione ambientale più diffusi quali LEED (https://www.usgbc.org/leed), BREEAM (https://kb.breeam.com/) e WELL, in grado di attribuire un punteggio di merito in funzione di criteri di sostenibilità quali il consumo di energia incorporata, di acqua potabile e di consumo del suolo.
I software più comuni per la simulazione nel campo del comfort ambientale sono elencati e descritti al seguente link:
https://www.ibpsa-italy.org/it/software/sostenibilità.html
Nel campo del comfort ambientale, le simulazioni sono utili per prevedere l'andamento temporale della temperatura a bulbo secco, dell'umidità relativa, della velocità dell'aria e dell'eventuale concentrazione di inquinanti negli spazi interni ed esterni. In questo caso, le simulazioni degli edifici vengono spesso eseguite con gli stessi software utilizzati per la stima delle prestazioni energetiche, ma vengono condotte in condizioni di "free running", ovvero senza considerare alcun sistema meccanico in grado di controllare i parametri sopra elencati.
Successivamente, i risultati delle simulazioni energetiche devono essere post-elaborati attraverso strumenti idonei in grado di valutare una serie di parametri e indicatori di comfort, definiti da Standard internazionali che integrano note teorie del comfort, come lo Standard ANSI ASHRAE 55-2020 e lo Standard EN 16798-1:2019.
I software più comuni per la simulazione nel campo del comfort ambientale sono elencati e descritti al seguente link:
https://www.ibpsa-italy.org/it/software/comfort-ambientale-2.html
Nel campo dell’illuminazione, le simulazioni possono essere utilizzate per valutare diversi aspetti relativi alla luce elettrica e alla luce naturale. A seconda dell’obiettivo specifico, è necessario scegliere il software più adeguato.
Una prima distinzione va fatta tra i software basati su un approccio di calcolo di tipo statico e quelli basati su un approccio di tipo dinamico. Grazie ai primi è possibile valutare la distribuzione della luce elettrica o naturale in ambiente; calcolare i parametri per i quali la normativa fornisce i valori limite al fine di soddisfare le condizioni di confort visivo in presenza di luce elettrica (come i valori di illuminamento e uniformità sulle superfici dello spazio o i valori di UGR); valutare la disponibilità di luce naturale in specifiche condizioni meteorologiche (ad esempio cielo clear o overcast) ed in specifici orari e giorni dell’anno.
Grazie ai software per il calcolo dinamico, invece, si può valutare la disponibilità di luce naturale in ambienti interni nell’arco di un intero anno e con un intervallo generalmente orario, considerando le variazioni delle condizioni climatiche specifiche di una determinata area geografica, modellate a partire dai dati contenuti nei file climatici. In questo modo è possibile ottenere informazioni più complete sulla distribuzione in ambiente di luce naturale durante l’anno, valutare la quantità di luce elettrica necessaria a integrare la luce naturale nel tempo, calcolare i corrispettivi consumi energetici, analizzare le prestazioni di sistemi di controllo automatici o di sistemi schermanti e valutare, con un approccio statistico, l’insorgere di eventuali rischi di condizioni non confortevoli dovute alla presenza di luce naturale.
Infine, va sottolineato che la grande attenzione della ricerca ai cosiddetti effetti non-visivi dell’illuminazione (effetti sull’umore, sulle prestazioni lavorative, sui ritmi circadiani) ha portato allo sviluppo di alcuni software in grado di simulare in modo accurato le interazioni spettrali tra luce e materia per poi valutare le irradianze spettrali all’occhio degli occupanti di uno spazio, grazie alle quali è poi possibile stimare gli effetti non-visivi della luce.
I software più comuni per la simulazione nel campo dell’illuminazione sono elencati e descritti al seguente link:
https://www.ibpsa-italy.org/it/software/illuminotecnica.html
Le simulazioni dei fenomeni di scambio combinato di calore, aria e umidità (HAMT) sono utili quando è necessario studiare le prestazioni igrometriche transitorie di edifici e componenti edilizi, con particolare attenzione al trasferimento e all’accumulo dell'umidità sia in forma aeriforme che liquida. Ciò consente, ad esempio, di prevedere possibili danni legati all'umidità nei materiali a base di legno (o in altri materiali organici sensibili all'umidità) e negli edifici storici. Le simulazioni HAMT possono essere utilizzate anche per quantificare le dispersioni di calore nei ponti termici.
I software di simulazione HAMT risolvono in forma numerica i bilanci combinati di calore e di massa in geometrie 1D o 2D su intervalli di tempo medio-lunghi, e richiedono la disponibilità di dati meteorologici affidabili e aggiornati. I risultati (in termini di temperatura, umidità relativa e contenuto di acqua nei vari strati della parete) possono essere post-elaborati per valutare una serie di indicatori di rischio ampiamente disponibili in letteratura, indagando anche l'efficacia di possibili strategie di mitigazione, come le membrane impermeabili e traspiranti.
I software di simulazione HAMT più comuni sono elencati e descritti al seguente link:
https://www.ibpsa-italy.org/it/software/scambi-di-energia-e-di-massa.html
La prestazione energetica dell’edificio rappresenta il fabbisogno energetico derivante dall’uso dell’edificio; essa può comprendere – come espresso dall’EPBD recast per un uso standard – l’energia utilizzata per il riscaldamento, il raffrescamento, la ventilazione, la produzione di acqua calda, l’illuminazione.
La prestazione energetica si può esprimere attraverso indicatori che quantificano, a seconda dello scopo e dell’ambito di applicazione, il fabbisogno di energia termica utile, il fabbisogno di energia primaria, la quantità di energia fornita all’edificio per servizio energetico e vettore energetico, la produzione energetica da fonti rinnovabili, ecc.
La modellazione della prestazione energetica dell’edificio è un argomento tutt’oggi ampiamente indagato dalla comunità scientifica. Da analisi di letteratura, i metodi disponibili per la valutazione della prestazione energetica si classificano in metodi semplificati (es. quelli derivanti dalla normativa tecnica), modelli di simulazione (es. strumenti di simulazione numerica dinamica dettagliata), metodi statistici (es. modelli di regressione), tecniche di machine learning (es. reti neurali) e altre metodologie.
I software più comuni per la simulazione della prestazione energetica degli edifici sono elencati e descritti al seguente link:
https://www.ibpsa-italy.org/it/software/prestazione-energetica.html