• matrice di scambio termico
• platform frame
• resilience
• resilienza
• sfasamento termico
• thermal exchange matrix
• thermal phase shift
• thermal transmittance
• trasmittanza
• xlam

Il presente lavoro di tesi è finalizzato allo studio della resilienza termica dell’involucro edilizio, intesa come la capacità di ridurre l’impatto energetico che l’edificato ha sull’ambiente. Essendo l’involucro dell’edificio il principale vettore per il passaggio dei flussi di calore, fungendo di fatto da ponte tra l’ambiente esterno e quello interno, intervenire su di esso rappresenta di fatto la soluzione più efficace e vantaggiosa al fine di ridurre i consumi energetici degli edifici. Se si considera che circa il 40% del consumo energetico totale dell’Unione Europea è riconducibile agli edifici attualmente in uso, e che circa il 36% delle emissioni totali dell’eurozona legate al tema “energy” afferiscono al settore dell’edilizia, il tema della resilienza termica, come strumento di progettazione cosciente dell’edificato, assume un ruolo di primaria importanza verso il raggiungimento della neutralità climatica entro il 2050. Migliorare le caratteristiche termo-isolanti dell'involucro consente infatti di limitare le dispersioni di calore d'inverno e di prevenire il surriscaldamento estivo, ottimizzando l'efficienza energetica complessiva dell'edificio. Lo studio condotto si è focalizzato sul fornire una previsione del comportamento termico di uno specifico elemento dell’involucro edilizio, ovvero la parete verticale opaca, mediante l’impiego di modelli analitici basati sull’applicazione del metodo della matrice di scambio termico. Attraverso questo tipo di analisi è possibile simulare il comportamento dell’elemento analizzato in relazione alle proprietà termiche dei materiali di cui esso è composto (stratigrafia) e delle condizioni al contorno, allo scopo di valutarne l’efficienza energetica nonché il comportamento termico. Per le analisi termiche sulle pareti opache sono stati utilizzati due software, PAN e MATLAB. Il PAN, software certificato, è stato usato nella prima fase dello studio per confrontare i parametri termici statici e dinamici rispetto a quanto ottenuto con MATLAB, validando così attendibilità delle simulazioni. Dopo aver verificato la precisione della modellazione su MATLAB rispetto ai risultati del PAN, si è proseguito con le analisi su specifiche tecnologie costruttive avvalendosi del solo modello costruito con il software di calcolo numerico MATLAB. Sono quindi state analizzate le differenti capacità termiche dinamiche di differenti tipologie di pareti opache, al fine di individuarne le capacità termiche dinamiche, valutate in termini di rilascio del calore proveniente dall’ambiente sterno verso l’interno. L’approccio di analisi adottato si è basato sulla progettazione di diverse stratigrafie per due diverse macrocategorie di sistemi costruttivi, quali XLAM e Platform Frame, variando posizione e quantità di due diversi materiali isolanti, rispetto al materiale capacitivo, ovvero l’elemento strutturale. Le pareti oggetto di studio, pure essendo caratterizzate da masse superficiali, rientrano tutte nella categoria delle pareti leggere, con valori di massa superficiale che variano da un minimo di circa 40 kg/mq ad un massimo di circa 120 kg /mq. Attraverso i risultati ottenuti dal modello elaborato su MATLAB è stato possibile individuare le configurazioni più performanti, in gradi ottimizzare la risposta termica dell’involucro e ridurre i carichi termici per il raffrescamento estivo, con un conseguente abbattimento del fabbisogno energetico per il raffrescamento degli ambienti interni.

This thesis aims to study the thermal resilience of building envelopes, understood as the ability to reduce the energy impact that buildings have on the environment. Since the building envelope is the main conduit for the transfer of heat flows, acting as a bridge between the external and internal environments, intervening on it is in fact the most effective and advantageous solution to reduce energy consumption in buildings. Considering that about 40% of the total energy consumption in the European Union is attributable to buildings currently in use, and that around 36% of total emissions in the Eurozone related to the "energy" theme come from the building sector, the issue of thermal resilience, as a tool for conscious building design, assumes a primary role in achieving climate neutrality by 2050. Improving the thermal insulation properties of the envelope can in fact reduce heat loss in winter and prevent overheating in summer, optimizing the overall energy efficiency of the building. The study focused on providing a prediction of the thermal behavior of a specific element of the building envelope, namely the opaque vertical wall, using analytical models based on the application of the thermal exchange matrix method. This type of analysis allows simulating the behavior of the analyzed element in relation to the thermal properties of the materials it is made of (stratigraphy) and the boundary conditions, in order to assess its energy efficiency as well as its thermal behavior. For thermal analyses of opaque walls, two software programs, PAN and MATLAB, were used. PAN, a certified software, was used in the first phase of the study to compare static and dynamic thermal parameters with those obtained using MATLAB, thus validating the reliability of the simulations. After verifying the accuracy of the MATLAB modeling against PAN results, the study continued with analyses on specific construction technologies, using only the model built with the MATLAB numerical calculation software. Dynamic thermal capacities of different types of opaque walls were then analyzed to identify their thermal performance, evaluated in terms of heat release from the external environment to the interior. The analysis approach was based on designing different stratigraphies for two macro-categories of construction systems, such as XLAM and Platform Frame, by varying the position and amount of two different insulating materials in relation to the capacitive material, i.e., the structural element. The walls under study, although characterized by surface masses, all fall into the category of light walls, with surface mass values ranging from a minimum of about 40 kg/m² to a maximum of about 120 kg/m². Through the results obtained from the model developed in MATLAB, it was possible to identify the most performing configurations, optimizing the thermal response of the envelope and reducing thermal loads for summer cooling, consequently lowering the energy demand for cooling indoor environments.