In un modello di analisi energetica, i vani sono volumi discreti (masse) di aria in cui si verifica dispersione o incremento di calore.
Queste modifiche di calore sono dovute a processi interni come occupazione, illuminazione, attrezzature di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata, nonché ad uno scambio di calore con altri vani e con l'ambiente esterno. Il ruolo dei vani consiste nell'acquisire in modo accurato la variazione degli scambi di calore interni ed esterni all'interno di un edificio.
È possibile paragonare i vani ai locali di un edificio. Spesso esiste una relazione diretta tra i locali e i vani, ma non è sempre così semplice. Ad esempio, potrebbe essere necessario suddividere i locali di grandi dimensioni (ad esempio, un ufficio a pianta aperta o un atrio) in modo che i processi di trasferimento del calore siano rappresentati in modo più accurato. Questo approccio viene definito come la divisione in zone termiche, il porzionamento o il blocco. Questi concetti sono relativi alla creazione di vani distinti in edificio per la simulazione termica.
Divisione del vano per livello e locale
Per comprendere la creazione di vani distinti in un edificio, considerare le seguenti serie di illustrazioni tramite una semplice costruzione teorica.
Sezione trasversale di una costruzione concettuale
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Se questa sezione mostra le estensioni della costruzione, quale dovrebbe essere il numero di vani? Si considerino le opzioni riportate di seguito. |
Nessun vano distinto
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Se l'edificio non è suddiviso in vani distinti, tutti gli incrementi e le riduzioni di calore sono concentrati in un singolo vano. Questa disposizione non rappresenta in modo accurato i fenomeni fisici che si verificano nell'edificio.
Ad esempio, si supponga che in un dato momento si verifichi una perdita ingente di calore attraverso il tetto a nord e un elevato incremento di calore attraverso il muro a sud. In questo singolo vano si considera solo il netto tra l'incremento e la perdita di calore. In realtà, la localizzazione delle perdite e degli incrementi potrebbe richiedere un riscaldamento o raffreddamento locale. In conseguenza di ciò, i risultati della simulazione potrebbero sottostimare la reale quantità di riscaldamento e raffreddamento necessaria. |
Vani distinti per livello
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Si supponga di dividere il vano dell'edificio per livelli.
Questo approccio è un miglioramento rispetto al vano singolo. Potrebbe essere utile in alcuni casi, ad esempio il tetto, che potrebbero non disporre di riscaldamento o di raffreddamento. Tuttavia, su questo approccio pesa ancora lo stesso problema: la simulazione energetica non può separare sufficientemente incrementi e perdite di calore simultanei. |
Vani distinti per locali
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Il modo più ovvio per organizzare l'edificio di esempio in singoli vani è per locali.
Nella sezione trasversale, la costruzione apparirà ora come organizzata in vani sufficienti perché la simulazione energetica separi gli incrementi e le perdite di calore simultanei. Di conseguenza, è possibile determinare in modo più affidabile l'energia necessaria per mantenere il livello di comfort in tutto l'edificio. Tuttavia, alcuni di questi locali possono contenere ampie e localizzate fonti di incremento di calore, come i sistemi di illuminazione in un teatro. In questo caso, la distribuzione di calore non è omogenea in tutto il vano. In una situazione del genere, si potrebbe desiderare di dividere ulteriormente il vano. |
Divisione del vano per profondità e altezza
Oltre alla creazione di vani distinti per locali, è possibile dividere ulteriormente il vano per profondità, altezza o entrambi. Questi approcci rispondono alla necessità di determinate pratiche di creazione del modello di analisi energetica, come divisione in zone, blocco o porzionamento.
Per locale e profondità (9 vani)
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La creazione di vani distinti per profondità è una pratica comune. Questo metodo è utile per le forme concettuali quando il layout interno, i locali e le zone non sono ancora definiti.
L'Appendice G della modellazione energetica ASHRAE 90.1 (LEED) contiene regole sul blocco termico che richiedono la creazione di vani distinti per orientamento e profondità del perimetro. Ad esempio, la seguente pianta del pavimento è organizzata in vani per profondità, in base a queste linee guida ASHRAE.  Per utilizzare questo metodo in Revit, nella finestra di dialogo Impostazioni energetiche servirsi delle opzioni Divisione della zona perimetrale e Profondità della zona perimetrale. |
Per locale e altezza (9 vani)
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La creazione di vani distinti per altezza è una pratica meno comune. Tuttavia, è utile per la simulazione di locali alti e aperti, come gli atri, dove gli occupanti si trovano quasi sicuramente nella parte inferiore del vano.
Questo metodo può inoltre prendere in considerazione gli effetti di stratificazione dai sistemi di distribuzione aria del sotto pavimento e incrementi e perdite di calore più precisi, come nell'esempio del sistema di illuminazione di un teatro. |
Più locali per vano
Durante la creazione di vani distinti, è possibile utilizzare un numero inferiore di vani rispetto ai locali. Tale metodo può essere chiamato divisione in zone, blocco o porzionamento.
È possibile combinare diversi locali in un vano se presentano lo stesso orientamento, la stessa profondità e la stessa funzione. Ad esempio, le immagini seguenti mostrano una riga di piccoli uffici sulla stessa quota altimetrica di un edificio. È possibile utilizzare vani separati per ciascun locale (a sinistra) o combinare i locali in un singolo vano (a destra).
| 3 vani per 3 locali | 1 vano per 3 locali |
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Questo approccio può essere efficiente dal punto di vista computazionale. Tuttavia, è sempre meno importante a causa della migliore automazione della creazione di vani, combinata con la simulazione cloud.
Spazi vuoti nel soffitto
Utilizzare considerazioni simili per gli spazi vuoti nel soffitto sopra ai locali. Modellare gli spazi vuoti nel soffitto come vani distinti quando gli spazi vuoti sono profondi o quando vengono utilizzati come vano tecnico di estrazione o fornitura. Questa decisione è parte di una progettazione dettagliata di sistemi riscaldamento, ventilazione e aria condizionata.
| Combinare uno spazio vuoto nel soffitto con un vano. | Utilizzare un vano separato per spazio vuoto nel soffitto. |
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Spazi vuoti verticali
È possibile utilizzare diversi metodi per prendere in considerazione gli spazi vuoti verticali in un modello di analisi energetica.
| Combinare gli spazi vuoti con un vano. |
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| Utilizzare vani distinti per gli spazi vuoti. |
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| Omettere i vani per gli spazi vuoti verticali. |
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Area dei vani
L'area dei vani corrisponde all'area del pavimento di un vano. Si riferisce all'area del pavimento sopra alla quale avvengono incrementi di calore interni e consumo energetico (a causa di occupazione, illuminazione e attrezzatura).
Poiché tali processi sono spesso specificati per unità di area del pavimento, l'accuratezza dell'area del vano è importante, in particolare nella fasi iniziali di progettazione. Tuttavia l'area dei vani è relativa, in particolare quando si considerano gli altri numerosi presupposti associati (come gli abachi di utilizzo) che regolano l'utilizzo finale dell'energia.
Volume dei vani
Se un vano è una massa d'aria distinta che sperimenta incrementi o perdite di calore, il volume dei vani rappresenta la quantità di aria in tale spazio.
Il volume dei vani è in genere descritto come la forma dell'aria. Tuttavia, il motore di simulazione energetica non prende in considerazione la relativa forma effettiva. Al contrario, il volume dei vani è semplicemente una massa d'aria distinta.
A causa della ridotta densità e della capacità termica specifica dell'aria, una simulazione energetica non è in genere sensibile al volume dei vani. Di conseguenza, non è necessario definire il volume dei vani in modo molto preciso per ottenere risultati dell'analisi energetica validi.