Dispositivi di recupero energetico: la valvola di regolazione GreenValve del Politecnico di Milano

Oggetto della trattazione è il recupero di energia da parte di una valvola idraulica durante il processo di regolazione del flusso di corrente in un impianto. Questa valvola di regolazione, detta GreenValve, è un brevetto del Politecnico di Milano, ad opera del Prof. Ing. Stefano Malavasi coadiuvato da un gruppo di ricercatori e tesisti, tra i quali spicca il nome di Cecilia Paris. Cecilia ha incentrato il proprio lavoro sull’analisi teorica e sperimentale della “Valvola Verde”, ed è dalla sua Tesi che il suddetto elaborato trae ispirazione.

Le tecniche di Risk Management per i progetti di costruzione: il caso studio della riqualificazione e recupero funzionale dell'ex-Manifattura Tabacchi per la realizzazione del Tecnopolo di Bologna

La disciplina del Risk Management assume recentemente un significato ed un peso crescenti nel panorama delle organizzazioni pubbliche e private. Nel campo delle costruzioni pubbliche, in particolare, l’attuazione di processi strutturati di Gestione del Rischio potrebbe portare ad un efficientamento significativo del processo di costruzione e gestione. Obiettivo di questa tesi è verificare in che modo i risultati di un’applicazione strutturata di un processo di Gestione del Rischio possono essere impiegati dal gruppo di management per perseguire scelte più consapevoli, precise e circostanziate rispetto ai metodi tradizionali di gestione del processo. L’analisi parte da uno studio comparativo dei metodi e delle norme tecniche di Risk Management proposte in ambito internazionale. I risultati ottenuti vengono poi applicati al caso studio relativo al progetto di insediamento del Tecnopolo di Bologna presso l’area nota come Ex-Manifattura Tabacchi. L’applicazione delle tecniche al caso di studio è strutturata come una esecuzione completa del processo di Valutazione del Rischio. La fase di Identificazione viene svolta tramite un’analisi della letteratura, la sottoposizione al giudizio degli esperti, e si conclude con una categorizzazione dei rischi mediante Risk Breakdown Structure. La fase di Quantificazione del Rischio è attuata tramite una prima fase di analisi qualitativa con la somministrazione di un questionario on-line ad una platea di soggetti competenti; seguita da un’analisi quantitativa svolta con il software “RiskyProject®” per realizzare una analisi di Montecarlo ed analisi di sensitività. Al termine vengono esaminate alcune possibili misure di trattamento specifiche per un rischio definito prioritario. I risultati proposti mostrano come sia possibile ottenere in fase preliminare una descrizione consapevole delle incertezze del progetto, e che tale consapevolezza può essere utilizzata con lo scopo di migliorare la qualità e l’efficacia dell’intero processo.

Riqualificazione urbana del quartiere di Classen Boulevard in Oklahoma City, OK.

Classen Boulevard as a Zipper. Riqualificazione urbana del quartiere di Classen Boulevard in Oklahoma City, OK

Recupero e conservazione del secondo chiostro dell'ex convento di San Francesco a Bologna. Analisi delle fasi costruttive, interventi di miglioramento sismico e di riqualificazione.

L’obiettivo principale della presente tesi è quello di realizzare un progetto di miglioramento sismico per la porzione del secondo chiostro dell’ ex convento di S. Francesco, a cui è stato affiancato un progetto architettonico di riqualificazione di alcune aree al momento non valorizzate e un progetto di prevenzione incendi. In seguito all’analisi dell’evoluzione storica è stata effettuata una caratterizzazione costruttiva degli elementi strutturali tramite rilievi e sono state quindi individuate le vulnerabilità strutturali che potrebbero portare, in caso di sisma, all’attivazione dei cinematismi di collasso. Si è poi svolta un’analisi del livello di sicurezza sismica secondo il livello di valutazione LV1, cioè un’analisi qualitativa secondo modelli semplificati, applicando il modello semplificato proposto dalle Linee Guida per la tipologia “Palazzi, ville e altre strutture con pareti di spina ed orizzontamenti intermedi”, che ha lo scopo di fornire come risultato un indice della sicurezza sismica dell’intero edificio. I risultati della valutazione globale sono affiancati dai risultati ottenuti tramite l’applicazione delle tabelle CINE, che esemplificano e sintetizzano gli aspetti significati dei cinematismi di collasso e permettono di effettuare delle verifiche locali. Sulla base dei risultati ottenuti, sono stati progettati diversi interventi strutturali, con lo scopo di migliorare la sicurezza sismica dell’edificio, concepiti con lo scopo di eliminare o limitare le vulnerabilità dell’edificio, con particolare attenzione ai temi della scatolarità dell’edificio e della presenza di connessioni tra strutture verticali e orizzontali. Per verificare l’efficacia di questi interventi sono state ripetute le verifiche del cinematismi locali tramite le tabelle CINE e i risultati sono stati positivi, in quanto l’accelerazione necessaria per l’attivazione dei cinematismi ora risulta essere uguale o superiore a quella caratteristica del sito.

Strategie di modellazione numerica di interventi per la riqualificazione di un edificio in muratura mediante cappotto sismico

Il lavoro svolto in questa tesi si colloca nel contesto della riqualificazione di una struttura in muratura portante esistente tramite cappotto sismico. Ha come oggetto l’analisi della sua risposta meccanica, con particolare attenzione alla modellazione numerica. L’immobile oggetto di studio è edificato nella zona costiera del comune di San Benedetto del Tronto (AP). La prima fase di analisi consiste in un approfondito percorso di conoscenza della struttura, che riguarda un attento studio storico-critico dell’evoluzione strutturale seguito, poi, da un’indagine conoscitiva della geometria della struttura e delle caratteristiche meccaniche dei materiali costituenti. Per migliorare il comportamento dell’edificio sotto carichi sismici, si sceglie di intervenire tramite la realizzazione di un’epidermide sismo-resistente, che deve essere correttamente modellata congiuntamente alla muratura portante. Viene proposta una prima modellazione semplificata nella quale le pareti del cappotto vengono implementate mediante l’utilizzo di elementi bidimensionali, mentre la muratura esistente viene considerata solamente come massa sismica. Nella seconda strategia di modellazione, seppure si mantenga la stessa impostazione per la schematizzazione del cappotto sismico, si avanza l’ipotesi di discretizzare la struttura esistente mediante il metodo a telaio equivalente, per valutare così la ripartizione delle azioni sismiche tra cappotto e muratura. Vengono eseguite tutte le verifiche necessarie per la valutazione di fattibilità dell’opera, esaminando anche i livelli di sicurezza raggiunti per lo stato di progetto. Con entrambe le strategie si raggiunge un’ottima riqualificazione dell’immobile.

ALBARUS. Il recupero di un nucleo rurale abbandonato all'interno di un programma di riqualificazione e valorizzazione del Parco Storico di Monte Sole.

La tesi si incentra sulla grande varietà di tipologie edilizie dell’insediamento appenninico che in passato non sono state coinvolte nelle dinamiche e nelle strategie politiche di sviluppo ma sono state protagoniste di avvenimenti bellici e di stragi che le hanno trasformate in veri e propri luoghi di memoria. Tale riflessione prende in considerazione il Parco Storico di Monte Sole, cuore dell’Appennino bolognese. Infatti, i manufatti edilizi di queste aree sono testimonianze che l’epoca ha tramandato senza interrogarsi sulla loro utilizzazione futura e che, ad oggi, risultano avulse dal loro valore originario. La tesi propone di rivitalizzare e rifunzionalizzare questi luoghi, per trasformali in nuovi poli attrattori del territorio. Dopo una prima parte di introduzione e di analisi sull’area del Parco, per contribuire a far crescere una più matura consapevolezza del valore culturale degli antichi edifici, viene realizzato un abaco di tutti i beni culturali presenti all’interno dell’area di studio. Nella parte di progetto, sono state individuate alcune priorità progettuali suddivise in maniera tematica, in relazione alle modalità di intervento per la gestione del territorio e la sua tutela. Questi lineamenti strategici sono stati poi applicati ad un ambito di intervento che ha favorito la comprensione della direzione verso cui è necessario impostare la pianificazione operativa. Viene poi preso in considerazione come caso studio specifico il nucleo rurale di Albereda, un insediamento abbandonato caratterizzato da un’antica casa-torre, che viene approfondito con un’ipotesi progettuale volta alla sua riqualificazione e valorizzazione, attraverso l’inserimento e l’innesto di nuovi volumi. Tenendo conto dell’ambito fluviale in cui si inserisce, viene inoltre pianificato un ponte ciclopedonale per mettere in collegamento le sponde opposte del fiume Reno. La rappresentazione è affidata a piante architettoniche, sezioni, viste assonometriche e viste prospettiche.

I ruderi dell'antico borgo di Caprara. Il recupero di un nucleo rurale abbandonato all'interno di un programma di riqualificazione e valorizzazione del Parco Storico di Monte Sole.

La tesi prende in considerazione un grande patrimonio edilizio spesso, a torto, considerato “minore”, ovvero quello rappresentato dalle abitazioni rurali del territorio collinare e montano della provincia di Bologna. Nella vastità dell’edificato montano la riflessione concerne un territorio rappresentativo della natura e della memoria: il Parco Storico di Monte Sole. Quest’area appenninica fu teatro d’orrore durante la Seconda Guerra che ha determinato un pressoché totale abbandono della zona, ad oggi, disseminata di antichi edifici rurali fatiscenti. La tesi propone una valorizzazione delle preesistenze architettoniche e della viabilità tramite una loro rifunzionalizzazione e messa a sistema, attraverso un confronto che non vuole occultare il passato, operando una frattura con esso, ma che possa evidenziare l’entità di questo luogo simbolico, emblematico di un paesaggio storico eccezionale. Dopo una prima parte di ricerca e analisi, viene proposta una catalogazione di tutte le tipologie edilizie, all’interno del Parco Storico di Monte Sole, con interesse storico-testimoniale. Segue la definizione di lineamenti strategici (relativi al: sistema vegetale e agricolo, viario ed escursionistico, contesto architettonico e sistema insediativo) applicabili sull’intera estensione del territorio e la loro relativa applicazione su un ambito di intervento più circoscritto al fine di poterne evidenziare in modo chiaro e funzionale gli aspetti progettuali. Successivamente, viene preso in considerazione come caso studio l’antico borgo di Caprara, ad oggi, un complesso di ruderi relativo al contesto montano che sarà approfondito con un’ipotesi progettuale volta alla sua riqualificazione e valorizzazione. E’ all’innesto che viene affidato il compito di dialogare con le rovine attraverso una molteplicità di linguaggi e relazioni. Questa situazione puntuale viene rappresentata tramite l’utilizzo di piante, sezioni, viste assonometriche e viste prospettiche renderizzate.

Impalcati da ponte con travate Gerber: aspetti di degrado, manutenzione e riqualificazione.

A fronte dei numerosi eventi di perdita di servizio o crolli di ponti degli ultimi anni, il loro adeguamento e/o miglioramento è divenuto prioritario. Con questo spirito si è posta l’attenzione sui ponti Gerber, descrivendo dapprima le ragioni tecniche e storiche del loro sviluppo, i problemi di degrado, ed infine i modelli disponibili per il calcolo della portanza delle selle. Consapevoli della ridotta durabilità di queste opere, e del fatto che le cerniere Gerber sono state ufficialmente classificate come punti critici da attenzionare ai sensi delle nuove “Linee guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza ed il monitoraggio dei ponti esistenti” del 2020, sono stati approfonditi due scenari tipici di intervento su casi reali di ponti che presentassero giunti Gerber particolarmente ammalorati. La soluzione più conservativa e meno invasiva prevede il mantenimento in essere delle selle e si basa sul by-pass dei giunti stessi ottenuto attraverso il meccanismo “leva” che si instaura in un sistema di travi metalliche posto a sostegno delle travi d’impalcato. Quella di solidarizzare le travi rendendo il sistema iperstatico è invece la seconda soluzione analizzata. La chiusura delle selle consente di ottenere gli effetti benefici propri delle strutture iperstatiche, a spese comunque della nascita di sollecitazioni all’interno della trave originariamente compresa tra le cerniere. Si è infine accennato a ipotesi di miglioramento sismico dell’opera, trattato con la cucitura delle selle Gerber stesse, che hanno consentito all’impalcato di avere un comportamento monolitico. Il presente elaborato costituisce dunque un punto d’incontro tra i modelli teorici con cui si studiano i degradi e la capacità portante residua delle selle, e le soluzioni progettuali di intervento effettivamente utilizzate e disponibili per la messa in sicurezza di ponti con caratteristiche simili.

"La poesia della materia" Un nuovo progetto per Piazza Burri a Citta di Castello

La tesi si occupa della rigenerazione urbana, ambientale e architettonica dell’attuale piazza Garibaldi, partendo dal progetto di Alberto Burri per la stessa area. Con occhio critico la proposta del maestro viene sviscerata e approfondita per poi portare con sé un progetto di rigenerazione del sistema urbano. Nonostante le splendide e monumentali architetture, e seppur essendo uno dei grandi accessi alla città storica, l’area ha perso la sua centralità a causa di vari mutamenti urbanistici effettuati nel corso del tempo. In seguito ad una analisi storica e percettiva, è stata proposta la riprogettazione dell’area consapevolmente alla sua storia e alle necessità odierne. Il progetto si pone l’obiettivo di donare alla città un nuovo spazio dedicato al grande artista e aprire quest’ultima verso l’esterno con un nuovo degno accesso. Il progetto quindi prevede la progettazione di una piazza, Piazza Burri, con un giardino adiacente, il Giardino delle Sculture, e un centro culturale e artistico, al Fondazione Alveare. La proposta progettuale si collega agli altri spazi espositivi della città promuovendo così una rete di collegamento che riaccenda l’area, e Città di Castello, dal punto di vista dell’attrattività.

Progettazione dell'impianto di climatizzazione a servizio del Museo Nazionale della Resistenza di Milano per mezzo di simulazioni energetiche dinamiche

Il lavoro proposto si pone l’obiettivo di progettare l’impianto di climatizzazione del Museo Nazionale della Resistenza, sito in Milano, sulla base dei criteri di riduzione delle emissioni climalteranti e valorizzando l’utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili presenti nel territorio, nella fattispecie attraverso lo sfruttamento dell’acqua di falda e dell’energia solare. Il primo capitolo è dedicato alla descrizione del processo di dimensionamento effettuato ed ai criteri di progettazione adottati. Lo sfruttamento diretto dell’energia solare avviene attraverso un impianto fotovoltaico integrato alla struttura museale; nel secondo capitolo viene stimata la sua capacità di produzione elettrica annuale. Vengono quindi messi a confronto i risultati ottenuti, calcolati sia su base mensile in relazione alla norma UNI 10349, sia attraverso una simulazione energetica di tipo dinamico condotta su base oraria mediante l’utilizzo del software IES VE. Viene inoltre valutata la capacità della cella fotovoltaica nel convertire la radiazione incidente in energia elettrica ed analizzato il suo comportamento al variare delle condizioni operative. Nel terzo capitolo vengono studiati gli effetti dell’irraggiamento estivo sulle pareti opache del museo, valutando la capacità delle murature di ritardare l’onda di flusso termico. È inoltre effettuata una trattazione analitica per il calcolo dei parametri necessari a determinare il comportamento dinamico dell’involucro. Attraverso la simulazione dinamica è stato possibile stimare le richieste energetiche ed elettriche, estive e invernali, della struttura museale. La soluzione impiantistica proposta per la generazione di acqua calda e refrigerata, fa uso di gruppi polivalenti acqua-acqua con possibilità di condensare o evaporare con acqua di falda. Tale soluzione viene poi analizzata e confrontata con una più versatile, ma meno efficiente, una pompa di calore aria-acqua.

Sviluppo di un Intervento di Riqualificazione Energetica per un Edificio ad uso Espositivo

Nel seguente elaborato di tesi si è studiata la riqualificazione energetica di un edificio ad uso espositivo, di notevole volumetria, durante una esperienza di tirocinio svolta presso MoRe Energy s.r.l.. Inizialmente il cliente ha commissionto il lavoro limitandosi al voler sostituire l'attuale impianto ad aria a servizio di una parte dell'immobile ma, in fase di lavoro, si è evidenziato che le notevoli dispersioni in inverno e gli apporti in estate erano tali da non garantire le corrette condizioni di comfort secondo le norme di settore. Si è quindi predisposta una dettagliata analisi dei carichi termici invernali ed estivi, predisponendo degli interventi sull'involucro tali da migliorare il benessere da un punto di vista globale. Per fare questo ci si è avvalsi del software commerciale DesignBuilder, che monta al suo interno EnergyPlus come motore di calcolo, un codice di calcolo dinamico molto performante basato sul metodo Ashrae Heat Balance. Valutati gli interventi sull'involucro si è passati a predisporre una soluzione impiantistica: si è valutato che un impianto ad aria misto con UTA e termoventilanti ad integrazione fosse la soluzione migliore per l'edificio. Infine, si è studiata una possibile canalizzazione dell'aria utilizzando il metodo a perdita di carico unitaria costante.

Riqualificazione o demolizione e ricostruzione? Metodo di valutazione della circolarità e applicazione al caso della "Corte Palazzo" ad Argelato, Bologna

La prima parte della seguente tesi intende studiare lo stato dell’arte in ambito delle principali tecnologie di smaltimento e di recupero dei rifiuti da costruzione, per poi analizzare le metodologie di analisi del sistema di decostruzione, basate su processi di calcolo semplificati. La seconda parte si concentra invece sul confronto tra due ipotesi di intervento differenti: uno scenario di riqualificazione energetica e uno di demolizione e ricostruzione. L’obiettivo della ricerca è indagare quale dei due interventi sia il più circolare e sostenibile, dal punto di vista ambientale ed economico. Questo obiettivo si concretizza mediante lo svolgimento di una analisi LCA attraverso l’utilizzo del software OneClick LCA. Il caso di studio sul quale viene svolta tale indagine consiste nella villa realizzata agli inizi del Novecento, appartenente al complesso “Corte Palazzo” sito ad Argelato (Bologna). Per lo scenario di demolizione, dopo una prima analisi iniziale delle tecniche circolari da poter applicare più adeguate al contesto esistente, è stato sviluppato un progetto che rispettasse le stesse caratteristiche dimensionali (in termini di sagoma) e le stesse prestazioni dell’involucro (in termini di trasmittanza termica) dell’edificio riqualificato. Il metodo di analisi proposto, reiterabile e proposto ad altri casi di studio, eventualmente implementato per includere tutti i materiali che compongono il sistema costruttivo e non soltanto quelli dell’involucro, rappresenta un efficace strumento di valutazione dell’impatto ambientale ed economico degli interventi, per consentire ai progettisti e ai committenti di compiere scelte più consapevoli.

Analisi di alternative progettuali per la riqualificazione energetica di un condominio

Obiettivo della tesi è quello di ipotizzare una serie di interventi volti al miglioramento energetico di un condominio sito nel comune di Modena, raggrupparli in possibili scenari e fare una valutazione di analisi costi-benefici al fine di individuare la convenienza degli scenari proposti. Verrà fatto un inquadramento del caso studio, presentando l’edifico oggetto di intervento e le sue caratteristiche e condizioni nello stato di fatto rilevate a seguito di sopralluogo. Si procede con l’inserimento dei dati all’interno di un software certificato, e con la diagnosi energetica, illustrandone i vari risultati e criticità immediatamente rilevabili da questa analisi. Sulla base delle problematiche rilevate si sono ipotizzati una serie di interventi volti al raggiungimento di risultati prestazionali migliori nell’edificio, combinandoli tra loro per formare quattro possibili scenari realizzabili. Oltre ad indicare i risultati relativi al condominio nella sua totalità sono stati scelti tre appartamenti tipo, collocati in piani diversi, per analizzare in che modo gli interventi proposti influissero su ciascuno di essi in base alla loro posizione. Si è poi passati alla diagnosi energetica dei possibili scenari mettendoli a confronto con lo stato di fatto. In conclusione, in prima analisi sono stati calcolati i costi annuali relativi all’energia richiesta dagli impianti presenti per gli scenari di intervento, paragonandoli con quelli dello stato di fatto, e quindi valutandone il risparmio. Si è poi tenuto conto dell’investimento complessivo per ciascuno scenario, sommando il costo dei singoli interventi. Questi risultati sono stati poi messi a confronto per valutare la convenienza economica dei quattro scenari a fronte dei benefici ottenibili e dei costi da sostenere.

Obiettivo NZEB nella riqualificazione di condomini: studio di fattibilità di impianto centralizzato a pompa di calore tramite simulazioni in regime dinamico

Molti edifici realizzati negli anni ‘80-‘90 sono caratterizzati da impianti con caldaie autonome e nell’ambito degli interventi di riqualificazione energetica solo raramente vengono inserite delle pompe di calore a causa della temperatura di funzionamento dell’impianto, che spesso deve essere mantenuta elevata per i sistemi di emissione a radiatori. Tuttavia la riduzione dei carichi termici dovuti all'isolamento degli edifici consente di utilizzare i terminali esistenti facendoli lavorare a bassa temperatura, con temperature medie di 45-50°C. Obiettivo principale della tesi è quindi la valutazione della fattibilità e dei vantaggi energetici nell’ambito della sostituzione di un sistema di riscaldamento autonomo a gas con un sistema a pompa di calore. Viene preso in esame un edificio condominiale formato da 47 alloggi sito a San Lazzaro di Savena e in particolare verrà valutata la fattibilità di inserire un impianto centralizzato a pompa di calore per ogni corpo scala di cui è composto l’edificio, alimentando l’impianto con pannelli fotovoltaici installati in copertura. Per valutare i vantaggi energetici è stato utilizzato il software di simulazione dinamica Design Builder che consente di analizzare i fabbisogni energetici e la produzione di energia con step orario. Il modello dinamico permette anche di studiare le strategie d’involucro più opportune per diminuire il fabbisogno energetico e poter far lavorare la pompa di calore con i radiatori esistenti a bassa temperatura. I risultati attesi dal lavoro sono molteplici: in primo luogo verificare che la scelta dell’introduzione della pompa di calore consenta all'edificio di ridurre i consumi di energia primaria da fonti non rinnovabili, con lo scopo di portare l’edificio ad una richiesta di quasi zero energia (NZEB) in linea con le nuove normative europee e nazionali; in secondo luogo che l’utilizzo della simulazione oraria consenta di valutare il matching reale tra produzione e consumo di energia.

Riqualificazione energetica di un edificio plurifamiliare nel comune di Castel Maggiore (BO) con applicazione del Superbonus 110

La tesi propone un esempio di riqualificazione energetica di un edificio residenziale sito a Castel Maggiore (Bologna) con l’applicazione della pratica di detrazione fiscale Bonus 110% introdotta nell’anno 2020 con il Decreto Rilancio. Il lavoro segue l’iter burocratico e progettuale alla base di questa pratica, a partire dalle fasi preliminari di studio dello stato di fatto dell’edificio fino alla realizzazione degli interventi proposti. La tesi si sviluppa come segue. I primi due capitoli definiscono alcuni concetti base della termotecnica e le regole per l’applicazione del Bonus 110. I due capitoli successivi forniscono la situazione dell’edificio allo stato di fatto sia per quanto riguarda la struttura e l’impianto termico sia per quanto riguarda le dispersioni termiche e il fabbisogno energetico. Allo stato di fatto il condominio presenta strutture non coibentate, infissi e impianto termico datati. Il quinto capitolo riporta gli interventi previsti: quelli trainanti sono il rifacimento dell’impianto termico e la coibentazione delle pareti esterne e della copertura; quelli trainati sono la sostituzione degli infissi e l’installazione dell’impianto fotovoltaico. Il sesto capitolo presenta il dimensionamento del generatore di calore e dell’impianto fotovoltaico, nonché i risultati ottenuti con l’analisi energetica dell’edificio in seguito all’esecuzione degli interventi proposti. Il settimo capitolo riporta i dimensionamenti dei vari componenti dell’impianto, mentre nell’ottavo capitolo si esegue l’analisi economica complessiva. Gli interventi effettuati comportano un calo drastico delle dispersioni termiche e dell’indice di prestazione energetica, un maggior comfort all’interno dei locali e un notevole aumento nell’uso di energia primaria rinnovabile. L’edificio passa dalla classe energetica F alla classe energetica A4, realizzando così pienamente gli obiettivi di efficientamento energetico e rientrando ampiamente nei requisiti imposti dalla pratica Bonus 110%.