Vigo Majello, Maria Cristina (2013) Sistemi innovativi per l’implementazione energetica del patrimonio edificato: dispositivi piezoelettrici applicati alle pavimentazioni. [Tesi di dottorato]

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Abstract

Nell’ambito della tematica curriculare Promozione di tecnologie per la sostenibilità dell’ambiente costruito, la ricerca intende valutare la possibilità d’integrare sistemi piezoelettrici nelle pavimentazioni degli spazi aperti di fruizione collettiva, caratterizzati da ingenti flussi di persone, al fine di generare energia “pulita” per ridurre i consumi della pubblica illuminazione. La ricerca nel campo delle tecnologie piezoelettriche, che sfruttano il comportamento diretto dei cristalli artificiali per la produzione di energia, ha finora sviluppato tre tipologie di pavimentazione riconducibili a tappeti, piastrelle e dispositivi piezoelettrici. Partendo da questi sistemi brevettati e sperimentati, questo studio arriva a definire un dispositivo prototipale, la cui valenza prestazionale viene verificata attraverso una simulazione applicativa sul caso pilota, individuato nella stazione metropolita di Montesanto a Napoli. La ricerca è stata articolata attraverso quattro fasi che corrispondono ai quattro capitoli in cui è divisa la tesi. Nella prima fase, è stato affrontato il tema del recupero degli spazi aperti di fruizione collettiva attraverso la possibilità d’impiegare i sistemi piezoelettrici per la produzione di energia, individuando, tra le tipologie di pavimentazione piezoelettrica sperimentate e brevettate, quella dei dispositivi, come soluzione percorribile e proponibile in un sistema di percorsi pedonali nei centri storici. Nella seconda fase, è stato analizzato il sottosistema pavimentazione, rapportandolo con le funzioni aggiuntive di un dispositivo piezoelettrico integrato; tale analisi integrata ha portato alla definizione del sottosistema pavimentazione piezoelettrica, alla declinazione dei suoi requisiti prestazionali e all’individuazione dei vincoli all’integrabilità derivanti da aspetti tecnologici, ambientali, sociali, economici e finanziari. La definizione dei requisiti e dei vincoli all’integrabilità derivanti da aspetti tecnologici, hanno costituito il presupposto di riferimento per l’elaborazione, nella terza fase della ricerca, di un dispositivo piezoelettrico prototipale, del quale è stata testata la funzionalità in termini meccanici e energetici in collaborazione con il dipartimento d’Ingegneria Aerospaziale. I vincoli all’integrabilità derivanti da aspetti ambientali, sociali, economici e finanziari hanno, invece, costituito il presupposto di riferimento, nella quarta fase della ricerca, per individuare un caso pilota sul quale ipotizzare una simulazione di pavimentazione piezoelettrica per verificarne il rendimento energetico, e quindi una possibile riduzione dei consumi, in relazione a un sistema di pubblica illuminazione incidente sull’area individuata. Il lavoro svolto raggiunge significativi esisti di ricerca: - La definizione degli elementi che costituiscono un dispositivo piezoelettrico prototipale da integrare nelle pavimentazioni degli spazi aperti di fruizione collettiva nei centri storici; - Valutazione delle percentuali di risparmio energetico, derivante dall’integrazione di una pavimentazione piezoelettrica, rispetto ad un sistema urbano di riferimento mettendo a sistema superfici utilizzate, pubblica illuminazione e flusso degli utenti.

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