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Qualità dell’aria negli ambienti interni. PATRICIA: codice di calcolo per analisi termofluidodinamiche in ambienti confinati

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Qualità dell’aria negli ambienti interni. PATRICIA: codice di calcolo per analisi termofluidodinamiche in ambienti confinati

Le attività riportate nel presente rapporto si inseriscono nell’ambito del programma di “ELCITER”, sottoprogetto della Ricerca di Sistema “ELTEC”, sulle elettrotecnologie innovative per i settori civile e terziario. In particolare, il segmento di ricerca al quale si fa riferimento, denominato “QUALIAMB”, è relativo al controllo della qualità dell’aria negli ambienti interni e al ruolo delle elettrotecnologie per la ventilazione, umidificazione/deumidificazione e depurazione degli ambienti. Nel suo complesso l’attività si propone di affrontare in modo sistematico il problema del controllo della qualità dell’aria interna allo scopo di suggerire soluzioni ottimizzate in termini di efficacia, di costo e di consumi di energia, sia di esecuzione d’interventi di retrofitting degli edifici esistenti, sia in fase di progettazione degli impianti di ventilazione e trattamento dell’aria. L’interesse di questa tematica per il Sistema Elettrico nasce dalla considerazione che in pratica tutti i sistemi e gli impianti attualmente utilizzati per il controllo dell’aria interna, a partire dai sistemi di ventilazione forzata, fanno ampio ricorso all’energia elettrica per il loro funzionamento. In tale ottica i principali obiettivi che l’attività si propone si possono così riassumere: – La messa a punto di metodologie sperimentali per l’esecuzione di campagne di misura su edifici esistenti, nei settori civili, commerciali e industriali, tese a verificare i reali livelli di inquinamento indoor e le relative cause. – La messa a punto di metodologie progettuali e dei relativi strumenti, fra i quali particolarmente importanti sono i modelli di simulazione del campo di moto e delle concentrazioni di inquinanti, per la realizzazione di edifici ed impianti ad alto livello qualitativo sotto il profilo della tematica in esame. – La verifica, mediante indagini di mercato e analisi di laboratorio, del grado di maturità tecnologico raggiunto dalle apparecchiature attualmente in commercio preposte al controllo della qualità dell’aria interna (apparecchi per la filtrazione, il controllo dell’umidità, per la ventilazione). Il presente rapporto conclude, per il corrente anno, l’attività di modellistica consistente nello sviluppo del pacchetto software “PATRICIA” e include la descrizione della parte teorica implementata nel corrente anno, i manuali d’uso, la presentazione di alcuni esempi applicativi e il rilascio della versione aggiornata del pacchetto in formato eseguibile. Questo codice viene sviluppato per la simulazione 3D dei processi di scambio di massa, momento ed energia in uno o più ambienti. Obiettivo del pacchetto software è la determinazione dei campi di

temperatura, di velocità e di concentrazione di inquinanti in ambienti confinati in presenza di ostacoli, impianti di diversa natura per l’immissione/estrazione e trattamento di aria, sorgenti di massa e momento interni, in condizioni al contorno variabili nel tempo. Un codice con tali caratteristiche trova molteplici applicazioni: da un lato per la determinazione delle condizioni di comfort termoigrometrico, e dall’altro per la valutazioni di condizioni di insalubrità o addirittura di pericolosità per la presenza di contaminanti aeriformi. Il campo di applicazione di detto codice può spaziare dal settore dell’edilizia civile ad uso abitativo, a quello del terziario, commerciale, industriale e per particolari zone dell’ambiente esterno. Il codice “PATRICIA”, completato nelle sue parti, può costituire una valida alternativa ai codici di fluidodinamica di tipo “general purposes”, attualmente in commercio grazie ad una struttura e algoritmi di calcolo più snelli e l’implementazione di routines specifiche per le configurazioni più in uso negli ambienti interni. Il codice nella versione precedente consentiva già di simulare ambienti confinati che contengano arredi, simulati da celle "solide" escluse dal calcolo del campo di moto e da perdite di carico localizzate, e sorgenti di massa e/o di momento, anche interne. Era già possibile, inoltre, inserire aperture a pressione atmosferica sulle pareti e condizioni al contorno di portata imposta. La versione completata nel corso del corrente anno si riferisce alla versione termo-fluidodinamica intendendo con tale termine che le equazioni del moto di Navier-Stokes vengono risolte, in regime di moto anche turbolento, in modo accoppiato alle equazioni dell’energia per ogni passo temporale . In aggiunta è stata introdotta la modellazione dell’apporto di radiazione solare entrante da aperture e la implementazione di moduli appositi per la simulazione di particolari impianti per la ventilazione. In particolare, è stata introdotta la possibilità di inserimento di fan-coil, di bocchette con alette orientate sia verticalmente che orizzontalmente, di diffusori circolari, di gusci per il disaccoppiamento del campo di moto sulle superfici di celle di calcolo contigue allo scopo di meglio simulare la direzione dei flussi d’aria in certe zone. Sono stati infine sviluppati e inclusi due software originali di interfaccia grafica, con viste per piani e tridimensionali, per il processamento dei dati sia di ingresso che di uscita al modulo di calcolo. Le attività precedenti relative al codice sono riportate nei rapporti CESI SFR-A0/023391e SFR- A0/043224. I due rapporti citati, assieme al rapporto SFR-A0/043223, completano la descrizione degli argomenti trattati ad oggi nell’ambito di “ELCITER”.

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