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Qualità dell’aria negli ambienti interni: versioni preliminari dei modelli di calcolo PATRICIA e VELA

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Qualità dell’aria negli ambienti interni: versioni preliminari dei modelli di calcolo PATRICIA e VELA

Il presente rapporto si inserisce nell’ambito della Ricerca di Sistema “ELCITER” sulle elettrotecnologie innovative per i settori civile e terziario. In particolare, il segmento di ricerca a cui 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 di 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 praticamente 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). Nell’attività del primo semestre, riportata nel rapporto CESI SFR-A0/023391, sono state esaminate quali sono le sorgenti, le cause e gli effetti sulla salute dell’inquinamento interno. Sono state definite anche le basi modellistiche per lo sviluppo delle versioni preliminari di due codici di calcolo. Il presente rapporto conclude, per il corrente anno, questa attività modellistica con la descrizione dei manuali d’uso, la presentazione di alcuni esempi applicativi e il rilascio delle versioni preliminari dei codici in formato eseguibile. Il primo codice, denominato “PATRICIA”, 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. La versione completata nel corso del corrente anno si riferisce alla fluidodinamica “a freddo”, intendendo con tale termine che in questa prima fase viene proposto il metodo di soluzione delle equazioni di Navier-Stokes senza considerarne l’accoppiamento con il campo di temperatura. Il codice attuale consente quindi 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. E’ possibile, inoltre, inserire aperture a pressione atmosferica sulle pareti e condizioni al contorno di portata imposta. Il secondo codice di cui viene qui presentata la versione preliminare consente una rapida stima dei carichi termici ed elettrici per un’unità di trattamento aria. La ventilazione meccanica, largamente usata per ottenere una buona qualità dell’aria negli ambienti confinati, soprattutto quelli di lavoro, richiede appropriati sistemi per il riscaldamento e raffrescamento dell’aria esterna con rilevanti incidenze sui costi di gestione dei fabbricati. Nella versione completa codice “VELA” vengono prese in considerazione diverse tipologie impiantistiche e condizioni operative scelte dall’utente e variabili nel tempo come: il set-point delle temperature e dell’umidità relativa, il numero di ricambi d’aria, la presenza di ricircolo, l’uso e l’occupazione degli ambienti, i periodi di attivazione degli impianti. Il calcolo del contenuto di vapore nei locali è effettuato tenendo conto degli scambi con l’esterno (per infiltrazioni/exfiltrazioni e/o apertura finestre) e con gli ambienti confinanti, del tipo di attività svolta dagli occupanti e della presenza di umidificatori/umidificatori nei locali. I dati climatici utilizzati sono su base oraria e relativi all’anno tipo per i principali siti italiani. Le normative prese come riferimento sono quelle italiane e particolarmente la UNI 10339 di giugno 1995. La versione a cui si fa riferimento nel presente rapporto prevede il trattamento di sola aria primaria e condizioni controllate di umidità e temperatura negli ambienti serviti. Le altre attività sviluppate nel secondo semestre del corrente anno sono riportate nel documento SFR- A0/043223 e riguardano i seguenti aspetti: – un esame del panorama normativo sia nazionale che internazionale;

– una indagine sull’andamento del mercato italiano negli ultimi quattro anni delle apparecchiature di tipo domestico per il trattamento dell’aria con particolare riferimento a umdificatori, deumidificatori e depuratori; – un esame delle caratteristiche tecniche delle apparecchiature fatto sulla base dei dati dichiarati dai costruttori; la descrizione di esperienze sulle metodologie di impiego delle tecniche di misura dei flussi d’aria interzonale mediante l’impiego di gas traccianti.

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