Sviluppo di modelli a parametri concentrati per la valutazione termica e la qualità dell'aria negli aerei

Le tematiche del comfort termico e della qualità dell’aria sono di particolare interesse quando si parla di edifici. Tuttavia, la creazione di un ambiente termico soddisfacente è importante anche nei mezzi di trasporto, ad esempio nelle cabine degli aerei. Da questo punto di vista, lo sviluppo di modelli semplificati per lo studio della qualità dell’aria e della temperatura a bordo di un aeromobile è utile per comprendere in generale l’ambiente della cabina in volo. In questa tesi sono stati sviluppati due modelli semplificati. Il primo è un “modello resistenza-capacità” per la valutazione delle temperature in vari punti delle superfici della cabina e dell’aria. Il cosiddetto “modello RC” è sviluppato per ogni fila di poltrone, all’interno della cabina, e consta di tredici resistenze termiche, undici nodi e tre capacità. È in grado di simulare sia la fase di crociera che di stazionamento a terra. Il secondo modello è utile per la valutazione dell’andamento della concentrazione di anidride carbonica all’interno di una cabina, analizzando l’efficienza della ventilazione come metodo per mantenere sotto una determinata soglia di sicurezza il contaminante. Il “modello per lo studio della qualità dell’aria” tiene in considerazione, inoltre, del contributo del ricircolo dell’aria a bordo. Vengono infine effettuate una serie di analisi sia confrontando il “modello RC” con altri presenti in letteratura, che eseguendo analisi di sensitività, al fine di valutare l’andamento dei parametri di output al variare delle condizioni al contorno. Si è notato che, generalmente, ad un aumento lineare di una condizione al contorno (numero di passeggeri, quota) i corrispondenti valori di temperatura al nodo aria aumentano spesso in modo lineare, seppur gli andamenti presentino delle differenze per modelli diversi di aereo. I risultati relativi all’errore quadratico medio (root-mean-square error, RMSE) rispetto ai confronti tra i dati sperimentali ed i dati in output del “modello RC” sono 1.31 °C, 1.47 °C e 1.93 °C, rispettivamente in corrispondenza del nodo aria, nodo soffitto e pavimento.