Sviluppo e analisi di un modello nodale per la valutazione della stratificazione termica in ambienti moderati con ventilazione a dislocamento

La ventilazione a dislocamento si presenta come uno dei sistemi di ventilazione meccanica più adatti a servire gli ambienti moderati. La valutazione del comfort termico all’interno di questi ambienti è un aspetto che negli anni ha acquisito sempre più importanza. Per questo motivo risulta necessario disporre di strumenti adatti che permettano di valutare gli effetti della ventilazione a dislocamento sul campo di temperatura all’interno di un locale. I mezzi ad oggi a disposizione per l’analisi delle prestazioni di questa strategia di distribuzione dell’aria sono la pianificazione di prove sperimentali, l’utilizzo di simulazioni CFD o di software di modellazione termica, e l’implementazione di modelli semplificati. In questo lavoro di tesi viene sviluppato un modello semplificato a tre nodi per stimare la stratificazione termica in un ambiente in regime stazionario per diverse configurazioni di carichi interni e di condizioni ambientali esterne. I risultati ottenuti dal modello nodale vengono confrontati con simulazioni CFD in campo stazionario sui medesimi casi studio. I diversi casi studio proposti prevedono la presenza di carichi interni costituiti da persone, postazioni di lavoro d’ufficio e luci a soffitto; all’esterno della stanza, viene considerato un clima estivo con e senza l’effetto della radiazione solare. Per migliorare l’accuratezza della simulazione della stratificazione termica da parte del modello nodale, è stata effettuata una calibrazione sul gradiente di temperatura predetto dalla CFD. Le temperature simulate dal modello nodale ai nodi aria e di superficie non si discostano di più di 1 °C da quanto ottenuto dalle simulazioni CFD. L’introduzione della radiazione solare nel modello della CFD rappresenta però un punto critico in quanto l’utilizzo di simulazioni in campo stazionario porta ad ottenere valori di temperatura dell’aria della stanza non realistici. Il modello nodale rappresenta una soluzione che permette di stimare in maniera adeguata le prestazioni della ventilazione a dislocamento con un ridotto costo computazionale. Ciononostante, il modello nodale presentato necessita di un confronto con dati sperimentali e di un ampliamento a casi condotti in regime non stazionario.