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Acquiletti, Fabio

Il raffrescamento evaporativo passivo applicabilità climatica e integrazione architettonica.

Rel. Mario Grosso, Marco Simonetti, Giacomo Chiesa. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile, 2014

Abstract:

L'obiettivo di questo testo è approfondire il tema del raffrescamento passivo degli edifici, esplorando le possibilità offerte da una particolare strategia di raffrescamento, che sfrutta il principio fisico dell'evaporazione dell'acqua per abbassare la temperatura in ambiente.

La quantità di calore assorbito nel processo evaporativo dell'acqua (calore latente) è molto alta se confrontata con altre modalità di trasferimento del calore, utilizzate abitualmente negli edifici. Il raffrescamento evaporativo si verifica come conseguenza del calore latente di vaporizzazione, utilizzando circa 2,5 kJ/kg di acqua che evapora, senza estrazione meccanica del calore (Givoni, 1994).

Lo studio si articola, in primo luogo, evidenziando la necessità dell'impiego dei sistemi di raffrescamento passivo in relazione alla sostenibilità ambientale, che caratterizza gli obiettivi posti dalla comunità europea per il primo ventennio del XXI secolo. Il capitolo 1 tratta, quindi, le strategie di raffrescamento passivo distinguendo la modalità di controllo della radiazione solare e quella di dissipazione del calore, che si ottiene impiegando pozzi termici naturali. Successivamente, capitolo 2, l'attenzione si sposta sul benessere termo-igrometrico, poiché è importante comprendere come funziona il sistema di termoregolazione del corpo umano, quando è sottoposto ad alte temperature ed umidità. Di conseguenza sono stati rappresentati i modelli utilizzati per la valutazione del comfort termico, in presenza di ventilazione meccanica (modello PMV-PPD) e in condizioni di raffrescamento naturale (modello adattivo). Il capitolo prosegue illustrando i diagrammi bioclimatici, utilizzati per rappresentare la distribuzione delle variabili di temperatura e contenuto di umidità (relativa e assoluta) di una determinata località, e termina mostrando come, aumentando la velocità dell'aria (entro un intervallo preciso), è possibile innalzare la temperatura di comfort.

Il terzo capitolo è dedicato alla rappresentazione delle strategie di raffrescamento evaporativo, sviluppando, in particolare, la tipologia dei sistemi di raffrescamento evaporativo passivo a caduta d'aria (PDEC, passive downdraught evaporative cooling). È stato illustrato il principio di funzionamento di tale sistema effettuandone una classificazione, sia in base al tipo di elemento utilizzato per lo scambio termico (pannelli inumiditi o spruzzatori), sia secondo il tipo di configurazione geometrica adottata per la distribuzione dell'aria in ambiente. Al termine del capitolo è stato affrontato il tema dell'applicabilità climatica del sistema PDEC, elaborando, per il territorio italiano, una carta di applicabilità, che mette in relazione le variabili ambientali di temperatura e umidità relativa, di un capoluogo di provincia, con la possibilità di utilizzare un sistema di raffrescamento evaporativo per abbassare la temperatura interna di un locale.

In generale, non è possibile capire le opportunità e i limiti offerti da un sistema tecnologico, se non si conosce il suo comportamento in un'applicazione pratica. È stato, quindi, naturale rappresentare diversi casi studio, capitolo 4, dove sono stati adottati i sistemi PDEC, per il raffrescamento passivo.

Il quinto capitolo è al centro dell'indagine architettonico-tecnologica di questo testo, poiché sono state eseguite, attraverso l'uso di un software dedicato, le simulazioni che legano i parametri ambientali e geometrici della torre evaporativa PDEC alle sue prestazioni. Le prestazioni, in termini di potenze e portate volumiche, sono state rappresentate utilizzando dei grafici. Grazie a questa analisi è possibile comprendere sia come migliorare le performance di un sistema PDEC, sia capire come le scelte geometriche compositive influenzano il funzionamento di tale tecnologia.

In seguito, il testo sviluppa la tematica dell'integrazione, in un progetto di architettura, di una torre evaporativa, capitolo 6. È stata elaborata una linea guida, concettuale, per condurre agevolmente il progettista nella definizione del sistema appropriato al progetto che sta realizzando. Successivamente, sono stati introdotti gli aspetti di carattere funzionale ed estetico legati all'integrazione architettonico-tecnologica, fornendo indicazioni di carattere generale per capire come realizzarla a livello compositivo. Infine sarà illustrata una classificazione delle torri PDEC elaborata distinguendo le diverse tipologie in base all'integrazione del sistema con il progetto.

Il ruolo del progettista, che opera nel campo della sostenibilità, non può sottrarsi alle considerazioni relative all'integrazione architettonico-tecnologica, poiché è evidente che da queste deriva la qualità di un progetto.

Relatori: Mario Grosso, Marco Simonetti, Giacomo Chiesa
Soggetti: A Architettura > AO Progettazione
S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3587
Capitoli:

INTRODUZIONE

1 IL RAFFRESCAMENTO PASSIVO

1.1 La NECESSITÀ DEL RAFFRESCAMENTO passivo

1.2 Le STRATEGIE DI RAFFRESCAMENTO passivo

1.3 Controllo della radiazione solare

1.3.1 Chiusure opache

1.3.2 Chiusure trasparenti

1.3.3 Schermature solari

1.4 Sistemi di raffrescamento passivo

1.4.1 II raffrescamento microclimatico

1.4.2 II raffrescamento geotermico

1.4.3 II raffrescamento radiativo

1.4.4 II raffrescamento evaporatilo

2 COMFORT TERMOIGROMETRICO ESTIVO

2.1 Comfort termico

2.2 I parametri da considerare

2.3 II modello di Fanger

2.4 II modello adattivo

2.5 I diagrammi bioclimatici

2.6 Comfort termico estivo e movimenti d'aria

3 IL RAFFRESCAMENTO EVAPORATIVO

3.1 Principio fisico di funzionamento

3.2 Classificazione

3.2.1 La torre con filtro a nido d'ape

3.2.2 La torre con getto a doccia

3.2.3 La torre con getto nebulizzato

3.2.4 II sistema Evapcool®

3.2.5 I sistemi ibridi di raffrescamento evaporatilo

3.3 Configurazioni geometriche

3.3.1 L'atrio centrale (aperto)

3.3.2 II vano centrale (chiuso)

3.3.3 La torre perimetrale (adiacente)

3.3.4 La torre perimetrale (separata)

3.4 Catturare il vento

3.5 Applicabilità climatica

3.5.1 Carte di applicabilità del raffresca mento evaporatilo...

4 CASI STUDIO

4.1 Applicazioni pratiche dei sistemi PDEC

4.2 Dipartimento di "Global Ecology"

4.2.1 Contesto geografico

4.2.2 Organizzazione spaziale e funzionale

4.2.3 Integrazione bioclimatica dell'edificio

4.2.4 Sistema di raffrescamento

4.2.5 Conclusioni

4.3 Edificio scolastico Kenilworth

4.3.1 Contesto geografico

4.3.2 Organizzazione spaziale e funzionale

4.3.3 Integrazione bioclimatica dell'edificio

4.3.4 Sistema di raffrescamento

4.3.5 Conclusioni

4.4 Centro accoglienza del Parco Nazionale di Zion

4.4.1 Contesto geografico

4.4.2 Organizzazione spaziale e funzionale

4.4.3 Integrazione bioclimatica dell'edificio

4.4.4 Sistema di raffrescamento

4.4.5 Conclusioni

4.5 Blaustein Institute

4.5.1 Contesto geografico

4.5.2 Organizzazione spaziale e funzionale

4.5.3 Integrazione bioclimatica dell'edificio

4.5.4 Sistema di raffrescamento

4.5.5 Conclusioni

4.6 Sohrabji Godrej Green Business Centre

4.6.1 Contesto geografico

4.6.2 Organizzazione spaziale e funzionale

4.6.3 Integrazione bioclimatica dell'edificio

4.6.4 Sistema di raffrescamento

4.6.5 Conclusioni

4.7 Total Quality Management Centre per la Cll

4.7.1 Contesto geografico

4.7.2 Organizzazione spaziale e funzionale

4.7.3 Integrazione bioclimatica dell'edificio

4.7.4 Sistema di raffrescamento

4.7.5 Conclusioni

5 PARAMETRIZZAZIONE

5.1 Introduzione

5.2 PHDC Airflow

5.3 Simulazioni

5.4 Fase 1 - Comportamento dei tre sistemi evaporativi

5.4.1 Simulazione Wetpad (Sistema PDEC con filtri bagnati)

5.4.2 Simulazione Micronizer (Sistema PDEC nebulizzatore)

5.4.3 Simulazione Watersprinkler (Sistema PDEC a doccia)

5.5 Fase 2 - Influenza dei componenti "windcatcher" e delle torri di estrazione ....

5.5.1 Simulazione "windcatcher"

5.5.2 Simulazione della torre di estrazione

5.6 Fase 3 - Influenza delle caratteristiche di sito

5.6.1 Simulazione dell'altezza sul livello del mare

5.6.2 Simulazione della velocità del vento

5.7 Fase 4 - Caratteristiche geometriche della torre e del locale

5.7.1 Simulazione area della sezione trasversale della torre

5.7.2 Simulazione dell'altezza della torre PDEC

5.7.3 Simulazione del numero di piani

5.7.4 Simulazione della lunghezza e dell'altezza del locale

6 INTEGRAZIONE ARCHITETTONICO-TECNOLOGICA

6.1 L'integrazione in architettura

6.2 Scegliere il sistema PDEC

6.2.1 Applicabilità climatica

6.2.2 Configurazione spaziale e sistema evaporativo

6.2.3 Strategie per migliorare le prestazioni

6.3 Dimensionamento semplificato

6.3.1 L'area delle aperture di ventilazione

6.3.2 Procedura di dimensionamento della torre evaporativa

6.4 L'integrazione architettonico-tecnologica

6.4.1 Classificazione

CONCLUSIONI

BIBLIOGRAFIA

Monografie

Articoli

Siti internet consultati

Bibliografia:

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Articoli

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