Prototipo — Camino di ventilazione naturale.

Studio climatico

Un'analisi climatica del sito precede le simulazioni: il vento soffia principalmente da Sud-Ovest, con un secondo vento dominante da Nord-Est. Dopo l'identificazione dei venti dominanti, se ne misura l'intensità (velocità media, minima e massima) per studiare i casi estremi. I risultati presentati corrispondono a un vento di Sud-Ovest a 6 m/s, il più frequente.

Modello 3D e maschere aerauliche

È cruciale tenere conto degli edifici vicini, che svolgono il ruolo di maschere aerauliche: creano zone di pressione variabile e turbolenze che influenzano direzione e velocità del vento. La loro modellazione precisa permette di determinare le zone d'ombra del vento (flusso ridotto) e i canali di vento (flusso accelerato), e di individuare le migliori posizioni delle aperture di ventilazione.

Dimensionamento

Il dimensionamento dei condotti è essenziale a una ventilazione efficace. La CFD permette di verificare questo dimensionamento e di testare diversi sistemi e configurazioni — molto più semplice in fase di simulazione che una volta installati i condotti.

Prova di 4 tipi di camini in CFD

Quattro camini di 4 m di altezza sono stati confrontati (superfici di captazione e dimensioni dei condotti equivalenti, per confrontare solo l'efficienza di tiraggio): un condotto rettangolare a cappa piatta, due condotti cilindrici (cappa emisferica fissa e rotante), e un camino di facciata a 2 orientamenti.

Il camino a cappa rotante crea il maggior tiraggio: una portata di uscita circa doppia rispetto alle cappe fisse, indipendentemente dalla direzione del vento — la cappa orientandosi sempre nelle condizioni ottimali. Il camino di facciata, molto dipendente dall'orientamento del vento, può funzionare in ingresso o in uscita d'aria.

Simulazioni e risultati

Per un vento di Sud-Ovest a 6 m/s, le superfici rosse indicano i camini più sollecitati (gli altri, a valle, lo sono meno). Le velocità nei condotti mobili sono più elevate che nei condotti fissi. Per i camini fissi, il condotto più lungo (1° piano) eroga solo 0,7 Vol/h — ben al di sotto dei 5 Vol/h attesi —, solo il più corto (5° piano) vi si avvicina.

Nel complesso, la ventilazione tramite camini fissi funziona due volte peggio rispetto al camino mobile, e il 1° piano non è quasi per nulla ventilato in versione fissa. Con la cappa mobile, i condotti correttamente dimensionati raggiungono l'obiettivo di 5 Vol/h.

Simulazione dello scarico notturno

Lo scarico notturno è un raffrescamento passivo che sfrutta l'abbassamento delle temperature esterne durante la notte per evacuare il calore accumulato di giorno. Per uno scenario realistico, è stata simulata una differenza di 10 °C (interno 28 °C, esterno 18 °C), creando un gradiente termico favorevole alla circolazione dell'aria tramite i camini e le aperture.

I risultati individuano le zone correttamente ventilate (temperature prossime a quella esterna, raffrescamento efficace) e le zone poco rimescolate (temperature residue ~28 °C). Lo scarico notturno si rivela efficace sulla maggior parte dell'edificio; EOLIOS ha stabilito delle buone pratiche (gestione delle aperture, regolazione delle portate) per massimizzare il raffrescamento passivo.