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L'applicazione della metodologia CFD (Computational Fluid Dynamic) in edilizia

Informazioni tesi

  Autore: Giuseppe Gravela
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2010-11
  Università: Università degli Studi della Basilicata
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Nicola Cardinale
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 128

Negli ultimi tempi si sta assistendo alla crescita di una coscienza ambientale finalizzata alla salvaguardia di ciò che ci circonda e del nostro benessere. In questo senso anche l'architettura pone attenzione al rapporti dell'edificio con l'ambiente e all'adattabilità delle scelte funzionali alle condizioni climatiche.
I venti e i flussi d'aria rappresentano un aspetto non trascurabile nell'analisi microclimatica di un sito in quanto la ventilazione naturale costituisce un importante fattore nel raggiungimento dello standard termoigrometrico. Lo stato dell'arte consente di individuare e definire le geometrie, le posizioni, le dimensioni delle aperture più appropriate al raggiungimento delle migliori condizioni di ventilazione interna. A tal riguardo la simulazione numerica dei flussi d'aria rappresenta un utile strumento di verifica del funzionamento di un edificio e di valutazione quantitativa delle prestazioni bioclimatiche.
Tali prerogative sono state applicate nella Tesi al progetto dell’abitazione nella zona residenziale "Ecopolis" del Borgo La Martella di Matera. Lo studio del campo fluidodinamico e termico sulla base di dati reali ha permesso di valutare l'effettivo comportamento dell'edificio. La chiarezza dei risultati e i tempi in cui vengono raggiunti, rende la simulazione numerica un utile strumento di verifica di soluzioni architettoniche adottate in fase progettuale.
L'utilizzo di correnti d'aria naturali attraverso l'ottimizzazione architettonica favorisce il raffrescamento interno, riducendo l'uso di impianti e garantendo un sostanziale risparmio energetico.
Anche dal punto di vista ambientale i vantaggi dei sistemi di ventilazione naturale sono legati alla riduzione degli impianti di condizionamento in quanto, limitando gli impianti, si ha un minor dispendio di energia e una netta riduzione degli agenti inquinanti, sia all'interno dell'edificio - con conseguente maggior comfort interno e miglior qualità della vita - che nell'ambiente esterno. Limitando l'uso di impianti di condizionamento, viene anche meno il problema del loro smaltimento, con particolare riguardo a quello dei liquidi di refrigerazione. Da qui l'evoluzione nella progettazione di edifici che tendono ad utilizzare sistemi di condizionamento solo se strettamente necessari, con gestione non centralizzata ma diretta del microclima, favorendo lo studio di tipologie e tecnologie che sfruttino le potenzialità del clima locale, per garantire una ventilazione del manufatto edilizio il più possibile naturali.
Tecniche di climatizzazione naturale degli spazi abitabili erano già note nel passato, quando il costo dell'energia non era sostenibile tanto facilmente e la tecnologia non ancora sviluppata, per cui gli architetti dovevano far ricorso a sistemi molto ingegnosi per garantire il massimo comfort interno. I sistemi attuali di refrigerazione passiva, tra cui quelli basati sulla ventilazione naturale, traggono spunto da esempi di architettura sviluppati in situazioni climatiche estreme. L'aspetto innovativo di questa tesi è rappresentata dall'applicazione di tecniche di simulazione fluidodinamica numerica allo studio dei flussi d'aria negli ambienti. Questo strumento consente di verificare in fase progettuale la situazione anemologica all'interno di un edificio in base alle condizioni climatiche esterne, e di prevedere e confrontare varie soluzioni.
Per quanto riguarda l'aspetto economico, si può mettere in evidenza il basso costo di un tale sistema di refrigerazione, che non ha bisogno di alcun tipo di impianto, basandosi esclusivamente su una corretta progettazione e adattabilità dell'oggetto edilizio alla situazione climatologica esterna. La fattibilità gestionale è ugualmente assoluta in quanto, in assenza di impianti, i costi sono legati alla manutenzione standard di un qualsiasi edificio.
La ventilazione naturale all'interno degli edifici rappresenta un sistema di refrigerazione passivo già in uso nell'architettura antica dei paesi a clima caldo, attualmente preso in chiave moderna per far fronte a problemi di risparmio energetico e di salvaguardia dell'ambiente. Tra gli aspetti più importanti legati all'argomento trattato possiamo considerare:
• il nuovo tipo di approccio progettuale, in cui le varie soluzioni architettoniche favoriscono l'integrazione dell'edificio nel suo sistema ambientale;
• la simulazione dei flussi d'aria in grado di individuare il comportamento dell'edificio in fase progettuale, permettendo il confronto tra varie proposte architettoniche tese a migliorare le condizioni di comfort interno;
• i costi generali praticamente nulli relativi ad un sistema passivo: l'unico onere da considerare è quello di progettazione, ammortizzabile però sull'attesa di vita dell'edificio.

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8 PREFAZIONE Alla luce di quanto accaduto nei mesi scorsi, la catastrofe legata al terremoto e allo tsunami del Giappone in particolar modo, probabilmente ognuno di noi si è posto delle domande. Chiunque può aver pensato che quello che l’uomo svolge, in termini di ricerca e sviluppo, alla fine si possa ridurre ad una perdita di risorse, economiche e temporali soprattutto. Probabilmente, si può pensare che l’uomo abbia la presunzione di tentare di governare gli elementi, la natura, ponendo sé stesso al centro di tutto il sistema. In certi casi, queste riflessioni possono essere positive, anzi, lo sono, perché ci ridimensionano di sicuro, e ridimensionano le nostre ambizioni. La storia dell’umanità è fatta anche di queste catastrofi, da Pompei a L’Aquila, da San Francisco al Giappone. I precedenti sono “utili” anche per poter migliorare tecnologie, introdurre accorgimenti costruttivi e normative: tuttavia, all’indomani di una nuova catastrofe, sembra di essere punto e a capo. Il punto fondamentale è che tutto questo deve servire da monito per crescere ed educarsi, da spingerci alla ricerca della “bellezza” in senso lato; è innegabile che l’uomo, in molti casi, cerchi il profitto a tutti i costi, andando anche aldilà dei limiti della ragionevolezza. Si potrebbero fare molti casi per rendere concreto questo concetto: costruire delle case sul letto di un fiume non è bello, tagliare una collina per fare spazio ad un’area camper non è bello, costruire un’intera città sul mare può essere affascinante e suggestivo, ma è sicuramente contro natura, quindi non è bello. Il progresso deve andare di pari passo con la ragione e la coscienza: non si può operare in funzione esclusiva del mero interesse economico a scapito della sicurezza dei propri simili, senza fare i conti con il territorio, le insidie e le opportunità che esso ci offre. In tal senso, ritorna prepotentemente una richiesta di bellezza, di trasparenza; questa può avere tante sfaccettature. In un’ipotetica scala di valori, il tema del risparmio riveste un ruolo molto importante: avere un occhio di riguardo ad accorgimenti atti a risparmiare energia e risorse economiche è fondamentale.

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