Nuove tegole ventilanti per una maggiore riduzione dei costi di climatizzazione estiva

Michele Bottarelli - Dipartimento di Architettura, Università di Ferrara Giovanni Zannoni - Dipartimento di Architettura, Università di Ferrara Richard Allen - Monier Technical Centre GmbH, Germany Nigel Cherry - Monier Technical Centre GmbH, Germany 07/03/2018 2205

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Analisi CFD e confronto sperimentale di nuove tegole ventilanti

Progetto europeo LIFE Herotile, nuove tegole ventilanti per una migliore ventilazione sottomanto e una maggiore riduzione dei costi di climatizzazione estiva.

Le recenti politiche ambientali a livello mondiale hanno messo in evidenza la necessità di ridurre la domanda di energia per il condizionamento nella stagione calda nelle regioni mediterranee, dal momento che questo aspetto rappresenta un significativo costo finanziario e ambientale.

Un tetto ventilato può svolgere un ruolo importante nel ridurre il passaggio del calore del sole dalle tegole verso la struttura del tetto e, di conseguenza, verso gli ambienti interni, in quanto il movimento dell’aria dissipa una parte del calore dovuto alla radiazione solare. Questo effetto di convezione naturale può essere migliorato aumentando la permeabilità all’aria tra le tegole, modificandone la forma senza alterarne l’estetica originaria. È questo lo scopo del progetto europeo HEROTILE (LIFE14 CCA / IT / 000939) di cui questo articolo presenta l’analisi preliminare finalizzata a supportare il progetto di queste nuove tegole.

Per capire quale fosse il percorso dell’aria che fluisce attraverso la sovrapposizione di diverse tipologie di tegole in condizioni diverse è stato messo a punto un modello CFD tridimensionale, calibrato attraverso delle prove sperimentali al vero condotte presso il CTM di Heusenstamm (Germania). Il modello numerico è stato quindi eseguito con condizioni che simulano differenti direzioni e intensità del vento. I risultati hanno consentito di comprendere in quale modo e con quale direzione il vento penetri attraverso la sovrapposizione delle tegole e, di conseguenza, hanno fornito importanti informazioni per la progettazione di una nuova forma di tegole che aumentasse la quantità di aria circolante nel sottomanto senza modificare la tenuta all’acqua.

Diversi studi hanno già valutato le prestazioni della ventilazione sottomanto nel ridurre il passaggio di calore solare. Alcuni test di laboratorio sono già stati effettuati per valutare il flusso d’aria e la distribuzione della temperatura in un tetto ventilato in funzione della potenza della radiazione solare, della dimensione e della forma del canale di ventilazione. Altre ricerche hanno realizzato dei modelli in scala per eseguire dei test all’aperto oppure hanno analizzato il comportamento termico di tetti ventilati con il codice CFD Fluent, mostrando che i flussi di calore possono essere ridotti fino al 50% durante l’estate con l’utilizzo di tetti ventilati. De With e al. hanno effettuato alcune simulazioni per quantificare i benefici, in termini di dissipamento del calore solare, di un tetto di tegole in confronto a un tetto in scandole, stimando una migliore prestazione di circa il 14%. Un modello numerico è stato sviluppato e validato con dati sperimentali, evidenziando che il flusso d’aria indotto dalle forze di galleggiamento all’interno dell’intercapedine ventilata riduce il flusso di calore che penetra nel sottotetto del 30% rispetto a un tetto non ventilato. Queste ricerche hanno però quasi sempre considerato il manto impermeabile schematizzandolo come un elemento continuo.

Questo lavoro intende invece valutare l’influenza della permeabilità all’aria, data dalla sovrapposizione delle tegole, nella prestazione complessiva di smaltimento del calore solare da parte di un tetto ventilato, confrontandola anche con quella di un tetto non ventilato.

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ANDIL ASSOCIAZIONE DEL LATERIZIORubrica a cura di ANDIL

Articolo tratto da CIL 168