Performance assessment of naturally and mixed-mode ventilated buildings

Indoor air quality (IAQ) has a huge impact on people working productivity and well-being. Ventilation systems in buildings aim to provide a good level of IAQ by removing indoor-generated pollutants or by diluting their concentration to acceptable levels. Thus, to ensure a good level of IAQ the building design should not transcend ventilation performance assessment. In fact, the assessment of ventilation performance is relevant both for commissioning and design procedures and for the validation and optimization of design tools. Nevertheless it is not easy to assess ventilation performance, especially when it comes to natural and mixed-mode ventilation systems. The work summarised in this thesis, aims to review and test existing techniques and methods to assess the performance of naturally and mixed-mode ventilated buildings.. The first section of the thesis is essentially focused on identifying and investigating which methodologies, procedures, indexes, standards are adopted currently to evaluate ventilation systems performance in terms of IAQ and to support the commissioning process. The second section reports the results from an application on a real case study, where the ventilation performance of the building have been assessed. Several ventilation strategies have been tested according to the indoor and outdoor parameters, and indexes such as air change rate, age of the air and air change efficiency have been assessed by means of tracer gas techniques.

Studi e ricerche hanno dimostrato che la qualità dell’aria interna che viene respirata ha un rilevante impatto sul benessere e sulla produttività lavorativa dell’utente che vive e lavora all’interno di un edificio. Lo scopo dei sistemi di ventilazione è proprio quello di assicurare un buon livello di qualità dell’aria rimuovendo i contaminanti presenti nell’ambiente, o diluendoli in modo da raggiungere livelli di concentrazione accettabili. La progettazione degli edifici al giorno d’oggi deve tenere conto delle performance della ventilazione, e queste devono essere monitorate durante tutta la vita dell’edificio, dalla fase di progettazione alla fase di costruzione, fino al suo utilizzo. La fase di monitoraggio delle performance di ventilazione ha un ruolo fondamentale anche perché può offrire spunti per il miglioramento e la validazione di strumenti e tecniche usate in fase di progettazione. Tuttavia il processo di valutazione delle prestazioni di ventilazione può non essere semplice, soprattutto quando si parla di sistemi di ventilazione naturale o ibrida. La tesi si propone di investigare le tecniche di misura delle prestazioni di ventilazione attualmente utilizzate e testarle su sistemi di ventilazione naturale e ibrida, allo scopo di proporre e valutare una nuova metodologia. La prima parte della tesi si concentra sull’analisi e sulla revisione di metodologie, norme, procedure e indici adottati attualmente nel processo di valutazione delle prestazioni dei sistemi di ventilazione in termini di qualità dell’aria, e mirati al supporto del processo di monitoraggio delle prestazioni. La seconda parte della tesi descrive invece un caso applicativo di un processo di valutazione delle prestazioni di ventilazione. Allo scopo di testare le prestazioni del sistema di ventilazione, varie strategie di ventilazione sono state applicate e valutate in confronto con le principali forzanti. Gli indici valutati durante la campagna sperimentale, come il numero di ricambi d’aria, età dell’aria e l’indice globale di ricambio dell’aria, sono stati ricavati mediante tecniche basate sull’uso di gas traccianti.