Sviluppo di un metodo per la caratterizzazione e quantificazione delle perdite d'aria delle reti aerauliche

This thesis work deals with the study of air leakage of air systems. The problem of losses in this sector is not too much studied in deep, although it has significant effects both at the performance and energy level. Current regulations deal with the problem in a generalized and not too detailed way, describing the trend of exfiltration through standard coefficients that are difficult to find in reality. Recent studies have shown that the values invoked by the regulations are not accurate and vary from case to case (just think of the different types of junctions between channels or more simply the differences between circular channels and rectangular channels). The characterization of exfiltration proposed by the legislation, the Duct Air Leakage Test (DALT), therefore, does not lead to a real value of losses, since it is based on incorrect assumptions. It also has several limitations that complicate its application on a real plant. An attempt was therefore made to develop a method that would allow at the same time to quantify the true value of the exfiltration of a plant and to overcome the limits linked to the DALT test. The proposed new method, applicable on systems equipped with Variable Air Volume (VAV) shutters at terminals or on Costant Air Volume (CAV) systems prior to the balancing phase, was successfully tested on a real plant. The value of the obtained exfiltration was then compared with what would be obtained by following the legislation, in order to highlight the quantitative differences between the two methods. Finally, the increased energy consumption required by the ventilator of the air handling unit to develop an increased flow rate which takes into account both the required air by the air diffusers and the exfiltrated one was analyzed.

Il presente lavoro di tesi si occupa dello studio delle esfiltrazioni d’aria degli impianti aeraulici. Il problema delle perdite, relativamente a questo settore, è un problema non troppo approfondito, sebbene abbia delle notevoli ricadute sia a livello prestazionale che a livello energetico. Le normative vigenti trattano il problema in maniera non troppo dettagliata, descrivendo l’andamento delle esfiltrazioni attraverso coefficienti standard difficilmente riscontrabili nella realtà. Studi recenti hanno dimostrato che i valori richiamati dalle normative non sono precisi e variano da caso a caso (basti pensare alle diverse tipologie di giunzioni tra i canali o più semplicemente alle differenze tra canali circolari e canali rettangolari). La caratterizzazione delle esfiltrazioni proposta dalla normativa, la prova DALT (Duct Air Leakage Test), quindi, non porta ad un reale valore delle perdite, poiché si basa su assunzioni non corrette. Inoltre, presenta diversi limiti che ne complicano ulteriormente l’applicazione su un impianto reale. Si è quindi cercato di sviluppare un metodo che permettesse al tempo stesso di quantificare il reale valore delle esfiltrazioni di una rete e di superare i limiti legati alla prova DALT. Il nuovo metodo proposto, applicabile su impianti dotati di serrande VAV (Variable Air Volume) ai terminali o su impianti CAV (Costant Air Volume) prima della fase di bilanciamento, è stato testato con successo su di un impianto reale. Il valore delle esfiltrazioni ottenuto è stato poi confrontato con quello che si sarebbe ottenuto seguendo la normativa, in modo da evidenziare le differenze quantitative tra i due metodi. Infine, si è analizzato il maggior consumo energetico richiesto dal ventilatore dell’unità di trattamento dell’aria per elaborare una portata maggiorata che tenga conto sia di quella effettivamente richiesta dalle utenze sia di quella esfiltrata.