Analisi CFD in regime statico e dinamico per l'ottimizzazione delle prestazioni energetiche estive ed invernali di una parete ventilata prefabbricata

This study has been carried out with the aim of evaluating the thermal behaviour and the energy performance of a particular ventilated façade, called ARIA®, which is completely prefabricated by Wood Beton. The system is made of a combination of timber and concrete. The main purpose is to understand the influence of some parameters, such as the change in the air inlet mode, the change in the ventilated cavity thickness, the consideration of roughness and other dynamic properties of materials. The analysis consists of different simulations, which are based on a computational fluid dynamics (CFD) approach. The study considers both dynamic and static operating conditions and the simulations have been done in summer and in winter. This research will be followed by an empirical analysis located in Pisogne (BS), where the company will build a residential building. The first part of the analysis proves that the use of a ventilation grid can make the flow uniform, improving the general behaviour of the ventilated façade. The same results aren’t achieved by increasing the insulation thickness. The study of thermal inertia of materials points out the benefit given by the concrete slab. The ventilated façade can lead to an important energy saving during summer, thanks to the air flow. The same positive results can’t be reached during winter season, which requires the elimination of ventilation. Every type of analysis provides different results, which must be validated through the experimental data given by the real model, because of the inertial behaviour of materials.

Il presente studio ha l’obiettivo di valutare il comportamento energetico del sistema ARIA®️, una parete ventilata in timber frame con rivestimento esterno in calcestruzzo, completamente prefabbricata da Wood Beton. Lo scopo principale è comprendere l’influenza sul comportamento del sistema di alcuni parametri, come la modalità di immissione dell’aria in intercapedine, la modifica degli spessori degli strati, la loro rugosità e le proprietà dinamiche dei materiali. L’indagine è stata svolta mediante analisi CFD (Computational Fluid Dynamics) in regime statico e dinamico, per le stagioni estiva e invernale, e sarà affiancata da uno studio sperimentale su un edificio sito in Pisogne (BS). Dalle prime analisi, si è concluso che l’ingresso dell’aria mediante griglia permette una distribuzione uniforme del flusso e quindi un migliore comportamento, non garantito invece dall’aumento dello spessore dell’intercapedine. In entrambe le stagioni, si è riscontrato l’istaurarsi dell’effetto camino, tale da non avere mai un ritorno d’aria in intercapedine. Inoltre, alcune considerazioni sull’inerzia termica dei materiali, hanno sottolineato l’utilità del rivestimento massivo nel comportamento della soluzione. Nel complesso, si è evidenziato in termini di risparmio energetico un comportamento positivo estivo e uno negativo invernale, che può essere risolto mediante sistemi di regolazione della portata d’aria in intercapedine. Infine, le differenze nella metodologia di analisi (fra statiche e dinamiche e fra valori ottenuti in Fluent e con la normativa), dovute alla considerazione del comportamento inerziale dei materiali, hanno evidenziato la loro non paragonabilità e la necessità di utilizzare i risultati dell’analisi sperimentale del campione al vero per individuare quella più verosimile.