Analysis and validation of Micro-Ventilated building facade: a comparison between experimental and CFD model

Micro-ventilated façades (MVFs) influence airflow patterns and heat dissipation, contributing to energy-efficient building design. This study investigates the MVF system at the BEE Pilot Lab, utilizing Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations to validate airflow and temperature distribution against sensor data and improve predictive accuracy. The research aims to deepen the understanding of airflow behavior and key factors influencing MVF performance. The methodology involved modeling the façade with and without its surrounding environment, demonstrating that both approaches yielded similar results, with the simplified model exhibiting slightly better agreement with experimental data. Initial CFD validation showed that pressure differences (ΔP) underestimated airflow velocity and temperature compared to measured values. To improve validation accuracy, pressure differences were further analyzed to better represent real environmental conditions. Additionally, seven weather scenarios (e.g., high wind-low temperature, low wind-high temperature) were assessed to evaluate airflow behavior under varying climate conditions. Further evaluation studies examined the influence of cavity depth, façade height, and cladding material absorptivity on MVF efficiency. The findings underscore the importance of geometric and material properties in optimizing ventilation and heat dissipation within the cavity. Based on these results, design recommendations were formulated to improve façade performance, providing practical guidelines for sustainable and efficient building envelope design. This research contributes to the validation of CFD simulations for MVF analysis, ensuring greater accuracy in predicting airflow and thermal behavior within ventilated cavities. The study highlights the importance of refining boundary conditions and comparing CFD outputs with experimental sensor data to enhance simulation reliability. Future work should focus on long-term validation, transient simulations, and climate-specific adaptations to optimize MVF systems for diverse environmental conditions.

Le facciate micro-ventilate (MVF) influenzano i modelli di flusso d'aria e la dissipazione del calore, contribuendo alla progettazione di edifici energeticamente efficienti. Questo studio analizza il sistema MVF presso il BEE Pilot Lab, utilizzando simulazioni di Fluidodinamica Computazionale (CFD) per convalidare la distribuzione del flusso d'aria e della temperatura rispetto ai dati dei sensori e migliorare l'accuratezza predittiva. La ricerca mira ad approfondire la comprensione del comportamento del flusso d'aria e dei principali fattori che influenzano le prestazioni delle MVF. La metodologia ha previsto la modellazione della facciata con e senza il suo ambiente circostante, dimostrando che entrambi gli approcci hanno prodotto risultati simili, con il modello semplificato che ha mostrato una leggera migliore concordanza con i dati sperimentali. La validazione iniziale del CFD ha evidenziato che le differenze di pressione (ΔP) sottostimavano la velocità del flusso d'aria e la temperatura rispetto ai valori misurati. Per migliorare l'accuratezza della validazione, le differenze di pressione sono state ulteriormente analizzate per rappresentare meglio le condizioni ambientali reali. Inoltre, sono stati valutati sette scenari meteorologici (ad es. alta velocità del vento-bassa temperatura, bassa velocità del vento-alta temperatura) per studiare il comportamento del flusso d'aria in diverse condizioni climatiche. Ulteriori studi hanno esaminato l'influenza della profondità della cavità, dell'altezza della facciata e dell'assorbività del materiale di rivestimento sull'efficienza delle MVF. I risultati evidenziano l'importanza delle proprietà geometriche e dei materiali nell'ottimizzazione della ventilazione e della dissipazione del calore all'interno della cavità. Sulla base di questi risultati, sono state formulate raccomandazioni progettuali per migliorare le prestazioni della facciata, fornendo linee guida pratiche per la progettazione di involucri edilizi sostenibili ed efficienti. Questa ricerca contribuisce alla validazione delle simulazioni CFD per l'analisi delle MVF, garantendo una maggiore accuratezza nella previsione del comportamento del flusso d'aria e della termodinamica all'interno delle cavità ventilate. Lo studio sottolinea l'importanza di affinare le condizioni al contorno e di confrontare i risultati CFD con i dati sperimentali per migliorare l'affidabilità delle simulazioni. I lavori futuri dovrebbero concentrarsi sulla validazione a lungo termine, sulle simulazioni transitorie e sugli adattamenti climatici per ottimizzare i sistemi MVF in diverse condizioni ambientali.