Mixed-mode ventilation design and thermal comfort in transitional spaces

L’architettura degli edifici non residenziali comprende per la maggiore degli spazi di transizione la cui destinazione d’uso non è quella prevalente cui l’edificio è destinato. La porzione di tali spazi varia dal 10% al 40% del volume totale dell’edificio a seconda della tipologia di edificio non residenziale. Molte volte l’utilizzo delle aree comuni (spazi di transizione) è indipendente rispetto al resto dell’edificio. Le condizioni di dinamicità che li caratterizzano potrebbero comportare diversi standard di comfort rispetto al resto dell’edificio ma essendone parte integrante, il modo e il grado di comfort garantito è lo stesso che per le zone prettamente indoor. Al momento infatti non esistono delle linee guida per il condizionamento specifico di queste zone. Tuttavia, se fossero progettate con adeguate strategie per il risparmio energetico, come ad esempio la ventilazione ibrida, o ad esempio ci fosse un controllo più flessibile dell’impianto di ventilazione e condizionamento, queste zone offrirebbero un grosso potenziale per l’ottenimento di edifici più efficienti. L’obiettivo di questo lavoro di dottorato è quello di approfondire la conoscenza di questi spazi in relazione a tre aree che sono: il design di soluzioni di ventilazione ibrida, il comfort termico e le reali prestazioni di soluzioni di ventilazione ibrida. Al fine di studiare diverse soluzioni di ventilazione ibrida per edifici non residenziali che integrano uno spazio di transizione nella loro architettura, le informazioni tecniche relative a 17 edifici non-residenziali sono state raccolte in un piccolo database. Tra le tipologie di edifici non-residenziali considerate, i centri commerciali sono risultati esserne di grande interesse per l’implementazione. Analizzando recenti esempi di conversione di centri commerciali da funzionamento totalmente attivo a soluzioni ibride, è stato possibile ricavare una procedura di design per il retrofit in tale direzione. L’utilizzo di soluzioni ibride di ventilazione negli spazi di transizione dei centri commerciali è ulteriormente incoraggiato dai risultati relativi al comfort termico in tali spazi. Da un’analisi della letteratura relativa agli studi di comfort negli spazi di transizione ne è risultata la mancanza di uno studio relativo ai centri commerciali. Con lo scopo quindi di colmare questa mancanza è stato condotto uno studio in tali zone intervistando più di 700 clienti in relazione al loro stato di comfort e misurandone al contempo i parametri ambientali sperimentati. Ai fini dello studio è stato infatti sviluppato uno specifico questionario e un carrellino per il monitoraggio ambientale (MEMO). Le misure sono state condotte nella primavera e nell’estate del 2016 in tre differenti centri commerciali locati in Italia. I risultati dimostrano come per questi spazi, i range di comfort siano più ampi rispetto ai tipici spazi indoor. E’ inoltre emersa la necessità di un modello specifico per la caratterizzazione del comfort termico in questi spazi. Il modello, attraverso l’osservazione diretta della sensazione termica degli utenti, potrebbe correlare le temperature comfort interne con le temperature esterne. Tuttavia al fine della creazione di tale modello sono necessari altri studi in modo da collezionare un cospicuo numero di dati che ricoprano tutte le stagioni. Questi risultati aprono a importanti implicazioni dal punto di vista energetico. Se gli impianti di ventilazione e condizionamento dei centri commerciali fossero gestiti in maniera più flessibile e le potenzialità della ventilazione naturale fossero sfruttate, l’obiettivo finale di avere edifici energeticamente efficienti senza inficiare sul comfort termico degli utenti sembrerebbe più vicino. Con l’obiettivo di verificare il livello di comfort che una soluzione di ventilazione ibrida può garantire sono state studiate le prestazioni termiche di un atrio locato in un clima caldo-temperato. Le misure sono state effettuate per un periodo di quattro settimane in estate e il comfort termico degli utenti è stato valutato sotto differenti strategie di condizionamento estivo. Lo stato di comfort degli utenti si è dimostrato indipendente dal modo in cui l’atrio veniva condizionato. In relazione a questo caso, tale risultato apre possibilità al solo utilizzo della ventilazione naturale per garantire condizioni di comfort in estate. Questa soluzione permetterebbe un consistente taglio dei costi di raffrescamento. Nella prospettiva di riduzione dei consumi energetici degli edifici senza comprometterne il comfort interno, i risultati di questo lavoro di tesi confermano e sostengono l’interesse verso edifici con sistemi di ventilazione ibrida. In tal senso, le potenzialità degli spazi di transizione espresse in questo lavoro, devono essere prese in considerazione nella progettazione degli edifici non-residenziali. I risultati relativi ai centri commerciali possono essere estesi a tutti gli edifici residenziali che hanno degli spazi di transizione con caratteristiche simili.