“Thermodynamic Analysis and Simulation of an Interactive Façade -Studio del comportamento termofisico di una facciata in doppia pelle di vetro integrata ad un sistema impiantistico HVAC”

Obiettivo della tesi è lo studio delle prestazioni energetiche di una facciata a doppia pelle di vetro (DSF) interattiva e i vantaggi derivanti dalla integrazione tra il sistema edilizio e l’impianto di condizionamento ad aria (HVAC) dell’edificio. Questa tipologia di facciata ha permesso il controllo delle condizioni interne della cavità e la creazione di un buffer termico che isola, frapponendosi tra l’ambiente interno e le sollecitazioni climatiche esterne: una ventilazione meccanica controllata della facciata può rendere questo sistema un vero e proprio componente impiantistico, diffuso su tutto l’involucro edilizio che interagisce in modo dinamico con il sistema edificio-impianto, oltre ad essere fonte di recuperi energetici tra l’aria estratta dalla facciata e quella esterna di rinnovo, per un preriscaldamento di quest’ultima. Infine, l'applicazione dell’analisi dimensionale (utilizzando il teorema di Buckingham) ha permesso di determinare correlazioni tra numeri puri e di testare l’applicabilità e la robustezza del metodo proposto, determinando un modello fisico ed un utile strumento per valutare le prestazioni del sistema costruttivo sia in fase progettuale, al variare di semplici parametri fisici o progettuali, sia integrata in modelli di analisi dinamica del sistema edificioimpianto per determinare l’apporto energetico o le interazioni con il sistema edificio-impianto. Double Skin Façades are widely popular in modern architecture to inspire the collective imagination more contact with the surrounding environment: natural or forced ventilation techniques provide high performance and make it able to interact with outdoor climatic stress. The aim of thesis is to evaluate the energy performance of DSF interactive systems and the benefits provided by the integration between building glazed envelope and HVAC system. The state of art in the scientific literature allowed us to evaluate and compare different physical assumptions and CFD modeling techniques proposed: data from in-situ monitoring campaign into a office building in Eindhoven (the Netherland) allowed a verification of the physical assumptions. Then, CFD analysis was extended to different DSF system solution in order to optimize design criteria. The proposed façade guarantee a control of indoor conditions, creating a thermal buffer interposed between indoor and outdoor climatic stresses. A controlled mechanical ventilation make this facade a part of the HVAC plant system, widely diffused in the building envelope, that provides a dynamic interaction with the building-plant system: in addition it become a source of energy recovery between the exhausted and fresh air. Finally, the application of non-dimensional analysis (Buckingham theory) test the applicability and robustness of this method providing a physical model able to evaluate their energy performance both in the design phase (to evaluate their variation changing simple physical parameters) or in dynamic simulation to determine their energy intake or interactions when the facade is integrated in the building-plant systems.