New experimental research approaches to comfort and indoor air quality

Questa tesi mira a fornire un contributo significativo alla letteratura attuale sui nuovi approcci sperimentali al comfort e alla qualità dell’aria interna (IAQ), due aspetti fondamentali dell’Indoor Environmental Quality (IEQ). L’IEQ svolge un ruolo cruciale nel benessere, nella salute e nella produttività degli occupanti degli edifici, soprattutto considerando che le persone trascorrono l’80-90% del loro tempo in ambienti chiusi; pertanto negli ultimi anni, l’attenzione scientifica e normativa è notevolmente aumentata. Il primo approccio investigato propone un framework per il controllo dei sistemi HVAC nelle sale studio universitarie. Esso include un modello data-driven capace di stimare la probabilità di interazione degli utenti con i sistemi di climatizzazione e ventilazione sulla base della sensazione termica, della qualità dell’aria percepita, dei parametri microclimatici e delle interazioni precedenti con il sistema. L’assetto sperimentale ha consentito ai partecipanti di svolgere le loro abituali attività di studio senza supervisione, riducendo il rischio di condizionamenti psicologici. I risultati mostrano che la temperatura operante è il principale determinante della sensazione termica, mentre la qualità dell’aria percepita dipende non solo dalla concentrazione di CO2 ma anche dalla percezione termica e dalla velocità dell’aria. Dai dati sperimentali sono stati sviluppati tre modelli predittivi (riscaldamento, raffrescamento e IAQ) per stimare la probabilità di intervento dell’utente sul sistema. Il secondo approccio si concentra sul miglioramento della IAQ nelle aule tramite sistemi di ventilazione meccanica controllata (VMC). È stata condotta una campagna di misurazioni in tre diverse aule per analizzare la dinamica della qualità dell’aria interna influenzata dal comportamento degli occupanti e dalla presenza o assenza di un sistema VMC. L'attenzione è stata rivolta alle variazioni temporali della concentrazione di CO2. I risultati indicano che una combinazione di ventilazione naturale e meccanica è essenziale per raggiungere livelli accettabili di CO2. Poiché i sistemi VMC possono generare discomfort a causa della velocità dell’aria, la loro valutazione accurata è spesso limitata da elevati costi, lunghi tempi di misura e dalla necessità di un campionamento spaziale denso. Per questo motivo, è stata sviluppata e validata una piattaforma mobile biassiale di misura, dotata di un sensore puntuale e guidata da un algoritmo di raffinamento adattivo. Questo sistema permette una mappatura efficiente dei campi di velocità dell’aria, aiutando a identificare potenziali aree di discomfort con un ridotto sforzo di misura. La tesi esplora inoltre un approccio innovativo basato sulle Living Walls (LWs), sistemi biomeccanici progettati per ridurre le concentrazioni di CO2 all'interno. Lo studio valuta le prestazioni di fitorisanamento di due LWs in un’aula simulata in condizioni indoor controllate, analizzando le curve di decadimento della CO2. I risultati mostrano che le LWs accelerano significativamente la riduzione della CO2, evidenziando il loro potenziale come elementi efficaci all’interno di sistemi di ventilazione ibridi finalizzati al miglioramento sostenibile della IAQ. In conclusione, questa tesi avanza la conoscenza nel campo della qualità dell’ambiente interno, con particolare enfasi sul comfort termoigrometrico e sulla qualità dell’aria interna. I risultati forniscono spunti rilevanti e introducono approcci sperimentali innovativi per migliorare le condizioni indoor, contribuendo in ultima analisi a ambienti interni più salubri e confortevoli.