Purificazione dell’aria in una metropolitana

Analisi automatiche del nostro software NablaHVAC

Riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC): miglioramento della distribuzione dell’aria e del comfort negli ambienti chiusi
CLIENTE

Un cliente italiano nel settore purificazione dell’aria

CLIENTE

Alcuni clienti nel settore ventilazione

RICHIESTA

Effettuare un’analisi dell’impatto di un sistema di purificazione dell’aria all’interno di una metropolitana

RICHIESTA

Identificare le zone poco ventilate o con assenza di ricircolo di un determinato ambiente chiuso, allo scopo di migliorarne la distribuzione dell’aria

SUCCESSO

Grazie ai risultati generati dal nostro software, il cliente ha potuto posizionare i macchinari nella quantità e posizione ottimali per raggiungere il massimo della resa in termini di riduzione degli inquinanti, purificazione dell’aria e contenimento dei costi.

SUCCESSO

Una nuova configurazione dell’impianto di aerazione ha permesso di migliorare il comfort e al contempo ridurre il consumo energetico

Purificazione aria metropolitana
PROBLEMA

Un cliente ci ha incaricato di eseguire una serie di analisi HVAC per valutare l’impatto di un sistema di purificazione dell’aria all’interno in un ambiente chiuso e complesso come quello di una stazione della metropolitana a Milano.

Utilizzare la fluidodinamica computazionale (CFD) per eseguire analisi HVAC in una stazione della metropolitana richiede l’impiego di particolari accorgimenti. Per garantire prestazioni efficaci e una qualità dell’aria ottimale è necessario considerare diversi fattori:

  • Le geometrie complesse: gli spazi sotterranei hanno spesso layout intricati su più livelli, piattaforme, tunnel e ingressi. Queste irregolarità rendono difficile modellare accuratamente i flussi d’aria mediante la CFD. Per un’analisi HVAC affidabile è fondamentale catturare con precisione le complesse interazioni tra i sistemi di ventilazione, il movimento dei treni e dei passeggeri.
  • Il comportamento dei passeggeri: l’alto traffico e il costante afflusso di passeggeri impattano significativamente sulla dispersione dei contaminanti e sull’efficacia dei sistemi di purificazione dell’aria. Per modellare queste dinamiche serve un’analisi dettagliata del comportamento umano, aggiungendo un ulteriore livello di complessità alla simulazione.
  • La presenza di diverse fonti di inquinamento: la presenza di elevati livelli di CO2, particelle di polvere e contaminanti trasportati dall’aria richiedono diverse strategie di purificazione dell’aria. L’analisi CFD deve considerare la distribuzione e la dispersione di questi inquinanti, nonché la loro interazione con i sistemi di ventilazione e di purificazione presenti. Il risultato permetterà di ottimizzare il posizionamento di questi dispositivi garantendo la massima rimozione delle sostanze nocive.
Purificazione aria metropolitana - geometrie passeggeri inquinamento
SOLUZIONE

Progettare un sistema HVAC per ambienti chiusi, come in una stazione metropolitana multilivello, necessita di uno strumento automatizzato come NablaHVAC, in grado anche di verificare gli effetti della configurazione della ventilazione sul ricircolo dell’aria.
Ecco le operazioni necessarie per lanciare l’analisi:

  • Semplificare la geometria della metropolitana eliminando tutti i dettagli inutili. Attenzione: selezionare con cura tutte le caratteristiche geometriche che potenzialmente appesantiscono l’analisi numerica senza influenzare significativamente la distribuzione finale dell’aria.
  • Importare la geometria in NablaHVAC.
  • Posizionare i sistemi di purificazione dell’aria all’interno del modello 3D.
  • Modellare l’inquinamento inserendo una sorgente della specie considerata (CO2, PM10), e calibrando il modello di dispersione con i dati più accurati presenti in letteratura.
  • Tenere conto del comportamento dei passeggeri e del movimento dei treni (opzionale).

Inoltre, simulare un sistema di purificazione dell’aria in una stazione della metro richiede di considerare l’analisi nel dominio del tempo. Le analisi transitorie sono solitamente costose dal punto di vista computazionale e richiedono una quantità di tempo non trascurabile per essere completate. NablaHVAC può essere parallelizzato per utilizzare tutti i core fisici del server in cui vengono lanciate le simulazioni.

Purificazione aria metropolitana - CO2
Purificazione aria metropolitana - pm2.5
RISULTATI

La fase di simulazione può richiedere diverse ore, a seconda delle risorse hardware richieste. In passato abbiamo condotto uno studio di sensibilità, in modo da semplificare il modello senza influenzarne i risultati, e questo ci ha permesso di ridurre notevolmente il tempo di calcolo.

I modelli CFD implementati in NablaHVAC permettono di stimare:

  • la percentuale di rimozione degli inquinanti e la loro distribuzione spaziale
  • il tempo necessario per raggiungere determinati obiettivi di depurazione
  • il posizionamento ottimale delle macchine all’interno degli spazi 3D

È inoltre possibile generare un report automatico dell’analisi, contenente i risultati più importanti.

Grazie a questi dati, il cliente è in grado di decidere quanti sistemi di purificazione dell’aria installare e in che posizione, ottenendo una significativa riduzione dell’inquinamento nell’intero ambiente sotterraneo. In aggiunta, ha anche potuto condurre uno studio di mercato con relativa analisi dei costi.

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