Modellazione su scala di laboratorio dei campi di velocità e concentrazione in un ambiente reale a geometria complessa

Lo studio della qualità dell’aria indoor acquisisce crescente importanza e interesse a causa della quantità di tempo che trascorriamo in ambiente chiusi quali case, uffici, scuole, etc. In tali ambienti, infatti, le persone possono essere esposte a diverse tipologie di sostanze presenti nell’aria, con livelli di concentrazione molto variabili e conseguenti potenziali effetti nocivi sulla salute. Studi recenti sono stati condotti per valutare i livelli di concentrazione in diverse tipologie di ambienti (Pelliccioni et al., 2020; Di Menno Di Bucchianico, 2021), considerando sia la presenza di sostanze già individuate come inquinanti che quelle comunque legate al benessere indoor (D’Amico et al., 2021) e prendendo in considerazione i livelli raggiunti in ambienti contigui e simultanei. Nonostante il crescente interesse scientifico l’indagine delle concentrazioni di inquinanti che si rilevano negli ambienti confinanti rimane ad oggi problema aperto a causa delle numerose forzanti e dei complessi meccanismi che li determinano. La diffusione delle sostanze in questi ambienti è infatti strettamente legata alla circolazione dell’aria che si instaura in essi. Questa è di tipo complesso, influenzata da molteplici fattori: il campo fluidodinamico esterno, le modalità di scambio indoor-outdoor, le condizioni di temperatura e, non ultima, la geometria dello stesso ambiente indoor. Un ulteriore aspetto determinante è rappresentato dalla natura e posizione delle sorgenti di sostanze. Queste possono infatti trovarsi direttamente nell’ambiente indoor o, diversamente, in quello esterno ed essere caratterizzate da emissioni continue o transitorie. Vista la complessità nell’indagare il problema reale sul campo a causa dell’interazione e concomitanza di tali fattori, la modellazione diviene strumento fondamentale di indagine. Questa ha infatti il vantaggio di poter riprodurre casistiche semplificate attraverso le quali studiare influenza e peso dei suddetti fattori. La modellazione può essere affrontata, analogamente per quanto concerne il campo fluidodinamico e quello di dispersione, sia dal punto di vista numerico (Shree et al., 2019), tramite modelli CFD, che da quello sperimentale, in scala di laboratorio. In quest’ultimo caso risultano utili le tecniche di analisi di immagine in grado di ricostruire campi di velocità e di concentrazione (Di Bernardino et al., 2018). Nel presente lavoro sono mostrati i risultati degli esperimenti condotti su un modello in scala ridotta di un’aula universitaria con lo scopo di indagare la circolazione dell’aria in condizioni di ventilazione naturale e la diffusione in tale ambiente confinato di un inquinante di provenienza esterna. Il modello sperimentale utilizzato riproduce un ambiente reale dell’Università di Roma “La Sapienza”, l’aula V. Giacomini (piano terra dell’edificio di Botanica e Genetica del Dipartimento di Biologia Ambientale, all’interno della città universitaria), che è sa sua volta stato oggetto delle campagne di misura condotte nell’ambito del Progetto VIEPI (Integrated Evaluation of Indoor Particulate Exposure) tra i cui obiettivi principali figura la valutazione della qualità dell'aria indoor (Pelliccioni et al., 2020). Negli esperimenti realizzati si è condotta un’analisi del campo di velocità utilizzando la tecnica del Feature Tracking mentre i campi di concentrazione sono stati indagati tramite la tecnica PLIF, Planar Laser-Induced Fluorescence.