L'efficacia di strumenti non meccanici, metodi a bassa energia per moderare la temperatura e l'umidità sono stati valutati in una serie di esperimenti da ricercatori dell'Università di Cambridge.

I ricercatori hanno scoperto che una differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno ha un effetto notevolmente ridotto sulla ventilazione di una stanza quando la ventilazione è principalmente guidata dal vento. In contrasto, il vento può aumentare i tassi di ventilazione fino al 40% in più rispetto a quelli causati da una differenza di temperatura tra una stanza e l'esterno. La velocità esatta di ventilazione dipenderà dalla geometria della stanza.

I risultati, riportato sul giornale Edilizia e Ambiente , potrebbe essere utilizzato per aiutare i progettisti e gli urbanisti a incorporare i principi della ventilazione naturale nei loro progetti, in modo che gli edifici possano essere mantenuti a una temperatura confortevole utilizzando meno energia.

Il riscaldamento e il raffreddamento rappresentano una percentuale significativa del consumo energetico negli edifici:negli Stati Uniti, questo è fino al 50 percento. Inoltre, mentre le temperature globali continuano ad aumentare, cresce anche la domanda di aria condizionata, che emette gas serra, creando un ciclo di feedback dannoso.

ventilazione naturale, che controlla la temperatura interna senza utilizzare alcun sistema meccanico, è un'alternativa ai tradizionali metodi di riscaldamento e raffreddamento, che riduce il consumo di energia e le emissioni di gas serra.

"La ventilazione naturale è un modo a basso consumo energetico per mantenere gli edifici a una temperatura confortevole, ma per aumentarne l'uso, abbiamo bisogno di semplici, modelli accurati in grado di rispondere rapidamente alle mutevoli condizioni, ", ha affermato l'autore principale Dr. Megan Davies Wykes del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge.

Esistono due tipi principali di ventilazione incrociata naturale:guidata dal vento e guidata dal galleggiamento. La ventilazione incrociata si verifica nelle stanze che hanno finestre sui lati opposti di una stanza. Il vento che soffia su un edificio può provocare un'alta pressione sul lato sopravvento e una bassa pressione sul lato sottovento, che spinge il flusso attraverso una stanza, portare aria fresca dall'esterno e ventilare una stanza. La ventilazione può anche essere guidata dalle differenze di temperatura tra l'interno e l'esterno di una stanza, poiché l'aria in ingresso viene riscaldata da persone o apparecchiature, risultante in un flusso guidato dalla galleggiabilità in corrispondenza di una finestra.

"Siamo tutti abituati ad avere un controllo ben controllato, intervallo di temperatura ristretto nelle nostre case e uffici, " ha affermato Davies Wykes. "Controllare i metodi di ventilazione naturale è molto più impegnativo che accendere il riscaldamento o l'aria condizionata, poiché è necessario tenere conto di tutte le variabili in una stanza, come il numero di persone, il numero di computer o altre apparecchiature che generano calore, o la forza del vento."

Nello studio attuale, i ricercatori hanno utilizzato una stanza modello in miniatura posta all'interno di un canale per ricreare i movimenti dell'aria all'interno di una stanza quando le finestre vengono aperte in diverse condizioni di temperatura e vento.

Utilizzando i risultati di esperimenti di laboratorio, Davies Wykes e i suoi colleghi hanno costruito modelli matematici per prevedere in che modo la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno influisca sulla buona ventilazione di una stanza.

I ricercatori hanno scoperto che il tasso di ventilazione dipende meno dalla temperatura e più dal vento. Chiunque abbia provato a rinfrescarsi in una notte calda aprendo la finestra saprà senza dubbio quanto sia inefficace quando non c'è vento.

Questo perché in molte stanze, le finestre sono posizionate a metà parete, e quando si aprono, l'aria calda vicino al soffitto non può fuoriuscire facilmente. Senza l'effetto 'mescolamento' fornito dal vento, l'aria calda resterà al soffitto, a meno che non ci sia un altro modo per scappare in cima alla stanza.

"È stato sorprendente che sebbene le differenze di temperatura non abbiano un forte effetto sul flusso d'aria attraverso una finestra, anche piccole differenze di temperatura possono essere importanti quando si cerca di ventilare una stanza, " disse Davies Wykes. "Se non ci sono aperture vicino al soffitto di una stanza, l'aria calda interna può rimanere intrappolata vicino al soffitto e il vento non è efficace nel rimuovere l'aria intrappolata."

I prossimi passi saranno incorporare i risultati nella progettazione degli edifici, facilitando la creazione di ambienti ben ventilati, edifici a basso consumo energetico.