Lucia Fontana
Studio sperimentale di uno strumento per la misura della temperatura media radiante basato su un array di sensori radiometrici
2013/2014 - Durata: 2 anni

Descrizione della ricerca

La temperatura media radiante di un ambiente ha grande influenza sulle condizioni di benessere termico. La diffusione inoltre di sistemi di riscaldamento che usano come erogatori finali vaste superfici a temperatura di poco superiore o inferiore a quella dell’ambiente (pavimenti, soffitti caldi/freddi), ne aumenta ulteriormente l’importanza, poiché tali dispositivi agiscono essenzialmente sul controllo della temperatura radiante stessa.
Nonostante ciò, non si hanno strumenti semplici, di corrente produzione industriale e pratico impiego capaci da effettuare sul campo misurazioni accurate ed affidabili di questa grandezza: in pratica per la sua determinazione viene ancora usato il globotermometro.
Bènché le prestazioni di questo strumento, sia sotto l’aspetto della accuratezza che del tempo di risposta, siano nel tempo migliorate, i margini di errore rimangono elevati, essenzialmente a causa delle incertezze intrinseche nella valutazione degli scambi termici convettivi fra la superficie del globotermometro e l’aria ambiente.
L’industria elettronica rende disponibili sensori affidabili e relativamente miniaturizzati per la misura di energia raggiante. Particolare interesse hanno trovato le microtermopile; l’impiego di tali sensori è proposto o già avviene per numerose applicazioni, da quelle spaziali, a quelle per misurare senza contatto la temperatura del corpo umano.
In un precedente lavoro di tipo numerico [L. Fontana, (2012). Study on a mean radiant temperature measure tool based on an almost spherical array of radiometric sensors. Review of scientific Instruments, 83 (11)] si è studiata la possibilità di realizzare uno strumento, alternativo al globotermometro, per la misura della temperatura media radiante in indoor conditions, ottenuto disponendo questi sensori radiometrici, in particolare microtermopile, sulle facce di solidi regolari.
Si è mostrato che l’icosaedro presenta un comportamento ottimo, con errori inferiori a 0.1 K in qualsiasi condizione fra quelle prese in esame. Questo risultato è parso incoraggiante, e nella presente richiesta si propone una verifica sperimentale dello stesso.
La ricerca sperimentale prevede:
• la realizzazione di un prototipo dello strumento
• la realizzazione di una sezione di prova, che riproduca un ambiente confinato, delimitato da pareti di cui sia nota e misurabile la temperatura superficiale, mediante sensori (e.g. termocoppie di tipo K), nel quale inserire lo strumento. In alternativa, qualora possibile, l’inserimento potrebbe avvenire in un ambiente reale, nel quale sia possibile monitorare il valore della temperatura superficiale delle pareti e dell’aria interna.
• Una serie di campagne di misura per valutare la risposta dello strumento, comparata a quella del globo termometro, e valutare il discostamento dal valore reale della temperatura media radiante dell’ambiente.
• Elaborazione dei dati.
• Analisi economica.

 

Collocazione nel contesto scientifico nazionale ed internazionale;
La norma EN ISO 7726-2002 “Ergonomics of the thermal environment-Instruments for measuring physical quantities” si occupa del problema degli strumenti di misura sia al livello di definizioni, che di specifiche di carattere generale relative agli strumenti di misura.

Per quanto riguarda il globo termometro, la norma da indicazione su alcuni requisiti desiderabili e alcuni necessari. Tali indicazioni possono tuttavia non essere sufficienti [L. Fontana, (2010)
Experimental study on the globothermometer behaviour in conditions of asymmetry of the radiant temperature, Applied thermal engineering, vol. 30, no6-7, pp. 732-740] a garantire l’adozione di uno strumento in grado di fornire una risposta affidabile, soprattutto in caso di campo radiativo dissimmetrico. Lo strumento proposto, la cui fattibilità e affidabilità si intende investigare, non presenta i limiti degli strumenti attualmente utilizzati per la misura della TMR, e potrebbe essere, in tal senso, proposto come strumento alternativo.

 


Altri partecipanti alla ricerca: