Qualità dell`aria interna (IAQ) - Università degli Studi di Firenze

Risparmio energetico degli edifici
Comfort respiratorio olfattivo,
IAQ e ventilazione
Prof. arch. Fabio Sciurpi
Dipartimento di Tecnologia dell’Architettura e Design Pierluigi Spadolini
Università degli Studi di Firenze
LA QUALITÀ DELL’ARIA INTERNA – Indoor Air Quality (IAQ)
GLI INQUINANTI DELL’ARIA
• Origine degli inquinanti
• Effetti
• Valori limite di concentrazione
LA VENTILAZIONE DEGLI AMBIENTI
• La ventilazione naturale
• La ventilazione artificiale
• La ventilazione ibrida
Indoor Air Quality (IAQ) - concetti di base
La qualità dell’aria che respiriamo è di fondamentale importanza ai
fini del benessere e della salute delle persone negli ambienti
confinati. A tal fine è importante che l’aria non sia inquinata.
L’inquinamento interno è definito come
“Qualsiasi alterazione delle caratteristiche chimico fisiche e
biologiche dell’aria, determinata sia da variazioni di concentrazione
dei suoi normali costituenti sia e soprattutto, dalla presenza di
sostanze estranee alla sua composizione normale in grado di
determinare effetti di molestia e/o danno all’uomo”
(Ministero dell’Ambiente, 1991)
Breve storia ….…
studio aria esterna
in seguito al manifestarsi di patologie correlate all’ambiente
costruito, l’attenzione si è rivolta all’ambiente interno
Building Related Illness (BRI)
vere malattie le cui cause sono correlate all’edificio (febbre da
umidificatore, legionellosi, tumore dovuto al radon, ecc.)
Sick Building Sindrome (SBS)
insieme di sintomi generali (mal di testa, difficoltà di
concentrazione, irritazione degli occhi, senso di malessere
generale) che colpiscono un numero significativo (>20%) delle
persone che soggiornano in determinati edifici; i sintomi
spariscono abbandonando l’edificio. Cause dovute ad un senso
di insoddisfazione generalizzato dell’edificio cui concorrono
fattori diversi (inquinamento dell’aria interna, condizioni
microclimatiche, illuminazione, rumore, stress, ecc.)
studi hanno rilevato livelli di inquinamento interno >> esterno
SORGENTI INTERNE
Principali cause ….…
politiche di risparmio energetico
uso di nuovi materiali di derivazione chimica contenenti sostanze
nocive
scarsa attenzione progettuale alle soluzioni tecniche
diverse abitudini di vita delle persone, che tendono a trascurare le
normali operazioni di pulizia
uso di prodotti che aumentano il carico inquinante (deodoranti,
insetticidi, ecc.)
le persone passano l’80% del loro tempo in ambienti confinati
Principali effetti sull’uomo ….…
Funzione della concentrazione dell’inquinante
e del tempo di esposizione dell’individuo (dose),
della suscettibilità e del tipo di sostanza
Effetti irritativi su cute e
mucose (laringiti,
congiuntiviti,eritemi)
Effetti sul sistema
nervoso (emicranie)
Effetti sensoriali (bruciore
alla gola, lacrimazione,
effetti neuropsichici)
Effetti genotossici
(alterazione delle
cellule, cancro)
Effetti respiratori (asma,
allergie, bronchiti,
infezioni)
Effetti sul sistema
riproduttivo cardiovascolare,
gastrointestinale
Principali sorgenti degli inquinanti negli ambienti confinati
Ambiente esterno
Componenti dell’edificio
bioeffluenti (VOC, CO2, vapore)
Attività degli occupanti
Materiali e prodotti per l’edilizia
Rilasciando direttamente sostanze pericolose (VOC, Radon, ecc.);
Adsorbendo e poi rilasciando sostanze presenti nell’aria e
derivanti da altre sostanze;
Favorendo l’accumulo di sporco e la crescita di microrganismi;
Emissione dipende dal materiale stesso (età, superficie emittente,
stoccaggio, materiale naturale o artificiale, ecc.), da fattori
ambientali (t, UR, ventilazione, ecc.), dalla posizione del materiale,
dal volume dell’ambiente, dalle modalità di posa in opera, ecc.
Materiali ecocompatibili - Requisiti ecologici
Durevoli ed idonei all’applicazione
Non pericolosi in caso di incendio
Ottenuti da materie prime rigenerabili
Riutilizzabili, riciclabili o smaltibili senza causare alti impatti ambientali
Prodotti e distribuiti con poco dispendio di energia, acqua ed altre risorse
Privi di sostanze tossiche ed inquinanti
La loro produzione e lavorazione non deve comportare rischi per
l’ambiente e per i lavoratori
Applicabili con tecniche sicure per i lavoratori
Salubri e sicuri per gli utenti
Inquinanti dell’aria indoor
… di natura chimica
Biossido e monossido di carbonio (CO2 – CO)
Biossido di azoto e di zolfo (NO2 – SO2)
Ozono (O3)
Composti Organici Volatili (VOC)
Fumo di tabacco (ETS)
Pesticidi
…..
… di natura fisica
Radiazioni ionizzanti: radon
Radiazioni non ionizzanti
Fibre minerali artificiali (lana di vetro e roccia)
Fibre minerali naturali (amianto)
Polveri
…..
… di natura
microbiologica
Virus e batteri
Funghi e muffe
Pollini
Acari
…..
Inquinanti interni
GRANDEZZE DA CONSIDERARE
NELLA DEFINIZIONE DEI VALORI LIMITE
• valori di picco TLV (Threshold Limit Value)
da non superare mai
• valori di MAC (Maximum Allowable Concentration),
riferiti alla media su otto ore
• valori di AIC (Acceptable Indoor Concentration),
riferiti alla media annua
• altri tempi di esposizione
UNITA’ DI MISURA DELLA CONCENTRAZIONE
Tipo di inquinante
gas / vapore
particolato
gas radioattivi
Unità di misura
ppm in volume, mg/m3
mg/m3, μg/m3
βq/m3
4
Natura biologica
CFU/m3
1 ppm in volume = 1 ml/m3
1 Bq = 1 trasformazione radioattiva al secondo
da
moltiplicare per
per ottenere
ppm in volume
massa molecolare
mg/m3
(a 25 °C e 101 kPa)
24,45
% in volume
10000
ppm
Biossido di azoto (NO2)
In genere l’emissione è dovuta ad una combustione incompleta;
in assenza di fonti interne le concentrazioni all’interno sono
allineate con quelle rilevabili all’esterno
DANNI CAUSATI DA NO2
è altamente velenoso se assimilato in quantità superiori a certi
valori; attacca i polmoni distruggendone le cellule, dilatandone i
vasi e, in certe concentrazioni, alterando gravemente la
circolazione
CAMPO DI VALORI LIMITE PER LA CONCENTRAZIONE DI NO2
[ mg/m3 ]
NORMATIVE INTERNAZIONALI
TLV
MAC
AIC
10-12
4-10
0,1-0,3
MINISTERO DELLA SANITA’ CANADESE
breve periodo
0,5
lungo periodo
0,12
ORGANIZZAZIONE MONDIALE SANITA’
periodo di esposizione
valore medio da non superare
1h
24 h
0,40
0,15
Biossido di zolfo (SO2)
Deriva dalla combustione di prodotti contenenti zolfo ed in
genere le concentrazioni all’interno sono allineate con quelle
rilevabili all’esterno
DANNI CAUSATI DA SO2
è irritante per gli apparati respiratorio e circolatorio
CAMPO DI VALORI LIMITE PER LA CONCENTRAZIONE DI SO2
[ mg/m3 ]
MINISTERO DELLA SANITA’ CANADESE
breve periodo
1,0
lungo periodo
0,05
Ossido di carbonio (CO)
Si presenta all’interno degli ambienti essenzialmente a causa
di processi di combustione e fumo di tabacco, talvolta per le
emissioni di veicoli a motore in garage contigui nel
sottosuolo dell’edifici. In assenza di fonti interne le
concentrazioni all’interno sono allineate con quelle rilevabili
all’esterno
DANNI CAUSATI DA CO
l’elevata affinità per l’emoglobina, circa 200 volte maggiore di
quella dell’ossigeno, determina la produzione di
carbossiemoglobina estremamente pericolosa
CAMPO DI VALORI LIMITE PER LA CONCENTRAZIONE DI CO
[ mg/m3 ]
NORMATIVE INTERNAZIONALI
TLV
MAC
AIC
85-456
29-57
10-14
MINISTERO DELLA SANITA’ CANADESE
su 1 h
29
su 8 h
13
N.B. un fornello a gas può produrre anche 11-22 mg/m3
ORGANIZZAZIONE MONDIALE SANITA’
periodo di esposizione
valore medio da non superare
15 min
30 min
1h
8h
100
60
30
10
Anidride carbonica (CO2)
Si presenta all’interno degli ambienti a causa di :
• persone, per effetto del metabolismo (l’aria espirata da un
individuo contiene circa il 4% di anidride carbonica)
• fumo di tabacco
• da processi di combustione
DANNI CAUSATI DA CO2
non è uno degli inquinanti più dannosi, condizioni di pericolo
si hanno infatti per concentrazioni superiori al 5%, in genere,
può determinare mal di testa e riduzione delle capacità di
critica e di giudizio
CAMPO DI VALORI LIMITE PER LA CONCENTRAZIONE DI CO2
[ mg/m3 ]
NORMATIVE INTERNAZIONALI
TLV
MAC
AIC
18000-27000
9000
1800-6300
VOC e formaldeide (HCOH)
I composti organici volatili (VOC) sono una grande famiglia di
composti che hanno punto di ebollizione fra 50 - 100°C e 240 260°C; appartengono a tale famiglia gli alcooli, gli esteri, i chetoni,
i terpeni, gli idrocarburi aromatici, alifatici e clorurati e le aldeidi;
tra queste ultime, la più importante dal punto di vista
tossicologico e mutagenico è la formaldeide (HCOH).
Sono emessi da numerose sostanze (vernici, solventi e collanti,
cosmetici e deodoranti, prodotti per le piante, schiume
poliuretaniche, arredi a base di truciolato, tarmicidi, detergenti
domestici, cere di pavimento ecc.), oltre che da processi di
combustione, fumo di tabacco e metabolismo umano. L’emissione
di HCOH aumenta all’aumentare della temperatura e dell’umidità.
DANNI CAUSATI DA BREVI ESPOSIZIONI ALL’ HCOH
concentrazione
(mg/m 3)
effetti osservati
0,2-2,5
irritazione oculare,lievi effetti neurologici
6-36
marcata irritazione delle vie aeree superiori
>12
morte degli animali da esperimento
CAMPO DI VALORI LIMITE PER LA CONCENTRAZIONE DI HCOH
[ mg/m3 ]
NORMATIVE INTERNAZIONALI
TLV
MAC
AIC
1,88-3,66
0,94-3,66
0,094-0,45
MINISTERO DELLA SANITA’ CANADESE
breve periodo
lungo periodo
6300
ORGANIZZAZIONE MONDIALE SANITA’
periodo di esposizione
valore medio da non superare
30 min
0,1
Ozono (O3)
Si può formare negli ambienti interni a causa di sorgenti di
radiazioni UV (macchine fotocopiatrici e stampanti), di filtri
elettrostatici, adottati in alcuni impianti di condizionamento,
e di ionizzatori. Una volta rimossa la fonte interna, la
concentrazione si riduce rapidamente (il tempo di
dimezzamento dell’ozono, cioè il tempo necessario a
dimezzare la concentrazione iniziale, è minore di 30 min)
DANNI CAUSATI DA O3
forte ossidante, l’ozono irrita gli occhi e l’apparato
respiratorio, tende a ridurre la funzione polmonare e
diminuisce le difese dell’organismo
CAMPO DI VALORI LIMITE PER LA CONCENTRAZIONE DI O3
[ mg/m3 ]
ORGANIZZAZIONE MONDIALE SANITA’
periodo di esposizione
valore medio da non superare
1h
24 h
0,15-0,20
0,10-0,12
MINISTERO DELLA SANITA’ CANADESE
breve periodo (1h)
lungo periodo
0,24
Fumo di tabacco
E’ formato da particelle e da gas risultanti dal processo di
combustione del tabacco; oltre a provocare danni certi e
gravissimi ai fumatori, è una delle principali cause di
inquinamento. Il “fumo passivo” è formato sia dal fumo
espirato da parte del fumatore (15%) sia da quello rilasciato
dalla sigaretta durante gli intervalli tra un’inalazione e l’altra
(85%); in esso sono state finora identificate oltre 2000 sostanze
specifiche
Componenti del fumo di una sigaretta con filtro
Componente
mg/sigaretta
Catrame
Particolato
Nicotina
Ossido di carbonio
Formaldeide
Anidride carbonica
Ammoniaca
Ossidi di azoto
Fenoli
Catecoli
Benzopirene
Tipo di fumo
diretto (FD)
34,5
40
1,27
88
4
490
7,4
0,051
0,603
70 10-3
51 10-3
.
.
espirato (FE)
10,2
25
0,46
19
0,08
50
0,16
0,014
0,228
30 10-3
15 10-3
.
.
Rapporto
FD/FE
3,4
1,6
2,8
4,7
51
9,8
46
3,6
2,6
2,3
3,4
DANNI CAUSATI DA FUMO DI TABACCO
la presenza di fumo rende sgradevole l’ambiente sia dal punto
di vista olfattivo sia per l’irritazione agli occhi e alle mucose
che genera; vi sono inoltre forti sospetti che l’inalazione di
fumo passivo provochi effetti patologici a danno dell’apparato
respiratorio ed aumenti il rischio di tumore polmonare
LE SORGENTI DI RADON IN UN EDIFICIO
Depressione edificio
Radon (Rn 222)
Gas radioattivo incolore, inodore, insapore, presente
naturalmente nel suolo, chimicamente non reagente ma
estremamente volatile. Deriva dal decadimento
dell’uranio.
danni al DNA
danni ai polmoni
materiali da
costruzione
acqua
NORMATIVA SUL RADON
Raccomandaz. Commissione EURATOM 143 del 21/2/1990:
livello di riferimento: ai fini pratici può essere considerata
equivalente ad una concentrazione media annua di 400
Bq/m3
livello di progettazione: può essere considerata equivalente
a una concentrazione media annua di 200 Bq/m3
suolo
DL 241/2000: Attuazione della direttiva 96/29/EURATOM
livello di riferimento: 500 Bq/m3
Controllo dei principali inquinanti/1
Ventilazione degli ambienti
Filtrazione aria esterna - filtri ad assorbimento
Ventilazione degli ambienti
- UNI CIG 7129-2001
Rimozione della fonte
Aspirazione forzata dell’inquinante
Ventilazione degli ambienti
Uso materiali basso emissivi
Filtrazione aria esterna - filtri ad assorbimento
Ventilazione degli ambienti
Uso materiali basso emissivi
Ventilazione degli ambienti
Uso materiali basso emissivi
Corretta posa in opera
Filtrazione dell’aria
Riduzione superfici assorbenti
Ventilazione degli ambienti
Materiali e Tecniche costruttive
Pulizia ambienti – manutenzione HVAC
Sistemi di mitigazione del Radon
RIDUZIONE DELLA QUANTITA’ IN
INGRESSO DI RADON
- ATTRAVERSO METODI DI RACCOLTA
PRIMA DELL’INGRESSO NELLE ABITAZIONI
- MODIFICANDO LA PRESSIONE
DIFFERENZIALE INTERNA/ESTERNA
RIDUZIONE DELLA
CONCENTRAZIONE DOPO
L’INGRESSO
- ATTRAVERSO LA DILUIZIONE PER
MEZZO DELLA VENTILAZIONE
Controllo dei principali inquinanti/2
Inquinante
Descrizione
Sorgente
Effetti
Anidride
solforosa
(SO2)
Gas incolore, odore
pungente, derivante dalla
combustione di materiali
contenenti zolfo
(cherosene, olio)
impianti di
riscaldamento,
scarichi di auto,
attività industriali
Effetto irritante
su mucose,
occhi, naso,
gola
Pentacloro
fenolo ed
altri biocidi
(Ddt)
VOC con alta
persistenza in ambiente,
scarsa biodegradabilità;
usato per trattamenti
antiparassitari di legno,
tessuti, nell’industria
conciaria, della carta,
delle vernici (antimuffa)
Materiali per edilizia
e arredamento
trattati contro funghi
ed insetti, tarmicidi
per guardaroba,
insetticidi e prodotti
per l’igiene della
casa
Effetto irritante
su mucose, cute
che può
degenerare in
forme tumorali
Piombo ed
altri metalli
pesanti
Piombo, Cromo,
Manganese, Cadmio,
Mercurio
Vernici, smalti,
prodotti di finitura,
materiali in PVC,
fumo di sigaretta,
scarichi di auto
Alterazioni
sistema nervoso
centrale,
apparato
digerente
Fibre
minerali
naturali
(amianto)
Basso λ, resistente
agenti chimici e fuoco;
fibre aerodinamiche e
bassa velocità di
sedimentazione;
aerodisperse dal
degrado dell’amianto e
poi inalate attraverso la
respirazione
Materiali da
costruzione isolanti
e antincendio
(cemento amianto
per tetti, tubazioni
acqua, pavimenti),
vernici antifiamma,
rivestimenti condotti
di aerazione
Fibre inalate
provocano
tumori
Fibre
minerali
artificiali
Silicati che si presentano
in fibre
Lana di roccia, lana
di vetro, materiali
fibrosi, feltri
Irritazioni di
cute, mucose,
occhi, prime vie
respiratorie
Ventilazione degli ambienti
Filtrazione dell’aria esterna
- filtri ad assorbimento
Uso materiali basso emissivi
Corretto uso del prodotto
Stoccaggio in ambienti chiusi
lontani da alimenti
Ventilazione degli ambienti
No tarmicidi sintetici-canfora
naturale, propoli, prodotti vegetali
Uso materiali esenti da Pb
Rimozione (rifiuti speciali)
Incapsulamento
Evitare materiali fibrosi liberi
o usarli confinati (muri)
…. come si può definire l’accettabilità dell’aria
interna?
“la qualità dell’aria interna è considerata accettabile quando in essa
non sono presenti contaminanti conosciuti in concentrazioni
dannose, secondo quanto stabilito dalle autorità competenti, e
rispetto alla quale una notevole quantità di persone, almeno l’80%,
non esprime insoddisfazione”
Standard ASHRAE 55/2001
La ventilazione e la IAQ
In generale, la IAQ si controlla attraverso la diluizione generalizzata degli
inquinanti con ventilazione naturale o artificiale mediante introduzione di
aria esterna filtrata, eventualmente miscelata con aria di ricircolo.
La ventilazione è l’intenzionale immissione di aria all’interno degli ambienti.
I principali obiettivi sono:
- garantire una accettabile qualità dell’aria interna;
- in alcuni casi, mantenere una adeguata temperatura ambiente
garantendo il benessere interno, specialmente nelle stagioni intermedie e
durante l’estate (ventilazione notturna).
La ventilazione è in contrasto con le esigenze di risparmio energetico.
Principali riferimenti normativi
Min. della Salute. Direz. Gen della Prevenzione. Linee Guida per la tutela e
la promozione della salute negli ambienti confinati. Suppl. GU n. 252 del 27
novembre 2001.
UNI 10339. Impianti aeraulici a fini di benessere. Generalità classificazione
e requisiti. Regole per la richiesta d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura.
Giugno 1995.
Prestazioni di un sistema di ventilazione
Le prestazioni di un sistema di ventilazione dipendono dalla portata di
ventilazione, dal tasso di ricambio d’aria ma anche dalla ubicazione e dalle
dimensioni delle bocchette di estrazione ed immissione.
Aria esterna
Aria espulsa
Aria di ricircolo
Filtrazione
Aria estratta
Exfiltrazioni ed
Espulsioni locali
Ambiente
Infiltrazioni
Aria immessa
Il calcolo della portata si basa sulla determinazione di diversi termini, quali:
-Portata di contaminante emesso da persone e cose presenti in ambiente;
-Concentrazione interna ammessa del contaminante analizzato, occorre
pertanto conoscere quale contaminante si sceglie come rappresentativo
(indicatore della qualità dell’aria)
dell’aria e quale è il target di riferimento;
-Concentrazione di inquinante dell’aria immessa in ambiente;
-Efficienza di ventilazione, che è una misura della capacità dell’impianto di
rimuovere un dato inquinante dall’ambiente.
Portata di un sistema di ventilazione
La diluizione mediante aria di ricambio permette il controllo della
concentrazione di un certo inquinante emesso con portata q (l/h) in un
ambiente di volume V. L’andamento nel tempo della concentrazione interna
C del contaminante analizzato (ppm) per campo uniforme è dato da:
q
3 q
C = C e + 10 + (C o − C e − 10 ) e− nt
Q
Q
3
q = portata di inquinante emesso all’interno dell’ambiente (l/h)
Q = portata di ventilazione d’aria di ricambio (m3/h);
Ce = concentrazione nell’aria di rinnovo dell’inquinante analizzato (ppm);
Co = concentrazione interna iniziale (ppm);
n=Q/V = ricambi orari.
q
C = C e + 10
Q
3
In regime stazionario si ha:
Si ricavano le relazioni che forniscono la portata o i volumi/ora (ricambi orari)
necessari per mantenere una certa concentrazione di inquinante C nell’ambiente:
3
10 q
Q=
C − Ce
3
q
10
n= Qn =
V
V (C − Ce)
Occorre conoscere:
- portata di inquinante emesso all’interno dell’ambiente;
- concentrazione interna ammessa dell’inquinante analizzato;
- concentrazione nell’aria immessa in ambiente dell’inquinante
analizzato.
Portata d’aria esterna
NORMA UNI 10339 (1995) - “Impianti aeraulici ai fini di benessere Generalità, classificazione e requisiti - Regole per la richiesta
d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura”
PORTATA DI ARIA ESTERNA – metodo prescrittivo
PORTATA DI ARIA ESTERNA O DI ESTRAZIONE NOTE
CATEGORIE DI EDIFICI
uffici singoli
uffici open space
centri elaborazione dati
servizi
sale riunioni senza fumatori
sale riunioni con fumatori
borse titoli
V
op
V
os
(10−3m3/s per persone)
(10−3m3/sm2)
11
11
7
estrazioni
A
5,5
10
10
A: ricambio richiesto nei servizi igienici :
-edifici adibiti a residenza e assimilabili
0,0011 vol/s (4 vol/h)
-altre categorie in tabella
0,0022 vol/s (8 vol/h)
il volume è quello relativo ai bagni, antibagni esclusi
: [m3/s persona] portata specifica di aria esterna per persona
V
op
: [m3/s m2] portata specifica di aria esterna per unità di
V
os
superficie
Portata d’aria esterna
Approccio sensoriale di Fanger
Report prENV 1752 “Ventilation for Buildings: Design Criteria for the Indoor Environment”
Oltre a questo metodo oggettivo non va dimenticato l’approccio soggettivo
suggerito da Ole Fanger secondo cui la ventilazione deve dipendere dalla
percezione olfattiva della qualità dell’aria interna più che dalla
concentrazione delle sostanze contenute.
La motivazione è che spesso gli individui sono insoddisfatti della qualità
dell’aria anche ove le concentrazioni di inquinanti sono al di sotto dei valori
max ammissibili.
Sostanzialmente secondo Fanger l’insoddisfazione è dovuta al cattivo odore
dovuto principalmente a:
• le persone e le loro attività;
• i materiali da costruzione e gli arredi;
• le sostanze chimiche usate per la pulizia;
• gli stessi impianti di ventilazione e condizionamento
Il carico inquinante complessivo si ottiene sommando i contributi delle varie
fonti, dimodochè se anche due inquinanti presentano concentrazioni al di
sotto del valore accettabile l’effetto complessivo è dato dalla somma e
potrebbe risultare non accettabile.
Olf e Decipol
Olf
La capacità o carico inquinante olfattivo equivalente (G) di una sorgente, espresso in olf,
rappresenta il tasso di produzione di cattivo odore delle diverse fonti (stimolo). Un olf
rappresenta il tasso di sostanze inquinanti emesso da una persona normale (adulto,
attività sedentaria, condizioni di benessere termico, standard igienico); tutte le sorgenti
possono essere espresse in persone equivalenti.
Fanger ha poi fornito tabelle di capacità
inquinante ottenute mediante sperimentazione
statistica su gruppi di soggetti
Olf e Decipol
Olf
La capacità o carico inquinante olfattivo equivalente (G) di una sorgente, espresso in olf,
rappresenta il tasso di produzione di cattivo odore delle diverse fonti (stimolo). Un olf
rappresenta il tasso di sostanze inquinanti emesso da una persona normale (adulto,
attività sedentaria, condizioni di benessere termico, standard igienico); tutte le sorgenti
possono essere espresse in persone equivalenti.
Decipol
Il livello di inquinamento olfattivo equivalente (ζ), espresso in decipol, rappresenta la
percezione olfattiva (sensazione) di inquinamento dell’aria percepita dalle persone. Un
decipol viene definito come l’inquinamento percepito in un ambiente con ricambio d’aria
di 10 l/s e causato da una persona normale (1 olf).
La relazione fra olf e decipol è data da:
G
ζ = 10
Q
Q = portata di ventilazione in l/s
Se Q è espresso in m3/h al posto di 10 si usa 36
Percezione olfattiva e percentuale di insoddisfatti
Tramite queste grandezze soggettive risulta possibile a somiglianza
di quanto fatto per il benessere termoigrometrico ricavare per via
statistica un legame fra percezione olfattiva (decipol) e percentuale
di persone insoddisfatte della qualità dell’aria ambiente (PD):
−3, 25ζ −0 , 25
PD = 395 e
112
ζ=
[ln( PD) − 5,98]4
Questa ingegnosa
proposta di Fanger non è
stata recepita dal CEN.
15%
1 decipol
Considerare l’odore prodotto dalla sostanze inquinanti come
indicatore della qualità dell’aria comporta il fatto che alcune
sostanze molto dannose per l’uomo (CO2, radon, ecc) possono
sfuggire a tale sensazione olfattiva.
Valutazione IAQ e ventilazione in opera
Per effettuare misure
quantitative
di
ventilazione si utilizza
la tecnica dei “gas
traccianti”:
•portata d’aria
•efficienza
della
ventilazione
•distribuzione
dell’aria nei
locali
I sistemi di ventilazione
Naturale
Artificiale
Ibrida
La ventilazione naturale
La portata di aria di ventilazione NON è COSTANTE
ma è funzione delle condizioni climatiche esterne,
variabili in modo stocastico ed imprevedibile ...
… la portata immessa in ambiente dipende:
• da velocità del vento (gradiente anemologico)
– effetto vento ⇒ ventilazione trasversale
• dal tiraggio naturale dovuto alla differenza
di temperatura tra interno ed esterno
(gradiente termico) – effetto camino
Te
vento
Ti
edificio
… la portata di aria di ventilazione è inoltre
funzione della configurazione geometrica
delle aperture:
• dimensione delle aperture
• collocazione delle aperture
Con i sistemi di ventilazione naturale non è possibile garantire
sempre e comunque una predeterminata portata di aria di
ventilazione.
La ventilazione naturale – esempi vernacolari
1) Sezione di un
termitaio con
condotti di
aerazione, pareti
sottili per
raffrescamento
convettivo e
massa termica per
controllo solare
2) Tepee
indiano:
chiuso
(periodo
freddo);
effetto
camino;
ventilazione
passante;
protezione ai
venti freddi
3) Schema dei flussi d’aria nel qa’a
del Cairo (1350)
4) Schema dei flussi d’aria in una torre
iraniana con condotto sotterraneo
La ventilazione naturale – tipologie
3) Ventilazione verticale passante
1) Ventilazione orizzontale passante e a lato singolo da atrio
2) Ventilazione verticale passante da torre
1) Ventilazione orizzontale passante
La ventilazione naturale
– edilizia residenziale
2) Effetto camino
La ventilazione artificiale (VMC)
La portata di aria di ventilazione può essere CONTROLLATA nella sua
entità in relazione alle necessità.
La portata di aria di ventilazione è COSTANTE o VARIABILE ed
indipendente dalle condizioni climatiche esterne.
L’entità della portata di aria di ventilazione può essere stabilita attraverso
due differenti approcci:
• prescrizionale, che stabilisce i valori minimi di portata d’aria di ricambio
• prestazionale, che stabilisce i valori massimi della concentrazione per gli
inquinanti ammessi in ambiente
Indica direttamente il valore di portata
Non indica direttamente il valore di portata
La ventilazione artificiale - tipologie
1) Flusso semplice: Immissione
artificiale ed estrazione naturale
3) Doppio flusso: Immissione ed
estrazione artificiale
Immissioni
Estrazioni
2) Flusso semplice: Immissione
naturale ed estrazione artificiale
La ventilazione artificiale (VMC) – i componenti
Celle filtranti
Filtri assoluti
Filtri a
tasche
Filtri a carboni
attivati
Impianti di Ventilazione e sistemi HVAC:
attenzioni progettuali e realizzative
Per ciascun impianto HVAC devono essere verificate
particolari prestazioni relative ai seguenti componenti:
¾ Presa d’aria esterna (p.a.e.) e bocca di espulsione:
¾ Condotte dell’aria (progettazione ed esecuzione)
¾ Centrale di trattamento aria
¾ Umidificazione /deumidificazione
¾ Sistemi di filtrazione dell’aria
¾ Recuperatori di calore
¾ Attenuatori acustici
¾ Bocchette di estrazione ed immissione dell’aria
PULIZIA, MANUTENZIONE e GESTIONE
Inquinamento all’interno di condotte dell’aria in metallo
e cemento amianto
Condotta dell’aria con sportello di ispezione e manicotto
cilindrico per sonda di prelievo polveri aerodisperse e sonda
inserita per l’analisi
Robot per la videoispezione nelle
condotte aerauliche
Schema pulizia condotte di piccole dimensioni
2) Sistema di ventilazione per abitazione individuale….
™Ventilazione semplice flusso
autoregolabile: ricambio dell'aria
a portata costante
™Ventilazione
modulata:
semplice
flusso
ƒ igroregolabile: rinnovo dell'aria
a portata variabile in funzione del
tasso di umidità dell'alloggio
ƒ a rivelazione di occupazione:
rinnovo
dell'aria
a
portata
variabile
in
funzione
dell'occupazione dei locali.
nel dettaglio…….
I pattern abitativi e la ventilazione
……e per un condominio
Bocchette estrazione
Bocchette immissione:
su infisso, su cassonetto e
su muro
autoregolabile
Foro: circa 170 x 12 mm
15 cm
Individuare quali ambienti devono
essere messi in sovrapressione e
quali in depressione, al fine di
stabilire l’adeguata circolazione
dell’aria all’interno dell’edificio.
Per esempio, nel caso di edilizia residenziale:
•Soggiorni e camere da letto in sovrapressione
•Cucina e bagno in depressione
igroregolabile
……
bocchetta applicata a muro
bocchetta applicata a cassonetto
bocchetta applicata sopra la finestra
3) Sistema VMC a doppio flusso con recupero di calore
™ Ventilazione a doppio flusso con
recupero di calore: rinnovo dell'aria a
portata costante con recupero del calore
dell'aria
estratta
inquinata
per
preriscaldare l'aria nuova immessa nei
locali.
Gli scambiatori aria-aria si distinguono in recuperatori e rigeneratori.
I recuperatori funzionano in modo che il flusso termico sia scambiato continuativamente fra
un flusso di gas e l’altro attraverso una parete di separazione.
In un rigeneratore ciò avviene in maniera intermittente dal contatto alternativo fra una
matrice sovente metallica con il fluido caldo e freddo.
Recuperatori di calore a piastre
separatori in carta speciale
impregnata di sali igroscopici
in grado di recuperare sia
calore sensibile (75%) che
latente (60%).
Ventilazione – D.Lgs 311/2006
E1 – E5
E7
Esempio di componenti di sistema di climatizzazione per
un edificio a basso consumo
Presa d’aria esterna
Scambiatore interrato
Collettori solari
Recuperatore di calore
Aggregato compatto
La ventilazione ibrida
Utilizza i principi della ventilazione sia naturale che artificiale.
La ventilazione ibrida è un sistema intelligente capace di passare in modo
automatico dalla modalità di funzionamento naturale a quella artificiale o di
combinarle, al fine di controllare le condizioni interne e minimizzare i consumi
energetici.
1) Ventilazione naturale & meccanica (o naturale o meccanica
in mutua esclusione)
I due sistemi sono completamente separati ed autonomi; il
sistema di controllo passa dall’uso dell’uno all’uso dell’altro a
seconda delle condizioni al contorno
2) Ventilazione naturale assistita (fan assisted)
Il sistema di ventilazione naturale è associato ad una rete di
estrazione o di immissione aria dotata di elettroventilatore.
3) Ventilazione meccanica assistita (wind and stack assisted)
Il sistema di ventilazione artificiale sfrutta le componenti
naturali per diminuire i consumi energetici (es. impianti a
“bassa pressione”).
New Parliament building (Londra)
fonte: P.Wouters, Belgian Building Research Institute
EDIFICIO BRE - Garston (Regno Unito) - (Feilden Clegg Architects)
Obiettivo:
limitare
al
minimo
l’adozione
di
impianti
di
condizionamento dell’aria a favore di
strategie di ventilazione naturale
incrociata grazie anche a vie di flusso
dell’aria all’interno dei solai.
Inverno: l’aria esterna è immessa da
“lunette” apribili poste sopra le
finestre, passa attraverso condotti di
ventilazione integrati nei solai, assorbe
parte del calore immagazzinato dalla
massa termica degli stessi e viene poi
immessa
negli
uffici
in
parte
preriscaldata, per poi essere espulsa
dal lato opposto.
Estate: ventilazione notturna
Torri di estrazione
facciata sud
integrate
nella
Sistema computerizzato di gestione
dell’edificio
(ventilazione,
illuminazione, riscaldamento)
EDIFICIO BRE - Garston (Regno Unito) - (Feilden Clegg Architects)