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Approfondimento Tecnico RDZ
La ventilazione negli
TRATTAMENTO
DELL’ARIA
Con le moderne tecnologie
costruttive e la diffusa sensibilità
per il risparmio energetico,
la nuova tendenza nel campo
dell’edilizia promuove edifici
sempre più coibentati dal punto
di vista termico ma carenti dal
punto di vista dell’aerazione,
cioè del naturale e spontaneo
ricambio dell’aria ambiente
attraverso serramenti e pareti.
Oggigiorno un nuovo edificio
viene realizzato avendo cura che
l’involucro che lo delimita abbia
caratteristiche termicamente
performanti: i serramenti
devono essere in grado di
garantire il mantenimento della
temperatura interna prefissata
dall’utente e devono assicurare
la massima tenuta all’aria,
eliminando le possibilità di
infiltrazioni.
edifici ad uso
residenziale
Si può sicuramente affermare che i serramenti e il
loro montaggio permettono agli edifici:
• un ottimo isolamento termico
• un ottimo isolamento acustico
• una perfetta tenuta al passaggio di aria.
In contropartita non consentono però un adeguato
ricambio dell’aria “indoor” dei locali confinati e i
necessari requisiti di qualità dell’aria non possono
essere garantiti. Si presenta quindi una nuova
problematica: la ventilazione degli ambienti.
Il ricambio dell’aria potrebbe avvenire manualmente,
affidandosi alle operazioni degli occupanti con
l’apertura delle finestre, ma ciò non è affidabile
e inoltre comporta elevati consumi energetici. Al
contrario è possibile utilizzare dei sistemi molto
efficienti, in grado di ricambiare l’aria interna in
modo continuativo, in base a parametri prestabiliti e
programmabili.
Necessità di ventilazione
Gli essere umani trascorrono la maggior parte del
loro tempo all’interno di spazi confinati (anche oltre
l’80%): è quindi estremamente importante ai fini
dell’esistenza stessa e della tutela della salute delle
persone garantire un’adeguata qualità dell’aria negli
ambienti vissuti.
Nei locali domestici si possono trovare diversi
inquinanti chimici, come per esempio i VOC
(composti organici volatili), il monossido di carbonio,
il biossido di azoto, il particolato (polveri sottili), la
formaldeide, il fumo di tabacco, pesticidi, ecc. Vi è la
presenza anche di inquinanti biologici, come batteri,
virus, pollini, muffe, acari, allergeni, e di inquinanti
fisici, come il gas radon che risale dal terreno.
È bene ricordare che una persona a riposo produce
circa 18 l/h di CO2, ma esistono altri processi
all’interno delle abitazioni (per esempio il fuoco dei
fornelli a gas), che accrescono questa produzione.
In altre parole, la presenza e l’attività umana, oltre a
fenomeni chimici legati ai materiali della costruzione,
degli arredi e dell’abbigliamento, generano
“inquinamento indoor”.
La ventilazione si incarica di rimuovere gli
inquinanti o di diluirne la presenza, diventando
quindi un fattore essenziale per ragioni igieniche
e di benessere. Al contrario, le conseguenze di un
insufficiente ricambio d’aria possono manifestarsi
in diverse patologie, come asma, bronchiti, allergie,
oppure in una generale sensazione di disagio
psicologico connesso a malessere fisico con
conseguenti possibili difficoltà di concentrazione.
Possiamo dunque affermare che vari importanti
aspetti della vita quotidiana sono influenzati da
una corretta ventilazione, che si traduce nella
disponibilità di aria fresca e ricca di ossigeno.
- Igiene: aria rinnovata e pulita; basso livello degli
inquinanti prodotti all’interno; abbattimento
dell’inquinamento proveniente dall’esterno
- Salute ambientale: assenza di proliferazioni
batteriche (es. muffe); assenza di allergeni;
abbattimento della presenza del gas radon
- Benessere interno: assenza di correnti d’aria;
assenza di ingresso di insetti; migliore uniformità
delle temperature
- Comfort: abbattimento dei rumori provenienti
dall’esterno; eliminazione degli odori prodotti
- Sicurezza: minori rischi di intrusione dovuti a
porte o finestre aperte
- Prestazione energetica: migliore qualità della
prestazione energetica dell’edificio
- Economia: l’edificio termicamente performante ha
un maggior valore che mantiene nel tempo.
Il contesto
La norma UNI EN 12792 costituisce il punto di
riferimento in materia di ventilazione ambientale. In
essa si legge:
• Airing: natural ventilation by window opening
• Ventilation: designed supply and removal of air to
and from a treated space.
La distinzione è chiara: l’aerazione si ottiene con
l’apertura dei serramenti ed è perciò legata al
comportamento degli utenti, mentre la ventilazione
si ottiene con un progetto, cioè un dimensionamento.
-1-
Approfondimento Tecnico RDZ
Portata aria
di rinnovo
Categoria
I sistemi
L’attuazione della ventilazione degli ambienti interni
è possibile con diversi sistemi meccanici e non.
[l/(sec
persona)]
Locali giorno e
camere da letto
[Vol/h]
[l/(sec
persona)]
Portata aria
di estrazione
[l/(sec m )]
2
Cucina
Bagno
Servizio
[l/sec]
[l/sec]
[l/sec]
I
0,49
0,7
10
1,4
28
20
14
Sistemi meccanici
Sistemi NON meccanici
II
0,42
0,6
7
1,0
20
15
10
Ventilazione Meccanica
Controllata (VMC) a
semplice flusso
Ventilazione naturale
III
0,35
0,5
4
0,6
14
10
7
Ventilazione Meccanica
Controllata (VMC) a
doppio flusso
Aerazione per apertura
finestre
Tra tutti assumono particolare rilievo i sistemi
meccanici “a doppio flusso con recupero di calore”
perché assicurano importanti vantaggi, tra i quali
citiamo:
• la massima efficienza energetica
• la necessità di minor portata d’aria per singolo
locale
• una migliore gestione dell’umidità relativa
• il controllo delle condizioni di sovrappressione o
di depressione dei singoli locali
• il recupero del valore dell’investimento.
Le Norme
In Italia si è iniziato ad utilizzare il concetto di
ventilazione a partire dalla direttiva 2002/91 CE del
2002, recepita con il DLgs 192 di Ottobre 2005.
Tuttavia è noto che alcuni valori di ricambio aria,
ottenuti per aerazione, venivano considerati ai fini del
calcolo delle potenze termiche invernali e nel relativo
dimensionamento degli impianti di riscaldamento fin
dai tempi della Legge 373/76 (0,5 vol/h).
Allo stato attuale una norma importante a cui fare
riferimento oggi è la UNI EN 15251, che tra i
criteri per la qualità dell’ambiente interno menziona
espressamente la prestazione termica, la qualità
dell’aria, l’illuminazione e il rumore.
In sintesi, il testo normativo:
• fornisce le informazioni di tipo qualitativo e
di tipo quantitativo per realizzare un corretto
sistema di ventilazione;
• spiega che la quantità di aria di rinnovo
necessaria è legata alle persone piuttosto che
alla superficie o alla volumetria dei locali;
• propone una sorta di classificazione degli edifici
in funzione della qualità interna degli ambienti;
• in base alla categoria dell’edificio indica i
valori di portata d’aria di rinnovo, espressi in
l/sec per persona e da questi ne ricava i valori
convenzionali espressi in vol/h;
• stabilisce sia le portate d’aria di rinnovo (aria
ricca di ossigeno) in immissione per i locali
nobili sia le portate per l’aria di espulsione (aria
viziata, inquinata, ricca di CO2) dai locali umidi
(bagni, servizi, cucine).
-2-
Nella stessa Norma si formulano anche due ulteriori
indicazioni importanti:
• Una minima ventilazione è sempre raccomandata,
anche in assenza di persone.
• La portata d’aria di rinnovo può essere variabile a
seconda del numero di persone.
Altra norma di riferimento è la UNI 10339, che tratta
di impianti aeraulici ai fini del benessere ambientale.
Attualmente è in corso di revisione, ma ne possiamo
trarre delle informazioni per quanto riguarda gli
ambienti residenziali, come da tabella sotto riportata:
- Consumi di energia termica causati dai ponti
termici: 15%
- Consumi di energia termica causato dal rinnovo
aria: 40%
L’incidenza sui consumi delle perdite di calore per
trasmissione è drasticamente diminuita con il passare
del tempo, mentre l’energia necessaria per il rinnovo
dell’aria ha assunto un ruolo determinante.
Valori di portata d’aria volumica edifici residenziali
Destinazione
d’uso dei locali
Soggiorni, camere
da letto, altri locali
(escluso cucine,
bagni e servizi)
Portata d’aria per persona
[l/sec persona]
Portata d’aria per superficie
[l/sec m2]
Elevata
Media
Bassa
Elevata
Media
Bassa
4,5
3,0
2,0
0,14
0,14
0,14
Portata d’aria di
estrazione [l/sec]
Cucina
13
Bagni
8
Nota: le portate d’aria relative alle superfici e quelle relative alla presenza delle persone vanno sommate, mentre le portate d’aria minime da
garantire anche in assenza di persone sono quelle date in funzione delle superfici.
Sempre per quanto riguarda il contesto normativo è il
caso di citare le UNI TS 11300, le quali prevedono,
per l’ambito residenziale, un valore di ricambio
pari a 0,3 vol/h. Questo valore, valido ai fini delle
valutazioni energetiche, va considerato come il
valore medio ponderato nel tempo.
In generale, un opportuno criterio per la progettazione
prende in considerazione un tasso di rinnovo ≥0,5
vol/h per i locali di immissione, valore che si ritiene
compatibile con l’ottenimento di un’adeguata qualità
dell’aria interna. Si noti che 0,5 vol/h per i locali di
immissione determina un valore molto simile a 0,3
vol/h considerando il volume totale dell’edificio.
Consumi di energia di un
edificio termicamente
performante
Un’analisi sui consumi di energia per la climatizzazione invernale di un moderno edificio porta a
stabilire il peso dei costi energetici.
I valori in gioco sono di seguito evidenziati:
- Consumi di energia termica causati dalle superfici
opache: 25%
- Consumi di energia termica causati dalle superfici
trasparenti: 20%
Per portare l’aria esterna alle condizioni dell’ambiente
interno è necessario consumare energia. La spesa
energetica che ne deriva dovrà essere la più contenuta
possibile (uso razionale dell’energia) ma non deve
essere ritenuta uno spreco, piuttosto va considerata
un onere necessario alla fruizione dell’edificio per
assicurare un’adeguata qualità dell’aria interna.
L’energia necessaria per la climatizzazione
dovuta al rinnovo dell’aria rappresenta una quota
parte fondamentale. Diventa perciò assolutamente
indispensabile
provvedere
all’inserimento,
nell’impianto di ventilazione, di un recuperatore
di calore ad alta efficienza. Oggi il mercato
offre dei prodotti che possono recuperare il 90%
e oltre di questa energia, e ciò permette un salto di
qualità decisamente rilevante per le caratteristiche
energetiche dell’edificio. Tali dispositivi sono
costituiti da un pacco di scambio, composto da
lastre in alluminio o di materiale plastico, disposte in
modo da formare dei canali. I canali sono percorsi
alternativamente dal flusso d’aria inquinata (ripresa
dall’ambiente e destinata all’espulsione) e dal flusso
d’aria esterna da immettere. Attraverso la parete
di separazione parte del calore contenuto nell’aria
di espulsione si trasmette all’aria di rinnovo, senza
tuttavia trasferimento di sostanze inquinanti, essendo
i due flussi d’aria fisicamente separati.
Approfondimento Tecnico RDZ
Umidità: estate e inverno
Recuperare una buona parte dell’energia contenuta
nell’aria esausta di espulsione risulta essenziale
in quanto senza un idoneo sistema di recupero di
calore NON è possibile rientrare nelle migliori classi
energetiche.
E per gli edifici esistenti?
Gli interventi di riqualificazione energetica hanno
evidenziato maggiormente l’importanza della ventilazione meccanica. L’aumentata coibentazione
termica dell’involucro edilizio (spesso con cappotto termico) e la sostituzione dei serramenti con altri
nuovi a tenuta d’aria hanno indubbiamente comportato cospicui risparmi energetici ma allo stesso tempo
hanno determinato una ridotta possibilità di aerazione
naturale degli ambienti causando in corrispondenza
dei ponti termici la comparsa di muffe.
In questi casi spesso è molto difficile intervenire, perché risulta complicata o impossibile l’installazione
di un sistema di ventilazione meccanica, tanto meno
con recupero del calore.
Una soluzione che il mercato mette a disposizione
per risolvere questi problemi riducendo l’impatto
architettonico ed economico sulla costruzione è costituita da un sistema di VMC puntuale, che agisce
sui singoli vani dell’abitazione.
All’interno degli ambienti di vita quotidiana,
domestica o di lavoro è naturalmente presente
dell’umidità, sempre dovuta alle persone e alle
attività connesse. Gli effetti che ne derivano sono
assolutamente indesiderabili: l’umidità aumenta le
trasmittanze delle pareti disperdenti con conseguente
incremento degli sprechi energetici, ma soprattutto
può generare fenomeni di condensazione interstiziale
(con danneggiamenti dei materiali delle costruzioni)
o condensazioni superficiali (con muffe ben visibili).
I risultati sono:
• Emanazione di odori sgradevoli
• Degrado degli ambienti
• Alterazione dell’aspetto dei locali
• Formazione di allergeni.
È interessante osservare la quantità di vapore che può
essere prodotta all’interno degli ambienti. Una persona, in condizioni di riposo, produce circa 55 g/h di
vapore; la cottura dei cibi, ottenuta con combustione
di gas, libera circa 800 g di vapore ogni m3 di gas
bruciato; la pulizia personale genera (nel periodo di
tempo in cui si effettua) circa 200 g/h per persona.
Ulteriori contributi di umidità provengono dall’utilizzo di ferri da stiro a vapore, dal lavaggio e asciugatura
delle stoviglie e della biancheria. In base a questi dati
è possibile stimare che la quantità di umidità prodotta
negli ambienti di una famiglia media italiana supera
i 10 litri di acqua al giorno (sotto forma di vapore).
In questo contesto solo la climatizzazione radiante,
abbinata alla ventilazione e alla deumidificazione
estiva, assicura il migliore comfort in tutte le
stagioni.
Le soluzioni
A fronte di quanto finora esposto risulta evidente che
occorre ripensare gli impianti a servizio degli edifici.
In particolare, sarà necessario installare sistemi di
ventilazione meccanica soprattutto negli edifici
residenziali. Per ragioni di risparmio sui consumi di
energia si adotterà la tecnica del “doppio flusso con
recupero di calore”, tecnica che permette, come si
è visto, un recupero rilevante di energia. Inoltre, al
fine di rispondere adeguatamente alle problematiche
di umidità estiva si dovranno utilizzare apposite
apparecchiature per abbattere il carico di
umidità (carico latente) e insieme trattare igrotermicamente l’aria di rinnovo.
Il mercato offre da diversi anni degli apparecchi,
denominati deumidificatori, che sono efficacemente
utilizzati in abbinamento agli impianti di climatizzazione radiante. Si tratta di piccole Unità di Trattamento Aria (UTA) concepite appositamente per togliere
il vapore dall’aria ambiente senza modificare la temperatura, realizzando così un trattamento termodinamico di raffreddamento con deumidificazione e
successivo post-riscaldamento.
Questi deumidificatori contengono al loro interno
un circuito frigorifero completo (evaporatore, compressore, condensatore, laminazione) e un circuito
idronico collegato all’impianto termico di raffrescamento estivo a moderata temperatura (circa 15 °C in
estate), che si incarica di smaltire il calore in eccesso
prodotto con il trattamento di deumidificazione. Il
post-riscaldamento dell’aria, che si verifica a valle
della batteria fredda di deumidificazione, avviene con
il calore recuperato dal processo termodinamico di
condensazione del vapore contenuto nell’aria trattata.
1. Condensazione ad aria
Filtro
Figura A - WHR 50
Si tratta di unità generalmente utilizzate in coppia,
con flussi opposti, alternati e sincronizzati tra loro,
dotati di scambiatore di calore rigenerativo ad
accumulo con pacco ceramico ad alta efficienza
termica. I ventilatori, che alternativamente immettono
o espellono l’aria, sono provvisti di piccolissimi
motori elettrici EC. In questo modo semplice e
poco invasivo, il sistema consente la realizzazione
di un impianto VMC con recupero del calore di tipo
“retrofit”.
La ventilazione apporta sempre dei benefici riguardo all’influenza dell’umidità in ambiente, ma
in forma molto diversa a seconda della stagione e
della situazione climatica in cui ci si trova ad operare:
- in inverno la ventilazione contribuisce alla
deumidificazione ambiente, perché l’aria esterna è
mediamente “secca” e va a bilanciare un apporto di
umidità endogena, connessa alla presenza umana;
- in estate l’aumento del movimento dell’aria
favorisce lo smaltimento termico del corpo
umano e facilita l’evaporazione creando una sorta
di raffrescamento a livello cutaneo. Tuttavia la
produzione endogena di vapore è sempre presente
e l’aria esterna ha contenuti di umidità elevati, per
cui la ventilazione non è in grado di garantire
una deumidificazione dell’aria ambiente, anzi
contribuisce al suo aumento.
Batteria
pre-trattamento
Batteria
condensante
Batteria
post-trattamento
Batteria
evaporante
2. Condensazione ad acqua
Filtro
Batteria
pre-trattamento
Batteria
evaporante
Condensatore
ad acqua
Batteria
condensante
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Approfondimento Tecnico RDZ
La soluzione ottimale è quella di unire le funzioni
di ventilazione meccanica con recupero del
calore alle funzioni di deumidificazione estiva,
realizzando dei dispositivi che racchiudano (in
un’unica macchina di tipo monoblocco oppure in una
macchina costruita in sezioni separate) i ventilatori, il
recuperatore di calore, il circuito frigorifero e tutte le
batterie per il trattamento dell’aria. Potranno essere
macchine che trattano la sola aria di rinnovo (Figura
B) o macchine che movimentano anche una parte
di aria in ricircolo per favorire la ventilazione e la
deumidificazione estiva (Figura C).
Figura B - UAP 200-PDC
- Attribuire i costi secondo pertinenza
- Evitare i “furti di calore” tra appartamenti di diversa proprietà
- Affidare la manutenzione al singolo proprietario
- Evitare parti comuni di impianti
- Gestire la regolazione singolarmente secondo le
diverse esigenze
- Personalizzare la ventilazione a livello di singola
utenza.
b) Per i criteri di progettazione è opportuno attenersi
a quanto prescritto nelle Norme: è importante
assicurarsi che la velocità dell’aria nei canali sia
circa 2,5 m/sec (valore massimo in qualche caso
3,5÷4 m/sec) per contenere la rumorosità. La velocità
dell’aria all’uscita dalle bocchette di immissione,
riferita alla superficie frontale, deve essere circa 0,3
m/sec. Quando possibile, è preferibile posizionare
le bocchette di immissione verso la parte esterna del
locale: l’aria dell’ambiente, attratta dalla bocchetta di
ripresa di un altro vano, passerà attraverso la fessura
sotto la porta ed effettuerà agevolmente il lavaggio
dell’aria ambiente.
c) L’impianto deve prevedere un’agevole manutenzione. Le macchine sono soggette a manutenzione
ordinaria (es.: pulizia dei filtri) e a manutenzione
straordinaria; è fondamentale quindi individuare la
loro collocazione in modo da garantirne una buona
accessibilità.
d) Anche la rete dei canali per la distribuzione dell’aria
dovrà prevedere degli opportuni interventi di pulizia:
un’attenta progettazione può facilitare tali operazioni,
per esempio prediligendo una distribuzione “a
collettore” con assenza di derivazioni, incroci e
raccordi.
e) Dato che i ventilatori in funzione generano dei
rumori minimi ma presenti, è consigliabile prestare
attenzione a non ubicare le sorgenti di rumore vicine
alle stanze da letto. In taluni casi possono rendersi opportuni dei silenziatori inseriti nell’impianto.
f) Le canalizzazioni che collegano le macchine con
l’esterno (aspirazione ed espulsione) non dovranno
essere troppo vicine tra loro per evitare il “corto
circuito” tra i due flussi. È importante non collocare
la presa di aria esterna in prossimità di ambienti
inquinati (strade molto trafficate, parcheggi, zone
con esalazioni, ecc.) e troppo in basso per evitare il
gas radon. La bocca di espulsione non dovrà invece
essere troppo vicina a finestre di ambienti molto
frequentati, adiacente ad altre proprietà, verso zone
di passaggio, e verso aree sotterranee o semi-interrate
dove l’aria può ristagnare. Per le bocche di espulsione
è preferibile verificare anche i regolamenti comunali
che potrebbero richiedere obbligatoriamente
l’espulsione a tetto.
g) Si raccomanda di individuare con accortezza le
posizioni per le bocchette di immissione dell’aria
nei locali senza interferire possibilmente con la
disposizione degli arredi. Per un miglior lavaggio
dell’aria nei locali è utile posizionare le bocchette di
immissione in basso (locali nobili) e le bocchette di
ripresa in alto (locali umidi), in quanto l’aria umida
ed inquinata tende a risalire.
h) In ambienti con fonte di calore interna (stufe,
caminetti, termocucine, ecc.) risulta conveniente
prevedere delle bocchette di ripresa in modo da poter
distribuire il calore anche negli altri locali.
Recuperatore di calore
DWF 200
Bocchetta
di ripresa
Figura C - UC 500-MVHE
In tutti i casi si provvederà affinché l’aria inquinata
estratta dagli ambienti umidi non possa ritornare in
circolo ma sia esclusivamente espulsa all’esterno.
Queste macchine, opportunamente dotate di
dispositivi per il free-cooling, potranno inoltre
garantire, con un adeguato sistema di regolazione,
il comfort per una parte rilevante dell’anno, ovvero
nelle mezze stagioni quando l’impianto dell’edificio
è disattivato.
Indicazioni pratiche per la
realizzazione degli impianti
Immissione aria
pulita negli
ambienti
Presa aria esterna
Espulsione aria viziata
Silavent HRX
a) Nell’edilizia multi-residenziale, dove è possibile
la scelta tra impianto di ventilazione indipendente o
centralizzato, è consigliabile orientarsi verso i sistemi autonomi per le seguenti ragioni:
Bocchette di mandata
Tubazioni
flessibili
Ripresa aria ambiente
(locali bagno/cucina)
Esempio di applicazione del sistema di distribuzione dell’aria con tubo
flessibile all’interno di un’abitazione
L’immagine rappresenta un’abitazione con unità di ventilazione meccanica
con recupero di calore abbinata ad un modulo di deumidificazione. La
distribuzione dell’aria avviene mediante l’utilizzo del sistema di tubazioni
flessibili installate nel controsoffitto.
Questo sistema è ideale per applicazioni residenziali senza vincoli di
ingombro e grazie all’utilizzo di tubazioni Ø 125 o 150 mm è possibile
limitare il numero di canali e di bocchette necessarie, agevolando le
operazioni di installazione.
RDZ S.p.A. Viale Trento, 101 - 33077 Sacile (PN), Italy - Tel. +39 0434 787511 - Fax +39 0434 787522 - www.rdz.it - [email protected]
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