Comfort e sistemi impiantistici per gli edifici scolastici

Il tema del comfort all’interno degli edifici scolastici è di primaria importanza sia per la salute degli occupanti che per il loro apprendimento. Quest’ultimo è infatti strettamente collegato alla qualità degli ambienti interni, in particolar modo alla qualità dell’aria e al comfort termo-igrometrico indoor.

Nel presente articolo sono descritte le tecnologie impiantistiche che possono garantire un elevato comfort indoor e garantire la salute degli occupanti.

 

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Fonte: 123rf.com

 

Il parco edilizio scolastico italiano

È stata pubblicata nel 2020 la STREPIN (Strategia per la riqualificazione energetica del parco immobiliare nazionale), all’interno della quale è descritto il parco edilizio scolastico italiano e gli interventi per riqualificarlo. Si riportano di seguito alcuni dati ed elaborazioni ricavate dal documento, e consultabili al seguente LINK.

Sul territorio italiano sono presenti circa 56.000 edifici ad esclusivo o prevalente uso scolastico. Il 30% di tali edifici è concentrato in 10 province (le prime tre sono Roma, Milano e Napoli). Oltre la metà (51%) si distribuisce in 24 province. Circa il 29% si trova in Comuni di piccola dimensione demografica (fino a 5 mila abitanti), e altrettanto nei Comuni di dimensione medio-piccola.

La superficie coperta dagli edifici scolastici è pari a 84,3 milioni di m2, pari ad una volumetria di circa 256,4 milioni di m3. La quota maggiore di edifici (39%) ha dimensione compresa tra 1.000 e 3.000 m2, con una superficie media di 1.819 m2. Il 43% circa degli edifici si divide in tre classi di superficie: il 16% ha una superficie compresa tra 751 a 1.000 m2 (media 899 m2), il 14% tra 501 e 750 m2 (media 631 m2) e il 13% tra 351 e 500 m2 (media 435 m2).

Per quanto riguarda l’efficienza energetica in figura di seguito è riportata la distribuzione degli APE afferenti alla proprietà pubblica emessi nel periodo 2016-2019, secondo la classe energetica per le scuole (Categoria E.7).

 

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Edifici scolastici italiani: Certificazioni APE. Fonte: STREPIN

 

Se però si osserva l’epoca di costruzione (Tabella - rappresentata di seguito) si evince che la maggioranza degli edifici sono stati costruiti prima del 1976 e che quindi sono per gran parte classificati come G (escludendo quelli che già sono stati oggetto di riqualificazioni).

 

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Cuore della STREPIN sono gli interventi di efficientamento, dei quali, per il settore scolastico (e degli uffici) si riporta in tabella la valutazione suddivisa per strutture disperdenti e impianti.

In tabella sono indicati in riga gli interventi individuati dalla metodologia cost-optimal come quelli di minimo costo (celle colorate in grigio) e il relativo livello di efficienza, crescente da 1 a 5 (dove 1 corrisponde a non intervento). Il livello di efficienza è definito sulla base di diversi parametri a seconda dell’intervento considerato, ad esempio per l’involucro opaco in termini di trasmittanza termica oppure per pannelli fotovoltaici in termini di potenza.

 

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Interventi e relativo livello di efficienza individuati dalla metodologia cost-optimal per gli edifici tipo ad uso scolastico. Fonte: STREPIN

 

Gli interventi con maggiore punteggio sono quelli prioritari, in particolare:

  • Isolamento termico della copertura;
  • Fotovoltaico;
  • Sistemi di regolazione avanzati.

Gli anni 2020 e 2021 sono stati caratterizzati da una crescente attenzione rivolta al miglioramento della qualità dell’aria. È stata infatti scientificamente provata la stretta correlazione tra la prevenzione dei contagi legati al COVID-19 (SARS-CoV-2) e l’aumento della ventilazione degli ambienti (e il conseguente miglioramento della qualità dell’aria indoor).

Su questo tema ricercatori, aziende e associazioni stanno lavorando da molti mesi e tantissimi risultati sono già stati raggiunti. Su questo tema si segnala il bando della Regione Marche per dotare di sistemi VMC tutti gli edifici scolastici.

Quali sono quindi le tecnologie impiantistiche che possono essere installate negli edifici scolastici per migliorare la qualità dell’aria? La risposta può essere trovata all’interno del Progetto Interreg QAES che approfondisce tema della qualità dell’aria negli edifici scolastici e l’analisi di soluzioni impiantistiche e di gestione per migliorarla.

 

La qualità dell’aria interna negli edifici scolastici

La qualità dell’aria è da sempre un tema fondamentale per tutti gli ambienti: interni ed esterni e per qualsiasi destinazione d’uso. Oggi il tema risulta ancora più importante, essendoci in atto una complessa situazione sanitaria. La domanda che genitori, insegnati e dirigenti spesso si pongono è: gli edifici scolastici sono dotati di strutture e sistemi impiantistici in grado di garantire un’elevata qualità dell’aria?

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Le tecnologie per migliorare l’IAQ nelle scuole

I sistemi impiantistici per aumentare la qualità dell’aria nelle scuole sono riassunti nella tabella di seguito, insieme ai relativi dettagli. L’acronimo VMC indica la Ventilazione Meccanica Controllata. I sistemi VMC permettono di controllare le portate di rinnovo secondo le esigenze determinate in fase di progetto.

 

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Gli standard di riferimento per la VMC sono:

  • UNI EN 16798-3:2018. Prestazione energetica degli edifici - Ventilazione per gli edifici - Parte 3: Per gli edifici non residenziali - Requisiti prestazionali per i sistemi di ventilazione e di condizionamento degli ambienti (Moduli M5-1, M5-4)
  • UNI CEN/TR 16798-4:2018. Prestazione energetica degli edifici - Ventilazione per gli edifici - Parte 4: Interpretazione dei requisiti nella EN 16798-3 - per gli edifici non residenziali - Requisiti di prestazione per i sistemi di ventilazione e condizionamento degli ambienti (Moduli M5-1, M5-4)
  • UNI EN 16798-7:2018. Prestazione energetica degli edifici - Ventilazione per gli edifici - Parte 7: Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici compresa l'infiltrazione (Moduli M5-5)
  • UNI CEN/TR 16798-8:2018. Prestazione energetica degli edifici - Ventilazione per gli edifici - Parte 8: Interpretazione dei requisiti nella EN 16798-7 - Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d'aria negli edifici incluse le infiltrazioni (Modulo M5-5)
  • UNI 10339:1995. lo standard è attualmente in fase di revisione e verrà suddiviso in 4 parti.

 

Installazione sistema VMC centralizzato

I sistemi VMC centralizzati distribuiscono l’aria nei vari ambienti (classi, laboratori, mense) attraverso una rete di condotte di mandata e di ripresa. Sono dotati di elevata efficienza di ventilazione (efficienza di recupero di calore), e vengono proposti nelle nuove costruzioni oppure nelle ristrutturazioni importanti, nelle quali viene completamente rivisto il concetto impiantistico. Tale soluzione deve essere interata con strategie di regolazione e controllo avanzato che si possono basare sulle concentrazioni degli inquinanti (solitamente CO2) e/o su altri parametri indoor (temperature, umidità, ..). L’immissione e il prelievo dell’aria possono avvenire con griglie o bocchette, come mostrato in figura.

 

Installazione sistema VMC centralizzato in una scuola

Griglie di immissione e di prelievo dell’aria a soffitto (Scuola dell’Infanzia, AltoAdige). Fonte: QAES

 

Installazione sistema VMC decentrato in ogni aula

Sono concepiti per il ricambio d’aria di singoli ambienti (come ad esempio le classi), consistono in dispositivi di ventilazione stand-alone che realizzano l’immissione e/o l’estrazione puntuale senza l’impiego di canali di distribuzione o con canalizzazioni molto limitate. Sono caratterizzati da un impatto contenuto per l’installazione, vengono preferiti soprattutto nelle ristrutturazioni di edifici scolastici esistenti. 

Il sistema di ventilazione meccanica decentrato deve essere studiato appositamente per gli ambienti scolastici (non sono quindi adatte le soluzioni per gli ambienti residenziali) e devono garantire il rispetto dei requisiti di qualità dell’aria in funzione delle portate di progetto. Le dimensioni delle aule e il relativo affollamento faranno variare le portate del sistema decentrato. In figura è mostrata l’installazione pilota di una macchina di ventilazione con massima portata di 800 m3/h con recuperatore di calore, filtrazione dell’aria esterna, silenziatore e raffrescamento notturno.

 

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Installazione di un sistema di prelievo dell’aria dalle singole classi con immissione nei corridoi. Ventilazione forzata dei corridoi

Il sistema di ventilazione "Active Overflow' sfrutta il corridoio della scuola come zona di distribuzione e miscelazione dell'aria. Un sistema di recupero del calore centrale consente di ventilare le scale e i corridoi con aria preriscaldata. L'aria passa il corridoio e giunge all'aula attraverso un’apertura nel muro e grazie a un ventilatore silenziato viene immessa nell’aula attraverso un tubo in tessuto. Il flusso di ritorno dell'aria passa attraverso una griglia posizionata nella porta oppure attraverso estrattori che rimandano l'aria nel corridoio. Tale sistema rappresenta un buon compromesso architettonico-impiantistico soprattutto nella riqualificazione di scuole in edifici storici, poiché la canalizzazione è molto ridotta.

 

Installazione di un sistema di prelievo dell’aria in una scuola

Caso studio scuola in Austria, Progetto 3ENCULT – Efficient Energy for EU Cultural Heritage

 

Il Decreto ‘sostegni’ - DECRETO-LEGGE 22 marzo 2021, n. 41

È stato pubblicato a fine marzo il Decreto “sostegni” dal titolo “Misure urgenti in materia di sostegno alle imprese e agli operatori economici, di lavoro, salute e servizi territoriali, connesse all'emergenza da COVID-19”. Il provvedimento entra in vigore in data 23/03/2021.

Con una nota inviata alle Istituzioni scolastiche il Ministero dell’Istruzione avvista che le risorse stanziate dal decreto ‘sostegni’ per la gestione dell’emergenza sanitaria sono già a disposizione delle scuole.

Con la comunicazione inviata alle scuole, il Ministero ricorda che le risorse potranno essere utilizzate per “tutte le misure di intervento necessarie a garantire la sicurezza negli ambienti scolastici, tramite la dotazione di materiale e strumenti di sicurezza, il potenziamento delle attività di inclusione degli alunni con disabilità, disturbi specifici di apprendimento ed altri bisogni educativi speciali”. 

Tra le attrezzature citate nel Decreto ‘sostegni’ vi sono:

  • Dispositivi di protezione e materiali per l’igiene individuale e degli ambienti, nonché ogni altro materiale, anche di consumo, il cui impiego sia riconducibile all’emergenza epidemiologica da COVID-19 sulla base delle effettive necessità della singola Istituzione scolastica (ad esempio: dispositivi di areazione e ventilazione, prodotti di igiene degli ambienti, termoscanner, etc).

 

Ulteriori approfondimenti sul sito del MIUR al seguente LINK

La nota inviata alle scuole in data 31.3.2021 è disponibile al seguente LINK