Comfort negli edifici in legno ad alte prestazioni: benefici/impatti sulla salute dei materiali costruttivi naturali

Comfort negli edifici in legno: qualità dell'aria e benessere a lungo termine

L'articolo esplora l'impatto sulla salute dei materiali da costruzione naturali negli edifici in legno ad alte prestazioni. Rivela come la qualità dell'ambiente interno influisca notevolmente sul benessere e sulla salute a lungo termine, sottolineando che l'aria interna può essere molto più inquinata di quella esterna.

Approfondisce come i moderni edifici ad alta efficienza energetica si affidano a sistemi di ventilazione sofisticati, ma spesso soffrono di scarsa qualità dell'aria interna a causa dell'eccessiva tenuta. Il documento evidenzia i benefici dei materiali naturali nel migliorare la qualità dell'ambiente interno, soprattutto nel regolare passivamente l'umidità relativa, contribuendo a un maggiore comfort, salute e benessere.

I benefici e gli impatti sulla salute dei materiali da costruzione naturali negli edifici ad alte prestazioni in legno

Nei Paesi economicamente più sviluppati le persone trascorrono fino al 90% della loro vita in ambienti chiusi e la qualità dell'ambiente interno influisce in modo significativo sul loro benessere, sulla loro produttività e salute a lungo termine.

L'aria interna può essere fino a 10 volte peggiore dell'aria esterna, con conseguente inalazione di contaminanti fino a 1.000 volte superiori. La qualità dell'aria interna dipende dall'umidità e dal livello di inquinanti, come i composti organici volatili (VOC), l'anidride carbonica, il radon e il particolato. Il comfort ambientale interno include anche le prestazioni termiche e acustiche. Come vedremo in seguito, i problemi con gli inquinanti indoor sono strettamente legati ai livelli di comfort termico. I problemi di salute associati a una cattiva qualità dell'aria comprendono asma, infezioni respiratorie e alcune allergie.

Recenti ricerche hanno suggerito che il problema potrebbe peggiorare a causa dei cambiamenti nella progettazione degli edifici. Le linee guida per una migliore efficienza energetica hanno visto migliorare i livelli di tenuta all'aria in modo da minimizzare sia le perdite che i guadagni termici incontrollati. Tuttavia, la conseguenza non voluta è stato un degrado della qualità dell'aria interna con un aumento dei livelli di VOC e dell'umidità relativa.

I moderni edifici ad alta efficienza energetica in legno si affidano a sofisticati sistemi di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione che richiedono un'attenta gestione e manutenzione, ma i progetti di costruzione che riducono al minimo le perdite d'aria hanno portato a problemi con la qualità dell'ambiente interno.

I benefici per la salute, la produttività e il benessere con l'utilizzo di materiali da costruzione naturali sono stati a lungo sostenuti da molte prove aneddotiche. Le attuali ricerche confermano che i materiali naturali contribuiscono a migliorare la qualità dell'ambiente interno. L'argomento più studiato è la regolazione passiva dei livelli interni di umidità relativa attraverso la capacità di assorbimento e rilascio dell'umidità e la traspirabilità dei materiali.

L'umidità relativa (u.r.) è il rapporto che esprime la quantità di vapore acqueo in un dato volume d'aria - il rapporto tra la pressione parziale del vapore acqueo e la pressione dell'acqua satura ad una data temperatura. La u.r. varia con la temperatura e la pressione; l'aria più calda può contenere più vapore acqueo. I benefici per la salute umana e il benessere dati dai materiali naturali non sono ovviamente limitati agli occupanti dell'edificio; i costruttori / installatori traggono vantaggio dall'utilizzo di materiali meno tossici durante le fasi di costruzione e manutenzione, così come la società e il pianeta grazie al ridotto impatto ambientale.

L ' involucro edilizio  può trarre vantaggio dal fatto che, quando gli edifici naturali sono ben progettati e costruiti, al contrario di molti comuni complessi edilizi, non intrappolano l'umidità in modi indesiderati.

Benefici per la salute

Molti dei benefici per la salute dei materiali naturali sono legati alla loro capacità di regolazione passiva della qualità dell'aria interna e, in particolare, dei livelli di umidità relativa, il cui collegamento con la salute umana e il benessere sono ben noti.

Avrete sicuramente riscontrato situazioni di disagio associate ad alti livelli di umidità relativa o di aria interna molto secca, che, oltre a provocare sensazioni fastidiose, possono portare a problemi di salute. L'umidità relativa influisce direttamente sul nostro comfort personale poiché il nostro corpo si basa sulla traspirazione (raffreddamento evaporativo) per regolare il calore. L'umidità introdotta negli ambienti da normali attività come la cottura degli alimenti o il lavaggio, può portare a problemi di condensa, spesso causando la crescita di muffe sulle superfici interne e il deterioramento dei componenti dell'edificio.

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Oltre a influenzare direttamente il nostro comfort e la nostra produttività, i casi di umidità relativa estremamente alta o bassa sono associati all'insorgere di asma, all'attività virale e batterica e ad altre condizioni potenzialmente dannose.

Come mostrato nella Figura, il mantenimento dei livelli di u.r. tra il 40% e il 60% fornisce le migliori condizioni per la salute e il benessere; maggiore è l'altezza dei triangoli, maggiore è l'attività (indesiderata) a bassa e alta umidità relativa.

I vantaggi dell'utilizzo di materiali da costruzione naturali si estendono anche al costruttore. L'installazione di molti materiali dell'industria delle costruzioni, come la lana minerale e le schiume spray, richiede dispositivi di protezione individuale (DPI) per proteggere l'installatore da sostanze chimiche e particelle potenzialmente dannose.

Al contrario, alcuni prodotti isolanti naturali come la paglia, fibra di legno non presentano alcun rischio per gli installatori.

Materiali regolatori di umidità

Un numero di materiali da costruzione naturali ampiamente usati, tra cui argilla, fibra di legno, lana di pecora, paglia, canapa e calce, sono igroscopici. I materiali igroscopici possono assorbire e rilasciare il vapore acqueo dall'aria circostante, regolando quindi in modo passivo e benefico l'ambiente interno attraverso la regolazione dell'umidità.

L'umidità sotto forma di vapore acqueo viene scambiata con l'ambiente esterno attraverso la struttura porosa del materiale in base alle mutevoli condizioni ambientali, contribuendo a mantenere l'umidità relativa nei valori ottimali. Sebbene molti materiali industriali come gesso e calcestruzzo leggero, dimostrino un comportamento simile, le capacità di accumulo di umidità di molti materiali naturali superano di molto quelle dei materiali industriali più convenzionali.

Gli effetti della regolazione passiva dell'umidità non sono molto apprezzati dall'industria delle costruzioni, ma, come descritto, hanno implicazioni significative per il comfort degli occupanti, la salute e il benessere, oltre alla durabilità dei materiali e all'integrità strutturale.

Rappresentazione grafica dell'assorbimento di umidità dell'aria di intonaci argillosi e non argillosi

È evidente un'ampia gamma di valori e, cosa importante, emerge una differenza di ordine di grandezza tra materiali convenzionali / industriali ad esempio tra pannelli di cartongesso e materiali in fibre naturali, come paglia di grano o canapa. Le prestazioni igrotermiche degli intonaci di argilla, compresi il valore di regolazione dell'umidità e la resistenza termica, possono essere migliorate attraverso l'innovazione dei materiali. Ad esempio, l'inclusione di aggregati come scaglie di canapa negli intonaci di argilla ha migliorato la resistenza termica fino all'80%, mentre le percentuali di adsorbimento e desorbimento dell'umidità erano superiori di oltre il 60% rispetto a quelle degli intonaci standard di riferimento.

Gli studi hanno confermato che la regolazione dell'umidità interna dell'edificio può influire positivamente sul consumo energetico, sulla durabilità dei componenti, sul comfort termico e sulla qualità dell'aria. Uno studio ha dimostrato il potenziale di accumulo di umidità dei materiali a base di argilla rispetto a molti materiali convenzionali, e un altro ha dimostrato che l'aumento dello spessore degli intonaci di argilla oltre il mezzo pollice ha avuto ulteriori benefici sulla capacità di regolazione dell'umidità a breve e medio termine.

Sebbene la ricerca contribuisca a stabilire i benefici dell'utilizzo di materiali antiumidità negli edifici moderni, è ancora necessario ampliare lo studio di questo effetto, approfondire la caratterizzazione scientifica dei materiali da costruzione naturali e sviluppare linee guida di progettazione per supportare le best practice.

Un metodo approssimativo per quantificare la regolazione dell'umidità attraverso le seguenti ipotesi: la produzione di umidità di una persona che dorme può essere approssimata a 30 grammi / ora, quindi due persone che dormono in una notte di otto ore produrrebbero 480 grammi di umidità. Su questa base, l'area richiesta per assorbire questa umidità può essere stimata in 48 metri quadrati di intonaco di gesso (o pannello di cartongesso), ma solo 10-15 metri quadrati di intonaco di argilla.

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L'adsorbimento e il desorbimento dell'umidità sono igrotermici, in quanto l'energia termica viene adsorbita e rilasciata in parallelo con l'umidità. Ciò rende possibile un comportamento adattabile dell'argilla e di altri materiali naturali; aiutano a raffreddare una stanza calda e a scaldare una fredda con effetti di regolazione dell'umidità grazie ad un comportamento simile agli effetti della massa termica. L'effetto è ampiamente noto in forma di aneddoto e negli ultimi anni diversi ricercatori hanno dimostrato in laboratorio gli effetti igrotermici di vari materiali naturali, tra cui la terra battuta e l'isolamento a base biologica applicato a tutta la scala dell'edificio.

Tuttavia, la piena comprensione dei benefici olistici dei materiali igrotermici sull'ambiente interno e sulle prestazioni energetiche è ancora oggetto di ricerca. Al momento sappiamo che l'inclusione di materiali da costruzione igrotermici può migliorare significativamente l'ambiente interno e contribuire a migliori prestazioni energetiche.

Il diagramma mostra le diverse reazioni dei diversi materiali alle fluttuazioni dell'umidità relativa (capacità di assorbimento). L'umidità relativa è stata aumentata brevemente dal 50 all'80% mentre la temperatura è rimasta la stessa e dopo.

Bibliografia:

Bruce King, The-New-Carbon-Architecture, New Society Publishers, 2017 https://wissenwiki.de/Lehmputz