Sistemi HVAC e qualità degli ambienti interni: focus sulla salubrità e sulla qualità dell’aria

La temperatura, l’umidità, il comfort termico, l’acustica, la qualità dell’aria, la ventilazione e l’illuminazione, sono le componenti fisiche oggettive principali che determinano la qualità degli ambienti interni. Questi parametri sono tutti interconnessi, e la sensazione di comfort è una loro sommatoria ma vi sono anche vari e rilevanti aspetti soggettivi che modificano la sensazione delle persone.

I sistemi impiantistici devono necessariamente essere pensati, progettati ed utilizzati in funzione delle specificità dell’edifici e del suo contesto, e in funzione dell’obiettivo di comfort interno prefissato.

Comfort indoor, impianti e altre componenti 

La complessa risposta dell’individuo all’insieme di fattori ambientali, dei servizi, e delle condizioni fisiologiche individuali (come ad esempio la salute, le relazioni sociali, la possibilità e capacità di determinare modifiche dell’ambiente) definiscono il comfort indoor.

Vari studi analizzano l'importanza dei fattori ambientali sulla soddisfazione degli occupanti, ma spesso trascurano l'influenza dei fattori personali. In una recente ricerca è stato quantificato l’apporto di alcuni componenti soggettive che possono fortemente influenzare gli occupanti, in particolar modo negli uffici. 

E’ stato pubblicato a inizio marzo 2022 l’articolo dal titolo “Impacts of life satisfaction, job satisfaction and the Big Five personality traits on satisfaction with the indoor environment” scritto da Toby Cheung, Lindsay T Graham e Stefano Schiavon. I principali risultati dello studio sono riassunti di seguito: 

Fornire una ottimale qualità degli ambienti interni (IEQ) che soddisfi gli occupanti degli edifici è una componente essenziale per edifici sostenibili e salubri. L'impatto di fattori personali come la soddisfazione per la vita, la soddisfazione sul lavoro, alcuni aspetti della personalità, il sesso e l'età sono stati messi in relazione alla soddisfazione sulla IEQ degli occupanti. Nella ricerca compiuta su un grande campione di persone è stato scoperto che gli occupanti con maggiori soddisfazioni sul lavoro e sulla vita erano più soddisfatti anche dei parametri della IEQ. A causa della stretta correlazione tra lavoro e soddisfazione generale dell’ambiente di lavoro osservata nello studio, è stato proposto un nuovo approccio per la valutazione della qualità degli ambienti interni negli edifici: non solo strumentale ma anche soggettiva.

La qualità dell’aria interna (IAQ, Indoor Air Quality)

L’aria interna è ritenuta un fondamentale componente per gli ambienti interni da più di un centinaio di anni, ovvero dall'inizio della rivoluzione sull’igiene, avvenuta intorno al 1850, per poi essere approfondita negli studi ambientali e poi divenire tematica dominante intorno agli anni ’60 del 900.

L’IAQ svolge un ruolo fondamentale per quanto riguarda la salute pubblica: questo dato è stato giustamente enfatizzato nel corso della pandemia. È noto che anche le allergie sono in rapido aumento in tutto il mondo, e sono fortemente correlate con la permanenza in ambienti interni; grande interesse è ora posto sulla relazione fra esposizione agli ambienti e aumento dei sintomi.

La qualità dell’aria negli ambienti interni è definita accettabile se è percepita come temperata e piacevole, se non ha un impatto negativo sulla salute e può aumentare la produttività e l’apprendimento degli studenti nelle scuole. 

Le norme fino ad oggi pubblicate non prendono in considerazione la produttività e l’apprendimento e presentano un requisito modesto, ovvero che l’aria sia “accettabile” per almeno l’80% delle persone; questo significa che le persone più sensibili, che rappresenteranno il 20% dei presenti, giudicheranno la qualità dell’aria non accettabile.

Per migliorare la qualità dell’aria sono oggi possibili varie strategie: eliminazione delle fonti di inquinanti e ricambio dell’aria; quest’ultimo può ad esempio essere abbinato all’utilizzo della ventilazione meccanica controllata. 

Sistemi impiantistici per il miglioramento del comfort

Indipendentemente dall’età, dalla tipologia e dalla destinazione d’uso degli edifici - sta emergendo con forza e urgenza la necessità di fornire agli occupanti comfort, possibilità di controllo e gestione dei parametri indoor e riduzione dei consumi o risparmio energetico. In particolare, l’ultimo aspetto ora è sotto l’attenzione di tutti a causa dell’aumento dei costi dell’energia, ma anche le altre due componenti sono attuali e di fondamentale importanza. Come si può quindi trovare il corretto bilanciamento tra di esse? 

Nello schema di seguito sono evidenziate le relazioni e le sinergie tra questi tre aspetti fondamentali le quali coinvolgono in primis la regolazione degli impianti HVAC e (per quanto possibile) dell’involucro e della loro relativa gestione.

Definire un puntuale e generale elenco dei sistemi HVAC (heating, ventilation and air conditioning systems) che rispondono ai requisiti di comfort, gestione ed efficienza energetica è tutt’altro che semplice e molto probabilmente scorretto perché non vi è un’unica soluzione valida per tutte le casistiche, ma per ogni edificio e luogo di lavoro o di studio o dell’abitare e per il relativo occupante deve essere studiata la soluzione più adatta.

È qui che progettisti, tecnici e produttori sono chiamati a collaborare. Ed è proprio in questo ambito che è necessario integrare le competenze per trovare la giusta soluzione applicata nello specifico caso.

Un’ultima componete, tutt’altro che trascurabile, deve essere aggiunta: i costi d’impianto e di gestione dei sistemi HVAC. La valutazione dei tempi di ritorno dell’investimento iniziale è complessa e spesso non sufficientemente accurata per orientare le scelte. Come si può quindi approcciare correttamente tale problematica?

Viene di seguito proposta una metodologia orientata al comfort, della salubrità degli ambienti indoor e dei sistemi HVAC.

Il complesso panorama legislativo e normativo come driver delle scelte progettuali

Quando si pone il problema della modifica con fini migliorativi del sistema edificio-impianti e di conseguenza delle necessarie scelte progettuali, si può impostare la valutazione delle soluzioni impiantistiche ed edilizie sui vincoli legislativi e normativi.

Questi ultimi sono spesso poco conosciuti, ma una volta approfonditi ci si potrà meglio orientare nelle complesse scelte progettuali. Tale aspetto risulta fondamentale soprattutto per le ristrutturazioni che risultano più complesse rispetto alle scelte progettuali per gli edifici nuovi. Grazie alle molteplici detrazioni fiscali per alcuni specifici settori come ad esempio quello residenziale questo mercato risulta in grande crescita da diversi anni.

Per quanto riguarda il settore impiantistico i riferimenti normativi sono molteplici e nella maggior parte dei casi sono specifici per la singola destinazione d’uso. C’è però un riferimento adatto ad una grande molteplicità di destinazioni d’uso, ovvero la norma UNI EN 16798-1:2019 (e il suo rapporto tecnico UNI CEN/TR 16798-2:2020).

Già dal titolo ci accorgiamo che l’ambito di applicazione è molto ampio: “Prestazione energetica degli edifici - Ventilazione per gli edifici - Parte 1: Parametri di ingresso dell'ambiente interno per la progettazione e la valutazione della prestazione energetica degli edifici in relazione alla qualità dell'aria interna, all'ambiente termico, all'illuminazione e all'acustica” 

La UNI EN 16798-1, è legate alla direttiva EPBD, e presenta un approccio olistico legato al benessere delle persone descrivendo i requisiti in termini di temperatura, ricambio dell’aria, illuminazione e acustica. Di seguito è descritto un estratto della norma sul tema della qualità dell’aria e dei relativi limiti.

La qualità dell'aria interna deve essere controllata con le seguenti strategie: 

• controllo della sorgente
• ventilazione e possibile filtrazione e / o pulizia dell'aria.

Devono inoltre essere specificate le portate d'aria di ventilazione progettate per il dimensionamento del sistema di ventilazione.

Nel Punto 3.2.1 sono descritti i tre metodi per la progettazione della qualità dell'aria interna:

• Metodo 1: metodo basato sulla qualità dell'aria percepita
• Metodo 2: metodo che utilizza valori limite per la concentrazione degli inquinanti
• Metodo 3: metodo basato su portate d'aria di ventilazione predefinite.

All'interno di ogni metodo, il progettista può scegliere tra diverse categorie di qualità degli ambienti interni e definire quale categoria di edificio (LPB - low polluted building) viene utilizzata.

...continua.

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