A Benessere Termoigrometrico e Qualità Dell'Aria 2h

7/26/2019 A Benessere Termoigrometrico e Qualit Dell'Aria 2h

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Corso di Laurea Magistralein Ingegneria Industriale

IMPIANTI TECNOLOGICI 6 CFU

A. A. 2013/14

Andrea Presciutti

Universit degli Studi di Perugia

Dipartimento di Ingegneria Industriale, sezione di Fisica Tecnica

E-mail: [email protected]


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Contenuti del Corso

Benessere termoigrometrico e qualit dellaria Benessere termoigrometrico e principali indici del benessere; influenza dei

principali parametri ambientali sul benessere (temperatura, umidit

relativa, velocit dellaria, ecc.). Cause di discomfort locale. Cenni sulla qualit dellaria. Strumentazioni di misura.

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Prestazioni energetiche e Certificazione energetica degliedifici

Condizioni interne ed esterne di progetto e calcolo dei carichi termici estivied invernali: carichi termici esterni (trasmissione attraverso linvolucro

edilizio, infiltrazione, ventilazione) ed interni (persone, macchinari,illuminazione).

Fabbisogno energetico degli edifici ed impianti: normativa e verifiche aisensi della Legislazione vigente.

Certificazione energetica degli edifici


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Contenuti del Corso

Impianti di climatizzazione e condizionamento

Classificazione degli impianti di climatizzazione.Criteri di progettazione degli impianti di riscaldamento econdizionamento convenzionali.

Descrizione e dimensionamento dei principali elementi degliimpianti termici (terminali di immissione dellaria, canalizzazioni,

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unit di trattamento aria, ventilconvettori, circuiti idraulici,macchine termiche e frigorifere, pompe di calore, sistemi difiltrazione, elementi terminali).

Applicazione della certificazione energetica ad un caso di

studio.

Visite guidate presso impianti di climatizzazione


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Testi consigliati e modalit di verifica

TESTI CONSIGLIATI:

C. Buratti: Impianti di Climatizzazione e Condizionamento, Morlacchi Editore,2007.

MODALIT DI VERIFICA DEL PROFITTO:

La verifica del profitto consiste in una prova orale

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A) IL BENESSEREA) IL BENESSERE

TERMOIGROMETRICOTERMOIGROMETRICO

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Il benessere negli ambienti confinati

Il benessere quella condizione mentale che esprime soddisfazione nel confrontidellambiente termico ASRHAE (American Society of Heating Refrigerating and AirConditioning Engineers)

La neutralit termica una condizione necessaria ma non sufficiente;

Il benessere legato, oltre che alla temperatura, anche ad altri parametri:

Umidit relativa dellaria; Velocit dellaria

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Purezza dellaria; Temperatura delle superfici radianti; Vestiario e attivit svolta dagli occupanti.

Il benessere una condizione soggettivalegato alla stato psicologico dellindividuo

La progettazione degli impiantie delle strutture finalizzata al benessere deglioccupanti, ovvero a rendere minimo il numero degli insoddisfatti.

Nel valutazione pi generale del comfort indoor occorre tenere in considerazione

anche il comfort acustico e quello visivo


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO

-Sistemi di termoregolazione:-Regolazione basomotoria (fisiologica, vasocotrizione evaso dilatazione)

-Regolazione comportamentale (livello di attivit fisica evestiario)

EWRKCLSM =Bilancio energetico del corpo umano

M = potenza termica prodotta dal metabolismo (W/m2);

Il corpo umano un sistema termodinamico che trasforma energia di primaspecie in calore e lavoro con rendimenti modesti ( METABOLISMO)

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S = potenza termica accumulata o ceduta dal corpo (W/m2

);L = lavoro meccanico scambiato dal corpo con l'esterno (W/m2);C = potenza termica scambiata per convezione (W/m2);K = potenza termica scambiata per conduzione (W/m2);R = potenza termica scambiata per irraggiamento (W/m2);W = potenza termica scambiata attraverso la respirazione (W/m2);

E = potenza termica scambiata per evaporazione e traspirazione (W/m2).

Relazione di Du Bois0.7250.425

sk h0.202mA =Ask= superficie della pelle (m2);m = massa del soggetto (kg);h = statura del soggetto (m).

Caloresensibile

Calore

latente

Ask1,8 m2 per un uomo

La superficie di scambio da considerare quella della pelle


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Il valore ottenuto con la relazione di Du Bois non tiene conto del vestiario.Viene quindi introdotto nel bilancio un fattore fcl, definito come il rapporto tra la

superficie di corpo coperta dagli abiti e la superficie nuda (Ask), per tenerconto della reale superficie di scambio termico di un soggetto vestito.

BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO

Valori tipici di fcl: un fattore di correzione che tiene conto della reale superficie discambio termico di un soggetto vestito

Abbi liamento f

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Pantaloni aderenti, camicia a maniche corte 1.15Pantaloni aderenti, camicia a maniche lunghe 1.20

Pantaloni aderenti, camicia a maniche lunghe, giacca 1.23

Pantaloni lenti, camicia a maniche lunghe, maglione, maglietta intima 1.28

Pantaloni lenti, camicia a maniche lunghe, maglione, giacca, biancheria intimapesante 1.33

Gonna, camicia a maniche corte, collant, sandali 1.26

Gonna, camicia a maniche lunghe, sottoveste, collant 1.29

Gonna lunga, camicia a maniche lunghe, giacca,collant 1.46

Tuta a maniche lunghe, maglietta 1.23


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: M

Valori del metabolismo per diverse attivit

Attivit soggetto met Attivit soggetto met

coricato 0.7 fornaio 1.5 - 2.0

seduto 1.0 operaio edile 4.0 - 6.0

in piedi 1.2 operaio meccanico 3.5 - 4.5

camminare lentamente 2.0 operaio elettrico 2.0 - 2.5

camminare velocemente 2.6 commesso di negozio 2.0 - 2.5

1 met = 58.15 W/m2 (soggetto seduto a riposo)

9

. . - .

guidare una moto 2.0 tennis 3.6 - 4.0guidare un camion 3.2 squash 5.0 - 7.0

guidare un aereo 2.0 Pallacanestro 5.0 - 7.6

pulire casa 2.5 Ballo 2.4 - 4.4

cucinare 1.8 golf 1.5 - 2.5

fare shopping 1.6 pesca 1.2 - 2.0

In alternativa esistono formule di Letteratura in funzione del volumedi ossigeno consumato


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: S

Potenza termica ceduta o accumulata S

M = LCKRW E (W/m2)(S = 0)

1. Condizione di omotermia (regime stazionario)

2. Il calore imma azzinato ari allincremento di ener ia interna elle e

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muscoli), pu essere calcolato sulla base di equazioni disponibili in Letteratura

S= Ssk (pelle)+Scr ( muscoli e organi interni)


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: L

Lavoro meccanico L ( valori modesti, trascurato perch dello stesso ordine di grandezzadellerrore commeso per valutare M)

Rend(%) = L/M

AttivitRendimento (%) Attivit Rendimento (%)

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Spalare con busto eretto 6 Salire le scale 20

Avvitare con cacciavite 5 Spingere un carrello 24

Sollevare pesi 9 Pedalare in bicicletta 25


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: C

Potenza termica scambiata per convezione ( naturale o forzata) avviene tralaria e la superficie della pelle o il vestiario

C= hcc(Tsk-Ta) oppure Tcl al posto di Tsk nel caso di soggetto vestito

Equazione Campo di validit Autori

hc= 8.3v0.6 0.2 < v < 4.0

Mitchell

Equazioni per il calcolo del coefficiente di convezione

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c= . . < < .

hc= 2.7 + 8.7v0.87hc= 5.1

0.15 < v < 1.50.0 < v < 0.15

Colin - Houdas

hc= 8.6v0.53 0.5 < v < 2.0

v = velocit del soggetto Nishi - Gagge

hc= 5.7(M-0.8)0.39 1.1 < M < 3.0 Gagge et Al.

hc= 6.5v0.39 0.5 < v < 2.0

v = velocit del soggetto Nishi - Gagge

hc= 14.8v0.69

hc = 4.00.15 < v < 1.50.0 < v < 0.15

Seppenam et Al.

hc in W/m2K; v in m/s; M in met.


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: KPotenza termica scambiata per conduzione: avviene per contatto del corpo

umano con oggetti solidi a temperatura diversa, sia direttamente sia attraversolaresistenza termica dei vestiti

1 clo = 0.155 (m2C)/W(individuo vestito con slip, camicia,pantaloni, giacca, calzini, scarpe)

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Abbigliamento I cl(clo)Pantaloni aderenti, camicia a maniche corte 0.57

Pantaloni aderenti, camicia a maniche lunghe 0.61

Pantaloni aderenti, camicia a maniche lunghe, giacca 0.96

Pantaloni lenti, camicia a maniche lunghe, maglione, maglietta intima 1.01

Pantaloni lenti, camicia a maniche lunghe, maglione, giacca, biancheria intima pesante 1.30

Gonna, camicia a maniche corte, collant, sandali 0.54

Gonna, camicia a maniche lunghe, sottoveste, collant 0.67

Gonna lunga, camicia a maniche lunghe, giacca,collant 1.10

Tuta a maniche lunghe, maglietta 0.72


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: R

Potenza termica scambiata per irraggiamento R: avviene tra la superficie del corpoumano, nuda o vestita, e le superfici circostanti; dipende dalle temperature e dalle emissivit dellesuperfici

hr= 4(A/Ask)[0.5(Tcl+ Tr)]3(W/m2K)

= emissivit media della superficie del corpo e delvestiario (-);

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= costante di Stefan-Boltzmann (5.679x10-8W/m2K4);A = effettiva superficie corporea che partecipa agli scambi

radiativi (es. A/Ask= 0.696 per una persona seduta,A/Ask= 0.725 per una persona in piedi [5]);

Tcl = temperatura della superficie del vestiario (K);Tr = temperatura media radiante dellambiente (K).

hr=4.71 (W/m2K)

oppure


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BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: Wed E

Potenza termica scambiata per respirazione W Ad ogni atto respiratorio, entra nel corpo aria nelle

condizioni di temperatura ed umidit relativadell'ambiente ed esce aria ad una temperatura di circa

34C ed in condizioni sature; per temperatura dell'aria pari a 20C, la potenza termica

ceduta, a seconda del livello di attivit, varia tra 2 e 5W/m2 e pu essere trascurata

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Potenza termica scambiata per evaporazione E

la cessione di potenza termica per evaporazione avviene in tre modi:

1. a livello dell'epidermide (sudorazione),

2. dei tessuti

3. a livello polmonare;

Complessivamente una persona pu produrre fino a un litro di liquido per

ora, a cui corrisponde una potenza termica di circa 675 W .


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INDICI DEL BENESSERE (classificazione ASHRAE)

Gli indici direttisono ottenibili mediante operazioni di misura:

temperatura dell'aria(Ta)umidit relativa();velocit dell'aria(v);temperatura di bulbo umido(Tb);

Diretti Derivati

razionalmente Empirici

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temperatura a bulbo secco naturalmente ventilato(Tdb).


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INDICI DEL BENESSERE (classificazione ASHRAE)

Gli indici derivati razionalmente sono ottenuti con relazioni tra grandezzedirettamente misurate; di questi vanno citati i seguenti:

temperatura media radiante (Tr): la temperatura uniforme di una cavitnera nella quale il calore scambiato per irraggiamento dal corpo umanoeguaglia quella scambiata nell'ambiente reale, a temperatura non uniforme.

temperatura operativa (To): temperatura uniforme di un ambiente fittizio

Diretti Derivati

razionalmente Empirici

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dove il soggetto scambia per convezione e irraggiamento la stessa quantit dicalore che scambia nell'ambiente reale;

Gli indici empiricistabiliscono una correlazione tra parametri ambientali esensazioni

temperatura del globotermometro (Tg): la temperatura di equilibrioraggiunta da una cavit nera del diametro di circa 15 cm, collocata all'internodell'ambiente; essa combina gli effetti fisici della temperatura di bulbo umido,della velocit dell'aria e dello scambio di calore per irraggiamento;


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Esso rappresenta il voto medio espresso da un ampio campione di persone residenti nellostesso ambiente, che esprimono la propria sensazione termica attraverso una scalapsicofisica che va da un valore +3 (molto caldo) fino a -3 (molto freddo) passando persituazioni intermedie in cui lo 0 corrisponde alla neutralit.

INDICI DEL BENESSERE definiti da FANGER:PMV e PPD

Il PMV correlato sperimentalmente al PPD (Percentuale Prevista di Insoddisfatti)(%), parametro che esprime il numero di persone che sarebbero portate a lamentasi dellecondizioni climatiche riscontrate.

PPD = 100 95exp[-(0,03353PMV4 + 0,2179PMV2)]

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INDICI DEL BENESSERE: PMV e PPD

Il PMV (Predicted Mean Vote) una funzione matematica che dipende da: vestiario,temperatura dellaria, attivit svolta, temperatura media radiante, velocit dellaria, umidit.

PMV= [0,303 e (-0,036 M) + 0,028]{(M-W) 3,05 103[5733 6,99 (M-W) - pa] 0,42 [( M-

W)-58,15] 1,7 10-5

M(5867- pa) - 0,0014 M (34 - ta) - fclhc(tcl- ta)-3,96 10-8

fcl[(tcl+273)4 - (tr+273)

4] }

Dove:

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=

W=potenza meccanica efficace (W/m2)

=M/W

pa=pressione parziale del vapor dacqua (Pa)

hc=coefficiente di convezione tra aria e abiti (W/m2K)

ta=temperatura dellaria (C) fcl=coefficiente di area dellabbigliamento =f (Icl)

Icl=isolamento termico dellabbigliamento (W K/m2)

tcl=temperatura superficiale media del vestiario (C)

tr=temperatura media radiante (C)


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INDICI DEL BENESSERE: PMV e PPD

Voto medio previsto in funzione della percentuale prevista di insoddisfatti

ISO 7730

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Per PMV= 0 si ha PPD=5%

Nella normativa tecnica vengonoindicati limiti di accettabilit di un

ambiente in funzione dei valorimassimi della PPD e viene anchefornita una classificazione degliambienti

PMV e PPD Sono presi comeparametri di riferimento anchedurante i monitoraggi sperimentalidurante i collaudi


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INFLUENZA DEI PARAMETRI AMBINTALI SULBENESSERE: TEMPERATURA DELLARIA

Valori di progetto di temperatura e umidit relativa per locali generici raccomandati dalla UNI 10339

La temperatura dell'aria non sufficiente a definire le condizioni di benessere e con ilsolo controllo di essa la percentuale di soggetti pienamente favorevoli non supera il60-65%, con una percentuale di insoddisfatti del 5% ed il rimanente 30-35% incondizioni di leggera insoddisfazione.

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Variabile Inverno Estate

Temperatura interna (C) 20 26


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UMIDITA RELATIVA

La norma UNI-CTI 10339suggerisce i seguenti valori di umidit relativa

Secchezza

effetti negativi sulle mucose del tratto superiore dell'apparatorespiratorio, che pu divenire pi secco e perdere parzialmentela sua funzione di protezione contro le infezioni;

secchezza dei capelli e della pelle

Umidit

eccessiva condensazione su superfici fredde

formazione di muffe.

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Il diagramma ASHRAEdel benessere indica un'area di benessere delimitata fravalori di umidit relativa compresi tra il 30% e il 70%.Gli stessi valori sono riportatinella norma UNI-EN-ISO 7730 sia per il caso invernale che estivo.

Variabile Inverno Estate

Umidit relativa minima (%) 35 50

Umidit relativa massima (%) 45 60


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VELOCITA DELLARIA

PPD

VELOCITA MEDIA ARIA (m/s)

Studi di Fanger: Percentuale degli insoddisfattiin funzione della velocit media dell'aria all'altezza del collo, per diverse temperature

UNI 10339:

Condizioni standard: 0,15 m/sec; V = 0,05 m/sec per camere sterili; V = 0,40 m/sec per cucine in ristoranti

Inverno

Estate

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Valori della velocit media dellaria secondo la ISO-DIS 7730 e la ASHRAE 55 2004

Categoria dellambiente ( diversi valori PMV e PD) Inverno Estate

To(C) v (m/s) To(C) v (m/s)

A - condizioni termoigrometriche stringenti 22 1 0.10 24.5 1 0.12B condizioni termoigrometriche intermedie 22 2 0.16 24.5 1.5 0.19

C - sono accettati valori di PPD pi elevati 22 3 0.21 24.5 3 0.24


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A2) QUALITA DELLARIA:A2) QUALITA DELLARIA:

VENTILAZIONEVENTILAZIONE E FILTRAZIONEE FILTRAZIONE

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Per ambienti ad uso prevalentemente residenziale, la qualit dellaria interna considerata accettabile quando in essa non sono presenti inquinanti inconcentrazioni dannose, secondo quanto stabilito dalle autorit

com etent e uando una notevole ercentuale di ersone 80% non

DEFINIZIONE INDOOR AIR QUALITYStandard 62/04 ASHRAE

2525

esprime insoddisfazione verso di essa.

In generale, laria deve essere percepita fresca e confortevoledagli occupanti,

in modo da rendere minima la percentuale di insoddisfatti, e soprattutto

devono essere trascurabili i rischi per la salute che derivano dalla suarespirazione.

Implicazioni di carattere soggettivo


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PRINCIPALI FONTI DI INQUINANTI

ESTERNE INTERNE

Presenza di persone

respirazione

Fonti di inquinamento civili e industriali,

sostanze contaminanti presenti nellariaesterna che confluiscono allinternoattraverso i condotti di ventilazione o leaperture

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Traffico veicolare

Impianti di riscaldamento

Attivit produttive

Rilascio di particelle volatili:

materiali di costruzione

componenti di arredo


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Tipi

gas o vapori(CO, CO2, SOX, NOX, VOC, ozono, radon, ammoniaca);

inquinanti biologici(microrganismi, materiale organico);

solidi,ulteriormente suddivisi in base al diametro in polveri ( < 5 m) e

fumi (diametro 0,11 m); organismi viventi( virus e batteri);

liquidi, distinguibili in nebbie e sospensioni o smog.

TIPI ED EFFETTI

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Effetti

inquinanti che producono sollecitazioni sensoriali(odori);

inquinanti che producono sollecitazioni fisiologiche (mal di testa,

affaticamento);

inquinanti che producono sollecitazioni biologiche(irritazioni di occhi

e mucose, allergie, effetti mutageni e carcinogeni).


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Principali inquinanti

CO2: prodotta dallorganismo; se la concentrazione> 1% mal di testa; limitemassimo= 5%;

Polveri: la frazione pi pericolosa quella respirabile (PM10, 0.05 secchezza;>1 mal di testa; >1.7edema polmonare;

Radon: si origina dal decadimento radiattivo del radio delle rocce (lungaesposizione pu provocare tumori ai polmoni);

Formaldeide:rilasciato dalle schiume isolanti; ne stata rilevata una possibilecancerosit;

Fumo da tabacco;

Prodotti della combustione:CO; SOx e NOx

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L'olf una grandezza che esprime la capacit inquinante di unasorgente: definito come la quantit di bioeffluenti emessa da unsoggetto che svolge attivit sedentaria in condizioni di benesseretermico, con uno standard igienico di 0.7 bagni/giorno.

OLF e DECIPOL

Il decipol una grandezza che consente diquantificare la percezionedegli inquinanti; l'inquinamento percepito in presenza di un soggettonormale (con un tasso di inquinamento di 1 olf) in un ambiente conventilazione di 10 l/s di aria pulita.


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Per la determinazione della portata di ventilazione necessaria al

raggiungimento del benessere la procedura composta da diversefasi:

Individuazione del livello di qualit dellaria interna desiderata

Valutazione della qualit percepita dellaria esterna disponibile


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Valutazione del carico di inquinamento prodotto


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Valutazione del carico di inquinamento prodotto

32a.a. 2012/13 - Corso di Im ianti da fonti convenzionali - E. Moretti


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Valutazione dellefficienza di ventilazione La norma introduce il parametro efficienza di ventilazione (

v), che

dipende dal sistema di ventilazione adottato; acompleto mescolamento, con una completa diluizione degli inquinanti in

ambiente e una conseguente uniforme concentrazione di questi ultimi.Laria fuoriesce dai terminali di immissione con velocit notevolmente

superiori a quelle ammesse nella zona occupata dalle persone (da 2 m/sa 12 m/s);

a perfetto dislocamento, con un fronte daria che avanza da un lato versolaltro dellambiente ed effettua la rimozione dei contaminanti durante ilsuo moto. In tal caso la concentrazione degli inquinanti varia da un

minimo nella zona di immissione ad un massimo nella zona di estrazione.

Nel caso di perfetta miscelazione tra aria ed inquinanti il valore sar pari a1. Se la concentrazione degli inquinanti minore nella zona occupatadalle persone rispetto all'aria in uscita, si avr un valore > 1, il chesignifica che si potr avere il livello di qualit desiderato con un flusso diricambio relativamente contenuto.


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Determinazione del livello di ventilazione necessario La capacit di rimozione (CR

e) di sostanze inquinanti da parte di una

portata daria esterna Q, caratterizzata da una concentrazione C0, siesprime mediante:

la capacit di rimozione (CRv) delle sostanze inquinanti prodotte inambiente da parte del sistema di ventilazione pu essere espressa

Eguagliando le due quantit suddette e considerando la definizione di

decipol, la portata daria esterna Q, in l/s, sar data da:

L d i i d ll di il i i i


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La determinazione della portata di ventilazione necessaria perevitaredanni alla salute effettuata mediante una procedura che pu essere

riassunta nei seguenti passi: identificazione della sostanza chimica pi critica e valutazione del suocarico di inquinamento chimico;

individuazione della massima concentrazione ammissibile;

individuazione del livello di sensibilit degli occupanti in base al tipo dieffetti sulla salute da considerare;

determinazione della concentrazione delle sostanze nellaria esterna

valutazione dellefficienza di ventilazione; calcolo della portata di ventilazione Q necessaria.


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Determinazione portata daria di ventilazione

ASHRAE 62-2004: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality

Prevede due possibili procedure per la valutazione dei requisiti di ventilazione,

entrambe basate sullapproccio tradizionale della diluizione degli inquinanti tramite aria

di ricambio esterna, OPPORTUNAMENTE FILTRATA, che si differenziano per i diversiapprocci utilizzati per la determinazione delle portate daria di rinnovo:

1) procedura Ventilation Rate (approccio prescrittivo, applicabile nellipotesi di

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immissione di aria esterna pulita, in edifici lontani da zone densamente popolate o

industriali) pi utilizzato

2) procedura Indoor Air Quality(approccio prestazionale): impiegato in particolari

applicazioni, come ad esempio ambienti sterili.

Il valore della portata di ventilazione calcolato secondo uno dei due metodi influenza i

carichi termici degli ambienti e la portata daria di progetto che gli impianti di

condizionamento trattano.


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Ventilation Rate Procedure

La Norma prevede di valutare preliminarmente la qualit dellariaesterna;

Una volta stabilito che laria esterna presenta caratteristiche idoneealla ventilazione dei locali, la portata necessaria determinatafacendo riferimento ai dati riportati in tabella:


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Occorre inoltre considerare lefficienza di ventilazione dellaria

allinterno dellambiente confinato. Pertanto la portata daria diventilazione effettivamente necessaria (Gtot) fornita da:

Un ulteriore metodo prescrittivo, di natura empirica e non contemplatodalle normative, prevede il calcolo della portata di rinnovo mediante laseguente relazione:


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Indoor Air Quality

La procedura Indoor air quality fondata sul controllo di specifici inquinanti,per i quali si presuppongono noti i tassi di emissione da

parte delledificio. In particolare ha per obiettivo la determinazionedella quantit di aria esterna sufficiente a diluire quella interna fino araggiungere livelli di concentrazione, per prefissati inquinanti, inferioriai limiti im osti.

La norma non pone vincoli alla soluzione impiantistica da scegliereper ottenere la qualit desiderata, che pu pertanto realizzarsi tramitediluizione dellaria esterna o per mezzo del trattamento dellaria di

ricircolo con processi di depurazione.


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Sistemi di filtrazione Nel processo di filtrazione dellaria si deve considerare non solo la

tipologia di inquinante da rimuovere, ma anche la forma, le dimensioni e ilpeso specifico delle particelle, le propriet elettriche delle polveri e lavelocit del flusso di aria;

I dispositivi per la depurazione dellaria possono essere inseriti allinternodei canali, oppure consistono in apparecchi indipendenti, da installareallinterno dei locali o da appoggiare a terra o su ripiani.

n genera e, processo raz one eve essere e e ua o per mezzo

pi sezioni filtranti in serie, in grado di intervenire su frazioni differenti degliinquinanti: come primo elemento si utilizza un prefiltro in grado di fermarela polvere grossolana e di distribuire in modo omogeneo il flusso daria, atutto vantaggio del filtro successivo, a pi elevata efficienza, in grado di

abbattere le particelle pi minute.


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Meccanismo di setaccio

Il flusso daria attraversa le fibre del filtro; le particelle solide condiametro maggiore della distanza tra le fibre che costituiscono il filtrosono arrestate, come avviene attraverso un setaccio.

Le particelle pi grossolane si fermano nei punti di intersezione dellefibre, mentre quelle pi minute si vanno depositando lungo le fibrestesse per lazione di forze elementari di attrazione elettrostatica(effetto intercettazione).

Il meccanismo di setaccio non influenzato dalla velocit delleparticelle ed il pi efficiente per quelle con dimensioni uguali omaggiori di 5 m; per le particelle pi piccole, comprese tra 0,3 e 0,4m, interviene il meccanismo di intercettazione.

Filtri a sacco


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Filtri a sacco Il mezzo filtrante costituito da strati sovrapposti di fibre di diametro

molto piccolo, dellordine di 1 m, tesi e disposti in direzione parallela alflusso daria in modo da formare delle profonde sacche.

La velocit dellaria allingresso pu variare tra i 2 e i 3.5 m/s, mentrequella attraverso il materiale filtrante fra 0.25 e 0.4 m/s.

Le perdite di carico iniziali variano tra i 50 e i 150 Pa.

Filtri a pieghe Il mezzo filtrante utilizza una carta filtro, costituita per il 95% di

microfibre di vetro e per il 5% di leganti sintetici.

Lampia pieghettatura fa s che, per una velocit allingresso che puessere di 2 o 3 m/s, quella di attraversamento del media filtrante siriduca a 0.1 0.2 m/s. La perdita di carico iniziale varia tra 120 e 150Pa, quella finale tra 350 e 450 Pa.

Filtri assoluti


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Filtri assoluti Dello stesso genere dei filtri a pieghe sono i filtri HEPA (High Efficiency

Particulate Air), con mezzo filtrante costituito da fibre di solo 0,1 m. Leperdite di carico di tali filtri sono, inizialmente, di almeno 200 o 250 Pa.

La velocit di attraversamento dellaria pu scendere fino a 0.025 m/s esi ottiene piegando profondamente il media.

Filtri viscosi Sono costituiti da pannelli di sostanze fibrose coperte di sostanzeviscose.

I materiali del mezzo filtrante sono numerosi e vanno dalle fibre di vetroa quelle vegetali o sintetiche.

Lefficienza mediamente attorno al 75% e pertanto sono spessoutilizzati come prefiltri a quelli di maggiore efficienza. La perdita dicarico, alle velocit ottimali, attorno a 30-40 Pa a filtro nuovo.

Meccanismo di inerzia o


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Meccanismo di inerzia o

collisione Le particelle contenute in un flusso daria soggetto ad una brusca

variazione di direzione seguono una traiettoria generalmente diversa

dalle molecole che compongono il gas. Esse collidono con la fibra e vi aderiscono a causa della viscosit

degli oli o di altri agenti con i quali le fibre sono trattate.

e c enza ques a po og a r aumen a con a ve oc

dellaria.


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Meccanismo di intercettazione

Il flusso daria in prossimit delle fibre del filtro tende a seguirne ilcontorno, trascinando le particelle pi fini e leggere.

Se la traiettoria delle particelle passa a una distanza dalla fibrainferiore al raggio delle particelle stesse, esse si fissano per forzeelementari di attrazione elettrostatica


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Meccanismo di diffusione

Le particelle pi piccole, in un flusso daria, sono soggette a motioscillatori di tipo browniano.

La probabilit che le particelle incontrino la fibra del filtro aumenta conil diminuire del diametro, sia delle particelle che delle fibre, e con ilridursi della velocit dellaria.


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Azione elettrostatica

Il flusso daria fatto passare attraverso un intenso campo elettrico,che ionizza le molecole daria.

Gli ioni colpiscono le particelle sospese, trasferendo loro la propria

carica elettrica positiva. Successivamente il flusso daria attraversa un campo elettrico pi

debole, dove le particelle, cariche positivamente, si depositano suappos e p as re car ca e nega vamen e.

Questo sistema estremamente efficace, specialmente in presenzadi particelle di piccolo diametro e con flussi daria a bassa velocit.


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Meccanismo di adsorbimento

E utilizzato per leliminazione di gas e polveri. Sulla base della naturadelle forze che impegnano il materiale adsorbente e linquinante, cio

la sostanza adsorbita, si possono distinguere ladsorbimento chimicoe quello fisico.

Ladsorbimento chimico consiste nella reazione degli inquinanti con,

sodio) che li trasformano o fissano definitivamente. Nelladsorbimento fisico, la molecola contaminante contenuta nei

vapori trattenuta sulla superficie esterna del materiale adsorbenteda deboli forze elettrostatiche.


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Classificazione dei filtri La resistenzadi un filtro rappresentata dalla perdita di carico, cio dalla

caduta di pressione statica del flusso daria tra le due facce opposte delfiltro, per una data portata.

La ritentivit la capacit, espressa come quantit di un certo tipo di

polvere, che il filtro pu trattenere dalla messa in funzione al limitemassimo di perdita di carico ammissibile.

Lefficienza la capacit di un filtro di arrestare, e quindi di separare, lepar ce e con enu e ne usso ar a c e o a raversa.

Criteri di scelta del filtro


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Criteri di scelta del filtro

Di fondamentale importanza nella scelta di un filtro il livello dipurezza dellaria che si vuole ottenere.

Altri fattori che influenzano la scelta sono: la concentrazione degliinquinanti nellaria; ladimensione media delle particelle presenti in

aria; leesigenze di manutenzione e sostituzione del mezzo filtrante.

Lavita operativadi un filtro rappresenta il tempo necessario affinchsia raggiunta la perdita di carico finale indicata dai produttori:

Sindrome da edifici insalubri


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In numerosi edifici, nonostante la portata di ventilazione sia adeguata a

purificare l'aria dagli inquinanti interni, ci sono elevate percentuali di personeche considerano la qualit dell'aria insoddisfacente. Ci provoca una serie di

disturbi quali sonnolenza, mal di testa, irritazione agli occhi e all'apparatorespiratorio, ecc.

Tale situazione stata denominata Sick Building Syndrome(S.B.S.) e definitadalla O.M.S. come Building Sickness che si esprime attraverso sintomi di

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malessere generali e non specifici, accusati da persone situate in

determinati edifici, sintomi che recedono poco dopo l'abbandono degliedifici stessi.

Una significativa quota parte delle sostanze introdotta per mezzo degli stessi sistemi di

ventilazione: neicanali spesso transitano polveri, microrganismi, insetti, residui organicidi vario tipo che, uniti all'umidit dell'aria, si annidano nei filtri dove si sviluppano funghie batteri.L'aria che attraversa i filtri per poi essere distribuita in ambiente d luogo acondizioni di malessere, anche se tutti i parametri termoigrometrici e di ventilazioneassumono i valori ottimali.

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE


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Sono dovute a valori locali delle grandezze fondamentali diversi da

quelli medi e quindi da quelli predefiniti.

Le principali sono:

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1. asimmetria radiante;

2. gradiente termico verticale;

3. temperatura del pavimento;

4. correnti d'aria.

Le cause principali possono essere: caratteristiche dellinvolucro

edilizio, tipologia di impianto termico e di elementi terminali.

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: asimmetria


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radiante

Per temperatura radiante planare si intende la temperatura radianteproveniente dalla direzione perpendicolare alla superficie di misura;

pu essere calcolata come somma delle temperature superficiali assolute elevate

Asimmetria radiante: Tpr definita come la differenza tra la temp.radiante planare di due superfici opposte.

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dalla posizione reciproca delle pareti (e pu essere determinato analiticamente omediante appositi normogrammi)

)(K4

1

4

.

4

==

n

iiippr

TfTTpr = temperatura radiante planare (K);

Ti = temperatura assoluta della superficie i-esima (K);fp.i = fattore angolare tra la superficie di misura e la i-esimasuperficie.

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: asimmetria


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radiante

parete fredda soffitto caldo soffitto freddo parete calda

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CATEGORIA(ISO 7730)

TEMPERATURA ASIMMETRICARADIANTE (C)

soffittocaldo

paretefredda

soffittofreddo

paretecalda

A - condizioni

termoigrometrichestringenti

< 5 < 10 < 14 < 23

B condizionitermoigrometriche

intermedie< 5 < 10 < 14 < 23

C - sono accettati valori diPPD pi elevati

< 7 < 13 < 18 < 35

Cat. B

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: gradientet i ti l


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termico verticale

Le normative ISO-DIS 7730 e ASHRAE 55-2004 indicano il valore limite di 3Cper ladifferenza di temperatura dell'aria testa (1.1 m dal suolo) - caviglie (0.1m ), incorrispondenza della quale, secondo Olesensi ha una PPD pari al 5% (Studi in cameraclimatica)

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Percentuale degli insoddisfatti in funzione

della differenza di temperatura tra testa ecaviglie

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: gradientet i ti l


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termico verticaleEffetto degli elementi terminali dellimpianto: Andamento della temperatura dell'aria in

funzione della distanza dal pavimento per vari tipi di impianti di riscaldamento

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CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: temp. delpavimento


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La temperatura del pavimento ( influenza gli scambi per conduzione e irraggiamento)Nei locali occupati da persone scalze (ad esempio palestre e spogliatoi) risulta

importante il materiale del pavimento e si trovarono i seguenti campi di temperaturaottimali (Olesen): fibre tessili (tappeti, moquettes) 21 28 C

legno di pino 22.5 28 C legno di quercia 24 28 C calcestruzzo 26 28.5 C

pavimento

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Con scarpe ecalze ISO 7730:

Tp = 19-29 C ( cat. A eB);

Tp = 17-31 C ( cat. C)

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: temp. delpavimento


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Influenza della tempo di esposizione

Legno Cemento

pavimento

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PPD ( soggetti scalzi) in funzione della temperatura del pavimento, perdifferenti tempi di esposizione.

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: correnti daria


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Le correnti daria

Il flusso d'aria sempre turbolento; si definisce intensitdella turbolenza (TU) il rapporto tra la deviazione standarddella velocit ed il suo valore medio.

( )100v

vTU

=

(v)= deviazione standard della velocit, ossia lo scostamento dalla media del valore effettivo di

v = media della velocit dellaria.

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Fanger elabor un modello matematico in grado di determinare la PPD in funzionedell'intensit della turbolenza, della velocit media dell'aria e della sua temperatura.

PPD = (34 - Ta) (v - 0.05)0.62 (0.37vTU+3.14) (%)

PPD = percentuale di persone insoddisfatte (%);Ta = temperatura dell'aria (C);v = velocit media dell'aria (m/s);TU = intensit della turbolenza (%).

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: correnti dariaO DR= Draught risk


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Percentuale degli insoddisfatti infunzione dellintensit della turbolenza, per diversi valori dellavelocit media dellaria in

O DR= Draught risk

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Percentuale Prevista di Insoddisfatti da corrente daria per diverse categorie di ambienti moderatisecondo la ISO DIS 7730 DR= Draught risk

Categoria A PPD da DR < 10%

Categoria B PPD da DR < 20 %

Categoria C PPD da DR < 30 %

RIFERIMENTI NORMATIVI1. EN ISO 7730: 2006 - Ergonomia degli ambienti termici - Determinazione analitica e


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g ginterpretazione del benessere termico mediante il calcolo degli indici PMV e PPD e dei criteri di

benessere termico locale;2. UNI EN ISO 7726:2002 Ergonomia degli ambienti termici. Strumenti per la misurazione del

delle grandezze fisiche.

3. UNI EN ISO 9920:2009 Ergonomia degli ambienti termici. Valutazione dellisolamento termicoe della resistenza evaporativa dellabbigliamento.

4. ASHRAE 55-2004:Thermal environmental conditions for human occupancy;5. UNI-CTI 10339:Impianti aeraulici ai fine del benessere. Generalit, classificazione e requisiti.

Regole per la richiesta dofferta, l'offerta, lordine e il collaudo.

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-

Categoria

Comfort globale Discomfort localizzato

PercentualePrevista di

InsoddisfattiPPD %

Voto MedioPrevisto

PMV

Insoddisfatti dacorrente d'aria

DR %

Insoddisfatti dadifferenza verticaledella temperatura

Insoddisfatti datemperatura del

pavimento

Insoddisfatti daasimmetria

radiante

DR* % T (C) % T p(C) % Tpr

(C)**

A < 6 -0.2 0.2 < 10 < 3 < 2 < 10 19 - 29 < 5 -

B < 10 -0.5 0.5 < 20 < 5 < 3 < 10 19 - 29 < 5 -

C < 15 -0.7 0.7 < 30 < 10 < 4 < 15 17 - 31 < 10 -

* variabile a seconda della velocit media dellaria e dellintensit di turbolenza

** variabile a seconda del tipo di superficie (soffitto caldo, parete fredda, soffitto freddo, parete calda)

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