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Corso di Fisica Tecnica AmbientaleCorso di Fisica Tecnica Ambientale Benessere termicoBenessere termico

Benessere integratoBenessere integrato

Il b t iIl benessere termico


Il benessere integrato

Quella condizione mentale di soddisfazione nei riguardi dell’ambienteriguardi dell ambiente

termico

acustico

luminosoluminoso


Benessere termicoStato di neutralità termica, in cui il soggetto non sente né caldo né freddo.

Benessere respiratorio – olfattivo (Qualità dell'Aria Interna)Stato di soddisfazione di un individuo nei confronti dell'aria che respira, incui non sono presenti inquinanti in concentrazioni ritenute nocive per lasalute dell’uomo

Benessere visivo/illuminotecnicoStato in cui l’individuo può svolgere nel modo migliore i diversi compiti(visual task) che è chiamato ad assolvere(visual task) che è chiamato ad assolvere

Benessere acusticoCondizione psicofisica in corrispondenza della quale un individuo inCondizione psicofisica in corrispondenza della quale un individuo, inpresenza di un campo di pressione sonora (rumore), dichiara di trovarsi ununa situazione di benessere, tenuto conto anche della particolare attivitàh t l dche sta svolgendo


Il b t i t iIl benessere termoigrometricoIl benessere termico è definito come una condizione mentale (psicofisica) di soddisfazione nei confronti dell'ambiente termico.

L'insoddisfazione può essere causata da:p

disagio per il caldo o per il freddo che prova il corpo nel suo complesso

non desiderato raffreddamento (o riscaldamento) di una particolare partenon desiderato raffreddamento (o riscaldamento) di una particolare parte del corpo (es. da corrente d'aria)

differenza verticale di temperatura tra testa e caviglie troppo elevata

pavimento troppo caldo o freddo

asimmetria della temperatura radiante troppo elevata asimmetria della temperatura radiante troppo elevata

un'energia metabolica troppo elevata

abbigliamento non adeguato abbigliamento non adeguato


Il i t di t l iIl sistema di termoregolazione

Per analizzare le condizioni di benessere occorre partire dalla necessità diPer analizzare le condizioni di benessere occorre partire dalla necessità di OMOTERMIA dell’organismo umano cioè dalla necessità di mantenere costante la temperatura del nucleo del corpo a circa 37°C entro il ristretto margine di mezzo gradomargine di mezzo grado.

Per questo l’organismo è dotato di un sistema di termoregolazione che provvede a mantenere il valore previsto anche quando per le condizioniprovvede a mantenere il valore previsto anche quando per le condizioni ambientali o per l’attività svolta vi sia tendenza ad allontanarsene.

Il corpo umano è sede di reazioni chimiche che trasformano in energia le sostanze nutritive assimilate. L’energia termica prodotta internamente al corpo umano da tali reazioni dà luogo al flusso metabolico. Questo viene espresso con un’unità di misura apposita, il met:p pp ,

1 met = 58,2 W/m2 “Ab”= 1,80 m2 (circa)

1 t fl t b li ifi d tt ib i i d i di id li1 met = flusso metabolico specifico da attribuirsi ad un individuo sveglio a riposo


Valori metabolici tipici


Il sistema di controllo che regolala temperatura corporea è moltola temperatura corporea è moltocomplesso:

S i d l f dd

PelleIpotalamo

Sensori del caldo Sensori del freddo

Temperaturalimite 34°C.

Ipotalamo

Temperatura limite 37 °C limite 34 C.limite 37 C


L’interpretazione dei segnali daparte del cervello può essereparagonata ad unparagonata ad un

Tiro alla Fune

con i sensoricon i sensori

del caldo e del freddo

che rappresentano le dueche rappresentano le dueestremità.


Il bilancio di energia del corpo umano

S = M – (W) – Esud – Eres – Etras – C – R – Ck – Cres

quando S > 0 la temperatura del corpo tende ad aumentare

quando S < 0 la temperatura del corpo tende a decrescere

quando S = 0 siamo in presenza di equilibrio termico e quindi di potenziale benessere, condizione necessaria ma non sufficiente a causa dei meccanismi di autoregolazione della gtemperatura corporea


Lo scambio termico di tipo evaporativo opera sia per evaporazione delsudore che per traspirazione attraverso i pori dell’epidermide che nelsudore che per traspirazione attraverso i pori dell epidermide che nelprocesso di respirazione. La valutazione di Esud è piuttosto complicata.Le seguenti equazioni permettono di calcolare la componente ditraspirazione e quella di respirazionetraspirazione e quella di respirazione.

)( askbtras ppAμλE [W])( askbtras ppμ

)( xxmλE

[ ]

[W])( aresres xxmλE

Con calore latente di evaporazione permeabilità della pelle p k pressione di vapore alla

[W]

Con , calore latente di evaporazione, , permeabilità della pelle, psk pressione di vapore allatemperatura della pelle, pa pressione del vapore alla temperatura ambiente, xres, titolo ariaespirata, xa, titolo dell’aria ambiente, m, portata dell’aria inspirata.


Per quanto riguarda lo scambio termico sensibile risulta fondamentalevalutare l’influenza del vestiario la cui capacità isolante vienevalutare l influenza del vestiario, la cui capacità isolante vienenormalmente espressa con un’apposita unità incoerente, il clo:

1 clo = 0,155 m2K/W , /


Come si calcola il clo


Alcuni valori orientativi dell’indice di resistenza del vestiario in clo ed in m2K/W


I principali meccanismi di trasferimento di calore sensibile sono quelli diconduzione (tra pelle e vestiario), convezione (tra vestiario e aria circostante) eirraggiamento (tra vestiario e pareti circostanti) In particolareirraggiamento (tra vestiario e pareti circostanti). In particolare

[W]

[W]

avendo indicato con hc il coefficiente di convezione termica, W/(m²K);hr il coefficiente radiativo, W/(m²K);fcl il fattore del vestiario (dato da fcl = Acl/Ab con Acl e Ab superfici del vestiario e del corpo nudo.C bi d l d i iCombinando le due equazioni:

[W]

Dove to è la temperatura operativa, definita come la media pesata secondo icoefficienti di scambio termico delle temperature dell’ambiente e dellacoefficienti di scambio termico delle temperature dell ambiente e dellatemperatura media radiante.


In condizioni stazionarie la potenza termica C + R scambiata per convezionee irraggiamento dalla superficie esterna è uguale a quella scambiata per

d i t ll bit dconduzione tra pelle e abito, essendo:

C R [W]C + R o

o

sk[W]

si ottiene infine: Rete elettrica equivalente per lo scambio termico di i di id tit

o

si ottiene infine: di un individuo vestito

(h h )b

kC + R o [W](hc+hr) sk o


Per mantenere il benessere termico devonoPer mantenere il benessere termico devono essere soddisfatte

due condizionidue condizioni

La combinazione della Il bilancio di energia sul temperatura della pelle e della temperatura internafornisca la sensazione di

corpo umano sia soddisfatto: l’energia metabolica prodotta deve essere uguale allefornisca la sensazione di

neutralità termica.deve essere uguale alle dispersioni verso l’ambiente.


Fanger individuò due correlazioni empiriche tra la temperatura dellall d il t b li t l t di d i d ilpelle ed il metabolismo e tra la potenza dispersa per sudorazione ed il

metabolismo in condizioni di benessere termico

bb

sud AA

WME

2.5842.0 [W]

bA

sk A

WMT 0275.07.35 [°C]

bA


L’equazione del benessere

S = M – (W) – Esud – Eres – Etras – C – R – Ck – Cres

• quando S = 0 siamo in presenza di equilibrio termicoquando S 0 siamo in presenza di equilibrio termico

• Esud e Tsk all’interno dei termini R+C ricavati in condizioni dibenessere dalle correlazioni empiriche di Fangerbenessere dalle correlazioni empiriche di Fanger


Indici di valutazione del benessere globalePMV (Voto Medio Previsto) PPD (Percentuale Prevista di PMV (Voto Medio Previsto)

Prevede il giudizio soggettivo diun gruppo di persone nei

( e ce ua e e s a dInsoddisfatti)

Prevede il numero diconfronti dell’ambiente. insoddisfatti nei confronti

dell’ambiente


Normativa di riferimento


Categorie di ambienti climatizzati


Di i t i l lDisagio termico locale

Asimmetria di temperatura radiante

Correnti d’aria

radiante

Differenza verticale di

Temperatura del pavimentoverticale di

temperaturapavimento


Correnti d’aria


A i t i di t t di tAsimmetria di temperatura radiante


Diff ti l di t tDifferenza verticale di temperatura


T t d l i tTemperatura del pavimento


E iEsempi

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