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Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile

Impianti tecnici per l’edilizia

(5 CFU)

a. a. 2011/12

Elisa Moretti

Università degli Studi di Perugia

Dipartimento di Ingegneria Industriale, sezione di Fisica Tecnica

E-mail: [email protected]

Web site: http://www.crbnet.it/FisicaTecnica/

2 a.a. 2011/12 - Corso di Impianti Tecnici per l'edilizia - E. Moretti

Contenuti del Corso (40 ore)

1. Benessere termoigrometrico, energetica degli edifici e impianti di climatizzazione e condizionamento

2. Acustica

3. Illuminotecnica


Contenuti del Corso: Impianti Benessere termoigrometrico e qualità dell’aria

Benessere termoigrometrico e principali indici del benessere; influenza dei

principali parametri ambientali sul benessere (temperatura, umidità relativa,

velocità dell’aria, ecc.).

Cause di discomfort locale.

Cenni sulla qualità dell’aria.

Strumentazioni di misura.

Carichi termici

Condizioni interne ed esterne di progetto e calcolo dei carichi termici estivi

ed invernali: carichi termici esterni (trasmissione attraverso l’involucro

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

illuminazione). Applicazione ad un caso di studio.

Impianti di climatizzazione

Fabbisogno energetico degli edifici ed impianti: normativa e verifiche ai sensi

della Legislazione vigente. Certificazione energetica degli edifici

Classificazione degli impianti di climatizzazione.

Criteri di progettazione degli impianti di riscaldamento e condizionamento

convenzionali.

Descrizione e dimensionamento dei principali elementi degli impianti

(terminali di immissione dell’aria, canalizzazioni, unità di trattamento aria,

ventilconvettori, circuiti idraulici, macchine termiche e frigorifere, sistemi di

filtrazione).

Applicazione della certificazione energetica ad un caso di studio, calcolo

della trasmittanza termica per elementi tipici dell’involucro.


Contenuti del Corso: Acustica

Acustica architettonica

Progettazione acustica e trattamenti acustici delle sale;

Indici di qualità acustica delle sale.

Acustica ambientale

Il rumore: indici di valutazione del rumore e metodologia di misura.

Propagazione del suono negli ambienti aperti e valutazione

dell’attenuazione (divergenza sferica, condizioni climatiche, effetto

suolo, presenza di barriere e ostacoli).

Barriere acustiche: caratteristiche principali e dimensionamento.

Cenni sui riferimenti normativi.

Acustica edilizia

Trasmissione del suono attraverso le strutture;

Requisiti acustici passivi degli edifici ai sensi del D.P.C.M.

5/12/1997.

Applicazione ad un caso di studio

Strumentazioni di misura.


Contenuti del Corso: Illuminotecnica

Richiami sugli apparecchi e le sorgenti luminose

Richiami sui metodi semplificati di progettazione illuminotecnica (flusso totale,

punto-punto);

Progettazione illuminotecnica di ambienti confinati nei seguenti casi di studio:

Residenze;

Scuole;

Ambienti commerciali;

Ospedali e ambienti medici;

Gallerie d’arte e musei;

Progettazione illuminotecnica di ambienti aperti: Strade;

Inquinamento luminoso: recenti Leggi e regolamenti regionali

Strumenti per le verifiche illuminotecniche ed i collaudi

Applicazione ad un caso di studio mediante software illuminotecnico


Testi consigliati e modalità di verifica

• TESTI CONSIGLIATI:

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

2007.

M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica e Ambientale: Trasmissione del Calore,

Acustica, Tecnica dell’Illuminazione, Nuova edizione a cura di Cinzia Buratti,

Morlacchi Editore, 2004.

• MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO:

La verifica del profitto consiste nell’elaborazione di una tesina e in una prova

orale (durata circa 30 minuti).

L’elaborato deve essere consegnato almeno 10 giorni prima della prova di esame.


IL BENESSERE

TERMOIGROMETRICO

1. Impianti di Climatizzazione e Condizionamento


Il benessere negli ambienti confinati • “Il benessere è quella condizione mentale che esprime soddisfazione nel confronti

dell’ambiente termico” ASRHAE (American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers)

• La neutralità termica è una condizione necessaria ma non sufficiente;

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

Umidità relativa dell’aria;

Velocità dell’aria;

Purezza dell’aria;

Temperatura delle superfici radianti;

Vestiario e attività svolta dagli occupanti.

• Il benessere è una condizione soggettiva legato alla stato psicologico dell’individuo

• La progettazione degli impianti e delle strutture è finalizzata al benessere degli occupanti, ovvero a rendere minimo il numero degli insoddisfatti.

• Nel valutazione più generale del comfort indoor occorre tenere in considerazione anche il comfort acustico e quello visivo


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO

-Sistemi di termoregolazione: -Regolazione basomotoria (fisiologica)

-Regolazione comportamentale (livello di attività

fisica e vestiario)

EWRKCLSM Bilancio energetico del corpo umano

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

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 Bois 0.7250.425sk h0.202mA

Ask= superficie della pelle (m2);

m = massa del soggetto (kg);

h = statura del soggetto (m).

Il corpo umano è un sistema termodinamico che trasforma energia di prima

specie in calore e lavoro con rendimenti modesti ( METABOLISMO)

Calore sensibile

Calore latente

Ask≈1,8 m2 per un uomo


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 tener

conto della reale superficie di scambio termico di un soggetto vestito.

BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO

Valori tipici di fcl: è un fattore di correzione che tiene conto della reale superficie di

scambio termico di un soggetto vestito

Abbigliamento fcl

Pantaloni aderenti, camicia a maniche corte 1.15

Pantaloni 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 intima

pesante 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


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: M

Metabolismo M (equazione proposta da Nishi) M = 351 (0.23 RQ + 0.77) VO2/Ask (W/m2)

RQ = quoziente di respirazione, pari al rapporto tra il volume di CO2 prodotta e il volume

di O2 immesso;

VO2 = volume di O2 consumato (l/min) a T = 0°C, P = 1 atm.

Valori del metabolismo per diverse attività

Attività soggetto met Attività 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

guidare un’automobile 1.5 orologiaio 1.0 - 1.2

guidare una moto 2.0 tennis 3.6 - 4.0

guidare 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

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

Attività

VO2

Ossigeno consumato

(l/min)

leggera < 0.5

media 0.5 -1

pesante 1 -1.5

molto pesante 1.5- 2

estremamente

pesante > 2

In alternativa esistono formule di Letteratura in funzione del volume

di ossigeno consumato


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: S

Potenza termica ceduta o accumulata S

M = L C K R W – E (W/m2) (S = 0)

1. Condizione di omotermia (regime stazionario)

2. Il calore immagazzinato è pari all’incremento di energia interna (pelle e

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

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


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: L

Lavoro meccanico L ( valori modesti, trascurato perché dello stesso ordine di grandezza

dell’errore commeso per valutare M)

Attività Rendimento (%) Attività Rendimento (%)

Spalare con busto piegato 3 Camminare in salita 15

Spalare con busto eretto 6 Salire le scale 20

Avvitare con cacciavite 5 Spingere un carrello 24

Sollevare pesi 9 Pedalare in bicicletta 25


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: C

Potenza termica scambiata per convezione ( naturale o forzata) avviene tra

l’aria 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 validità Autori

hc = 8.3v0.6

hc = 3.12

0.2 < v < 4.0

0.0 < v < 0.2 Mitchell

hc = 2.7 + 8.7v0.87

hc = 5.1

0.15 < v < 1.5

0.0 < v < 0.15 Colin - Houdas

hc = 8.6v0.53 0.5 < v < 2.0

v = velocità 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 = velocità del soggetto Nishi - Gagge

hc = 14.8v0.69

hc = 4.0

0.15 < v < 1.5

0.0 < v < 0.15 Seppenam et Al.

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

Equazioni per il calcolo del coefficiente di convezione


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: K

Potenza termica scambiata per conduzione: avviene per contatto del corpo

umano con oggetti solidi a temperatura diversa, sia direttamente sia attraverso

la resistenza termica dei vestiti

1 clo = 0.155 (m2°C)/W (individuo vestito con slip, camicia,

pantaloni, giacca, calzini, scarpe)

Abbigliamento Icl (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


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: R

Potenza termica scambiata per irraggiamento R: avviene tra la superficie del corpo

umano, nuda o vestita, e le superfici circostanti; dipende dalle temperature e dalle emissività delle

superfici

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

2 K)

= emissività media della superficie del corpo e del

vestiario (-);

= costante di Stefan-Boltzmann (5.679x10-8

W/m2K

4);

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 dell’ambiente (K).

hr = 4.71 (W/m2 K)

oppure


BILANCIO TERMOIGROMETRICO DEL CORPO UMANO: W ed E

Potenza termica scambiata per evaporazione E

Potenza termica scambiata per respirazione W

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 può produrre fino a un litro di liquido per

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

• Ad ogni atto respiratorio, entra nel corpo aria nelle

condizioni di temperatura ed umidità relativa

dell'ambiente ed esce aria ad una temperatura di circa

34°C ed in condizioni sature;

• per temperatura dell'aria pari a 20°C, la potenza termica

ceduta, a seconda del livello di attività, varia tra 2 e 5

W/m2 e può essere trascurata


INDICI DEL BENESSERE (classificazione ASHRAE)

Gli indici diretti sono ottenibili mediante operazioni di misura:

temperatura dell'aria (Ta)

umidità relativa ();

velocità dell'aria (v);

temperatura di bulbo umido (Tb);

temperatura del punto di rugiada (Tdp);

temperatura a bulbo secco naturalmente ventilato (Tdb).

Diretti Derivati

razionalmente Empirici


INDICI DEL BENESSERE (classificazione ASHRAE)

Gli indici derivati razionalmente sono ottenuti con relazioni tra grandezze

direttamente misurate; di questi vanno citati i seguenti:

• temperatura media radiante (Tr): è la temperatura uniforme di una cavità

nera nella quale il calore scambiato per irraggiamento dal corpo umano

eguaglia quella scambiata nell'ambiente reale, a temperatura non uniforme.

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

dove il soggetto scambia per convezione e irraggiamento la stessa quantità di

calore che scambia nell'ambiente reale;

• Gli indici empirici stabiliscono una correlazione tra parametri ambientali e

sensazioni

• temperatura del globotermometro (Tg): è la temperatura di equilibrio

raggiunta da una cavità nera del diametro di circa 15 cm, collocata all'interno

dell'ambiente; essa combina gli effetti fisici della temperatura di bulbo umido,

della velocità dell'aria e dello scambio di calore per irraggiamento;

Diretti Derivati

razionalmente Empirici

INDICI DEL BENESSERE: PMV e PPD


• Il PMV (Predicted Mean Vote) è una funzione matematica che dipende da: vestiario, temperatura dell’aria, attività svolta, temperatura media radiante, velocità dell’aria, umidità.

• PMV = [0,303 e (-0,036 M) + 0,028](M-W)– 3,05 10–3[5733 – 6,99 (M-W) - pa ] – 0,42 [( M-W)-58,15] – 1,7 10-5 M(5867- pa) - 0,0014 M (34 - ta) - fcl hc (tcl - ta)-3,96 10-8 fcl

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

• Dove:

• M= metabolismo energetico(W/m2)

• W= potenza meccanica efficace (W/m2)

• η=M/W

• pa= pressione parziale del vapor d’acqua (Pa)

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

• ta= temperatura dell’aria (°C)

• fcl= coefficiente di area dell’abbigliamento =f (Icl)

• Icl= isolamento termico dell’abbigliamento (W K/m2)

• tcl= temperatura superficiale media del vestiario (°C)

• tr= temperatura media radiante (°C)

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

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

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


a.a. 2011/12 - Corso di Impianti Tecnici per l'edilizia - E. Moretti 21



• Voto medio previsto in funzione della percentuale prevista di insoddisfatti

ISO 7730

Per PMV= 0 si ha PPD=5%

Nella normativa tecnica vengono

indicati limiti di accettabilità di un

ambiente in funzione dei valori

massimi della PPD e viene anche

fornita una classificazione degli

ambienti PMV e PPD Sono presi come

parametri di riferimento anche

durante i monitoraggi sperimentali

durante i collaudi


INFLUENZA DEI PARAMETRI AMBINTALI SUL BENESSERE: TEMPERATURA DELL’ARIA

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

Variabile Inverno Estate

Temperatura interna (°C) 20 26

La temperatura dell'aria non è sufficiente a definire le condizioni di benessere e con il

solo controllo di essa la percentuale di soggetti pienamente favorevoli non supera il

60-65%, con una percentuale di insoddisfatti del 5% ed il rimanente 30-35% in

condizioni di leggera insoddisfazione.


UMIDITA’ RELATIVA

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

Il diagramma ASHRAE del benessere indica un'area di benessere delimitata fra

valori di umidità relativa compresi tra il 30% e il 70%. Gli stessi valori sono riportati

nella norma UNI-EN-ISO 7730 sia per il caso invernale che estivo.

Variabile Inverno Estate

Umidità relativa minima (%) 35 50

Umidità relativa massima (%) 45 60

Secchezza

effetti negativi sulle mucose del tratto superiore dell'apparato

respiratorio, che può divenire più secco e perdere parzialmente

la sua funzione di protezione contro le infezioni;

secchezza dei capelli e della pelle

Umidità

eccessiva condensazione su superfici fredde

formazione di muffe.


VELOCITA’ DELL’ARIA

Valori della velocità media dell’aria secondo la ISO-DIS 7730 e la ASHRAE 55 – 2004

Categoria dell’ambiente ( 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 0.12

B – condizioni termoigrometriche intermedie 22 ± 2 0.16 24.5 ± 1.5 0.19

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

PPD

VELOCITA’ MEDIA ARIA (m/s)

Studi di Fanger: Percentuale degli insoddisfatti

in funzione della velocità 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

QUALITA’ DELL’ARIA INTERNA

26 a.a. 2011/12 - Corso di Impianti Tecnici per l'edilizia - E. Moretti 26

Per ambienti ad uso prevalentemente residenziale, la qualità dell’aria interna è

considerata accettabile quando in essa non sono presenti inquinanti in

concentrazioni dannose, secondo quanto stabilito dalle autorità

competenti e quando una notevole percentuale di persone (≥80%) non

esprime insoddisfazione verso di essa.

DEFINIZIONE INDOOR AIR QUALITY Standard 62/04 ASHRAE

In generale, l’aria deve essere percepita fresca e confortevole dagli occupanti,

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

devono essere trascurabili i rischi per la salute che derivano dalla sua

respirazione.

Implicazioni di carattere soggettivo


PRINCIPALI FONTI DI INQUINANTI

ESTERNE INTERNE

• Traffico veicolare

• Impianti di riscaldamento

• Attività produttive

Presenza di persone

• respirazione

• sudorazione

Rilascio di particelle volatili:

• materiali di costruzione

• componenti di arredo

Fonti di inquinamento civili e industriali,

sostanze contaminanti presenti nell’aria

esterna che confluiscono all’interno

attraverso i condotti di ventilazione o le

aperture


Tipi

Effetti

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 µm) e

fumi (diametro 0,1÷1 µm); organismi viventi( virus e batteri);

liquidi, distinguibili in nebbie e sospensioni o smog.

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).

TIPI ED EFFETTI

Principali inquinanti

• CO2: prodotta dall’organismo; se la concentrazione> 1% mal di testa; limite

massimo= 5%;

• Polveri: la frazione più pericolosa è quella respirabile (PM10, <10 μm) che è

trattenuta dagli alveoli polmonari; è prodotta anche da alcuni materiali isolanti;

• Bioaerosol: di origine biologica (virus a batteri) possono indurre il contagio;

• Odori: sostanze organiche con peso molecolare < 300; danno luogo a sensazioni

olfattive ma non sono pericolose;

• Ozono: originato da effetti fotochimici; >0.05 secchezza;>1 mal di testa; >1.7

edema polmonare;

• Radon: si origina dal decadimento radiattivo del radio delle rocce (lunga

esposizione può provocare tumori ai polmoni);

• Formaldeide:rilasciato dalle schiume isolanti; ne è stata rilevata una possibile

cancerosità;

• Fumo da tabacco;

• Prodotti della combustione: CO; SOx e NOx



Fanger ha proposto due unità di misura per la valutazione della qualità

dell'aria interna e gli effetti della presenza di inquinanti sulle condizioni di

benessere delle persone: l'olf e il decipol.

L'olf (dal latino olfactus) è una grandezza che esprime la capacità

inquinante di una sorgente: è definito come la quantità di bioeffluenti

emessa da un soggetto che svolge attività sedentaria in condizioni di

benessere termico, con uno standard igienico di 0.7 bagni/giorno.

(Ogni altra sorgente inquinante può essere espressa in numero di olf che producono una

sensazione equivalente).

Il decipol (pol dal latino pollutio) è una grandezza che consente di

quantificare la percezione degli inquinanti; è l'inquinamento percepito in

presenza di un soggetto normale (1 olf) in un ambiente con

ventilazione di 10 l/s di aria pulita. [ 1 decipol= 0.1 olf/(l/sec)]

Olf e decipol


Sorgente olf Sorgente olf/m2 di

pavimento

Persona seduta (1 met) 1 Fumatore mediamente 6

Persona in movimento (4 met) 5 Uffici 0.3

Persona in movimento (6 met) 11 Scuole 0.3

Fumatore quando fuma 25 Sale conferenze 0.5

Sorgenti di inquinamento (olf).

Ambiente esterno Decipol

Aria esterna, in montagna o al mare 0

Aria esterna, in città con aria poco inquinata 0.1

Aria esterna, in città, con aria molto inquinata 0.2

Ambiente interno

Aria interna, in edifici salubri 1

Aria interna, in edifici insalubri 10

Pannelli in gesso 2.1

Sigillanti 3.0

Fumo da tabacco 14.4

Valori in decipol dell’inquinamento dell’aria percepito in alcune situazioni.


Determinazione portata d’aria di ventilazione

ASHRAE 62-2004: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality

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

entrambe basate sull’approccio tradizionale della diluizione degli inquinanti tramite aria

di ricambio esterna, OPPORTUNAMENTE FILTRATA, che si differenziano per i diversi

approcci utilizzati per la determinazione delle portate d’aria di rinnovo:

1) procedura Ventilation Rate (approccio prescrittivo, applicabile nell’ipotesi di

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

industriali) più utilizzato

2) procedura Indoor Air Quality (approccio prestazionale): è 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 d’aria di progetto che gli impianti di

condizionamento trattano.


Cenni sull’approccio prestazionale

• La procedura Indoor air quality è fondata sul controllo di specifici inquinanti, per i

quali si presuppongono noti i tassi di emissione da parte dell’edificio.

• Ha per obiettivo la determinazione della quantità di aria esterna sufficiente a

diluire quella interna fino a raggiungere livelli di concentrazione, per prefissati

inquinanti, inferiori ai limiti imposti.

Individuazione del livello di qualità dell’aria interna desiderata

Qualità percepita dell’aria interna.

Categoria % di insoddisfatti (PPD) Qualità dell’aria

(decipol)

Aria esterna

(l/s olf)

A, ottima qualità 15 1.0 10

B, buona qualità 20 1.4 7

C, scarsa qualità 30 2.5 4

I valori si riferiscono alla prima impressione dei visitatori di un dato ambiente

poiché, in pochi minuti, l’organismo si adatta ai bioeffluenti umani.


Sindrome da edifici insalubri

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

purificare l'aria dagli inquinanti interni, ci sono elevate percentuali di persone

che considerano la qualità dell'aria insoddisfacente. Ciò provoca una serie di

disturbi quali sonnolenza, mal di testa, irritazione agli occhi e all'apparato

respiratorio, ecc.

Tale situazione è stata denominata Sick Building Syndrome (S.B.S.) e definita

dalla O.M.S. come Building Sickness che si esprime attraverso sintomi di

malessere generali e non specifici, accusati da persone situate in

determinati edifici, sintomi che recedono poco dopo l'abbandono degli

edifici stessi.

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

ventilazione: nei canali spesso transitano polveri, microrganismi, insetti, residui organici

di vario tipo che, uniti all'umidità dell'aria, si annidano nei filtri dove si sviluppano funghi

e batteri. L'aria che attraversa i filtri per poi essere distribuita in ambiente dà luogo a

condizioni di malessere, anche se tutti i parametri termoigrometrici e di ventilazione

assumono i valori ottimali.


CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE

Sono dovute a valori locali delle grandezze fondamentali diversi da

quelli medi e quindi da quelli predefiniti.

Le principali sono:

1. asimmetria radiante;

2. gradiente termico verticale;

3. temperatura del pavimento;

4. correnti d'aria.


CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: asimmetria radiante

Per temperatura radiante planare si intende la temperatura radiante

proveniente dalla direzione perpendicolare alla superficie di misura;

può essere calcolata come somma delle temperature superficiali assolute elevate

alla quarta potenza e moltiplicate ciascuna per un fattore angolare che dipende

dalla posizione reciproca delle pareti (e può essere determinato analiticamente o

mediante appositi normogrammi)

)(K TfT 4n

1i

4

ii.p

4

pr

Tpr = temperatura radiante planare (K);

Ti = temperatura assoluta della superficie i-esima (K);

fp.i = fattore angolare tra la superficie di misura e la i-esima

superficie.

Asimmetria radiante: ΔTpr è definita come la differenza tra la temp.

radiante planare di due superfici opposte.


CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: asimmetria radiante

Studi di Fanger: Percentuale degli insoddisfatti in funzione della temperatura asimmetrica radiante

CATEGORIA

(ISO 7730)

TEMPERATURA ASIMMETRICA

RADIANTE (°C)

soffitto

caldo

parete

fredda

soffitto

freddo

parete

calda

A - condizioni

termoigrometriche

stringenti

< 5 < 10 < 14 < 23

B – condizioni

termoigrometriche

intermedie

< 5 < 10 < 14 < 23

C - sono accettati valori di

PPD più elevati < 7 < 13 < 18 < 35

Cat. B

parete fredda soffitto caldo soffitto freddo parete calda


CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: gradiente termico verticale

Percentuale degli insoddisfatti in funzione

della differenza di temperatura tra testa e

caviglie

Le normative ISO-DIS 7730 e ASHRAE 55-2004 indicano il valore limite di 3°C per la

differenza di temperatura dell'aria testa (1.1 m dal suolo) - caviglie (0.1m ), in

corrispondenza della quale, secondo Olesen si ha una PPD pari al 5% (Studi in camera

climatica)


CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: gradiente termico verticale

Effetto degli elementi terminali dell’impianto: Andamento della temperatura dell'aria in

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


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 temperatura

ottimali (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

Con scarpe e

calze

ISO 7730:

•Tp = 19-29 °C ( cat. A e

B);

•Tp = 17-31 °C ( cat. C)

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: temp. del pavimento


PPD (soggetti scalzi) in funzione della temperatura del pavimento, per

differenti tempi di esposizione.

Influenza della tempo di esposizione

Legno Cemento

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: temp. del pavimento


Le correnti d’aria

Il flusso d'aria è sempre turbolento; si definisce intensità

della turbolenza (TU) il rapporto tra la deviazione standard

della velocità ed il suo valore medio.

100

v

vTU

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

velocità in funzione del tempo e dello spazio;

v = media della velocità dell’aria.

Fanger elaborò un modello matematico in grado di determinare la PPD in funzione

dell'intensità della turbolenza, della velocità 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 = velocità media dell'aria (m/s);

TU = intensità della turbolenza (%).

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: correnti d’aria


Percentuale degli insoddisfatti in funzione

dell’intensità della turbolenza, per diversi valori

della velocità media dell’aria in corrispondenza

del soggetto

Combinazioni di temperatura, velocità media dell'aria ed

intensità della turbolenza che provocano una PPD del

15%

Percentuale Prevista di Insoddisfatti da corrente d’aria per diverse categorie di ambienti moderati

secondo 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 %

CAUSE DI DISCOMFORT LOCALE: correnti d’aria O DR= Draught risk


RIFERIMENTI NORMATIVI 1. EN ISO 7730:2006 - Ergonomia degli ambienti termici - Determinazione analitica e

interpretazione 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 dell’isolamento termico

e della resistenza evaporativa dell’abbigliamento.

4. ASHRAE 55-2004: Thermal environmental conditions for human occupancy;

5. UNI-CTI 10339: Impianti aeraulici ai fine del benessere. Generalità, classificazione e requisiti.

Regole per la richiesta d’offerta, l'offerta, l’ordine e il collaudo.

Categorie per gli ambienti termici secondo la UNI EN ISO-7730 e limiti per il comfort globale e localizzato

Categoria

Comfort globale Discomfort localizzato

Percentuale

Prevista di

Insoddisfatti

PPD %

Voto Medio

Previsto

PMV

Insoddisfatti da

corrente d'aria

DR %

Insoddisfatti da

differenza verticale

della temperatura

Insoddisfatti da

temperatura del

pavimento

Insoddisfatti da

asimmetria

radiante

DR* % ΔT (°C) % Tp (°C) % ΔTpr

(°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 velocità media dell’aria e dell’intensità di turbolenza

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

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