Il riflusso d'aria può causare problemi di comfort e di qualità dell'aria interna
Le persone trascorrono la maggior parte del loro tempo in abitazioni (Klepeis et al. 2001), rendendo la qualità dell'aria interna una preoccupazione crescente. È ampiamente riconosciuto che l'impatto sulla salute dell'aria interna è significativo (Edwards et al. 2001; de Oliveira et al. 2004; Weisel et al. 2005). Gli attuali standard di ventilazione sono stabiliti per proteggere la salute e garantire il comfort dei residenti, ma la maggior parte si basa fortemente sul giudizio ingegneristico a causa della limitata esistenza di giustificazioni scientifiche. Questa sezione descriverà i metodi attuali e potenziali per stimare le portate richieste per la ventilazione e fornirà una panoramica degli standard più importanti esistenti.
EFFLUENTI UMANI E ANIDRIDE CARBONICA
Basi Pettenkofer Zahl per gli standard di ventilazione
La sudorazione sembra essere la principale fonte di odore corporeo che determina la qualità percepita dell'aria interna (Gids e Wouters, 2008). Gli odori creano disagio, poiché una buona qualità dell'aria è spesso percepita come assenza di odore. In molti casi, gli occupanti si abituano a odori che possono essere ben percepiti da chi entra nella stanza. Il giudizio di un gruppo di visitatori (Fanger et al. 1988) può essere utilizzato per valutare l'intensità dell'odore.
L'anidride carbonica (CO2) non è un fattore di rischio per la salute legato all'esposizione all'aria interna nelle abitazioni. La CO2 è un indicatore dei bioeffluenti delle persone e può essere correlata al fastidio degli odori. La CO2 è stata alla base di quasi tutti i requisiti di ventilazione negli edifici sin dal lavoro di Pettenkofer (1858). Egli riconobbe che, sebbene la CO2 fosse innocua a livelli interni normali e non rilevabile dalle persone, era un inquinante misurabile attorno al quale potevano essere progettati gli standard di ventilazione. Da questo studio, propose il cosiddetto "PettekoferZahl" di 1000 ppm come livello massimo di CO2 per prevenire gli odori provenienti dagli effluenti umani. Ipotizzava una concentrazione esterna di circa 500 ppm. Consigliò di limitare la differenza di CO2 tra interno ed esterno a 500 ppm. Ciò equivale a una portata per un adulto di circa 10 dm³/s a persona. Questa quantità è ancora alla base dei requisiti di ventilazione in molti paesi. Successivamente Yaglou (1937), Bouwman (1983), Cain (1983) e Fanger (1988) condussero ulteriori ricerche su un approccio di ventilazione “guidato dal fastidio degli odori” basato sulla CO2 come marcatore.
Tabella: limiti di CO2 generalmente utilizzati negli spazi (Gids 2011)
Uno studio recente indica che la CO2 stessa potrebbe influenzare le prestazioni cognitive delle persone (Satish et al. 2012). Qualora le prestazioni delle persone siano il parametro più importante in ambienti come aule, sale conferenze e persino, in alcuni casi, uffici, i livelli di CO2 dovrebbero determinare il livello di ventilazione piuttosto che il fastidio e/o il comfort. Per sviluppare standard basati sulla CO2 per le prestazioni cognitive, sarebbe necessario stabilire un livello accettabile di esposizione. Sulla base di questo studio, il mantenimento di un livello di circa 1000 ppm non sembra compromettere le prestazioni (Satish et al. 2012).
BASE PER I FUTURI STANDARD DI VENTILAZIONE
VENTILAZIONE PER LA SALUTE
Gli inquinanti vengono emessi o penetrano nell'ambiente, dove gli occupanti li inalano. La ventilazione offre un'opzione per rimuovere gli inquinanti e ridurre l'esposizione, rimuovendoli alla fonte, ad esempio con le cappe da cucina, oppure diluendo l'aria in casa tramite la ventilazione dell'intera abitazione. La ventilazione non è l'unica opzione di controllo per ridurre l'esposizione e potrebbe non essere lo strumento più adatto in molte situazioni.
Per progettare una strategia di ventilazione o di controllo degli inquinanti basata sulla salute, è necessario avere una chiara comprensione degli inquinanti da controllare, delle fonti indoor e della loro concentrazione, nonché dei livelli accettabili di esposizione in casa. Un'azione collaborativa europea ha sviluppato un metodo per determinare il fabbisogno di ventilazione necessario per raggiungere una buona qualità dell'aria indoor in funzione di questi inquinanti (Bienfait et al. 1992).
Gli inquinanti più importanti negli ambienti chiusi
Gli inquinanti che sembrano causare i rischi cronici per la salute associati all'esposizione all'aria interna sono:
• Polveri fini (PM2.5)
• Fumo di tabacco passivo (SHS)
• Radon
• Ozono
• Formaldeide
• Acroleina
• Inquinanti legati a muffe/umidità
Attualmente non sono disponibili dati sufficienti sull'intensità delle sorgenti e sul contributo specifico delle sorgenti all'esposizione nelle abitazioni per definire uno standard di ventilazione basato sulla salute. Esiste una significativa variabilità nelle caratteristiche delle sorgenti da abitazione a abitazione e il tasso di ventilazione appropriato per un'abitazione potrebbe dover tenere conto delle sorgenti interne e del comportamento degli occupanti. Si tratta di un'area di ricerca in corso. I futuri standard di ventilazione potrebbero basarsi sui risultati sanitari per stabilire tassi di ventilazione adeguati.
VENTILAZIONE PER IL COMFORT
Come descritto in precedenza, gli odori possono svolgere un ruolo importante nel comfort e nel benessere. Un altro aspetto del comfort è il comfort termico. La ventilazione può influenzare il comfort termico trasportando aria fresca,
Aria riscaldata, umidificata o essiccata. La turbolenza e la velocità dell'aria causate dalla ventilazione possono influenzare il comfort termico percepito. Elevati tassi di infiltrazione o ricambio d'aria possono creare disagio (Liddament 1996).
Il calcolo dei tassi di ventilazione necessari per il comfort e la salute richiede approcci diversi. La ventilazione per il comfort si basa principalmente sulla riduzione degli odori e sul controllo di temperatura/umidità, mentre per la salute la strategia si basa sulla riduzione delle esposizioni. Una proposta delle linee guida per l'azione concertata (CEC 1992) è quella di calcolare separatamente il tasso di ventilazione necessario per il comfort e la salute. Il tasso di ventilazione più elevato dovrebbe essere utilizzato per la progettazione.
NORME DI VENTILAZIONE ESISTENTI
NORME DI VENTILAZIONE DEGLI STATI UNITI: ASHRAE 62.2
Lo standard 62.2 dell'American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineer (ASHRAE) è lo standard di ventilazione residenziale più ampiamente accettato negli Stati Uniti. L'ASHRAE ha sviluppato lo standard 62.2 "Ventilazione e qualità dell'aria interna accettabile in edifici residenziali bassi" per affrontare le problematiche relative alla qualità dell'aria interna (IAQ) (ASHRAE 2010). L'ASHRAE 62.2 è ora richiesto da alcuni codici edilizi, come il Titolo 24 della California, ed è considerato uno standard di pratica in molti programmi di efficienza energetica e dalle organizzazioni che formano e certificano i tecnici addetti alla progettazione e all'esecuzione di lavori edili. Lo standard specifica un tasso di ventilazione dell'aria esterna complessivo a livello di residenza in funzione della superficie calpestabile (un surrogato delle emissioni dei materiali) e del numero di camere da letto (un surrogato delle emissioni legate agli occupanti) e richiede l'installazione di ventole di scarico per bagni e cucine. Il focus dello standard è generalmente considerato il tasso di ventilazione complessivo. Questa enfasi si basa sull'idea che i rischi negli ambienti interni siano dovuti a fonti di emissione continua e distribuita, come la formaldeide dagli arredi e i bioeffluenti (inclusi gli odori) prodotti dall'uomo. Il livello richiesto di ventilazione meccanica per l'intera abitazione si basava sul miglior giudizio degli esperti del settore, ma non su alcuna analisi delle concentrazioni di inquinanti chimici o su altre problematiche specifiche per la salute.
NORME EUROPEE DI VENTILAZIONE
Esistono diverse norme sulla ventilazione in vari paesi europei. Dimitroulopoulou (2012) fornisce una panoramica delle norme esistenti in formato tabellare per 14 paesi (Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Portogallo, Svezia, Svizzera, Regno Unito), insieme a una descrizione degli studi di modellazione e misurazione condotti in ciascun paese. Tutti i paesi hanno specificato le portate per l'intera casa o per stanze specifiche dell'abitazione. Il flusso d'aria è stato specificato in almeno una norma per i seguenti ambienti: soggiorno, camera da letto, cucina, bagno, WC. La maggior parte delle norme ha specificato il flusso d'aria solo per un sottoinsieme di stanze.
I requisiti di ventilazione variano da paese a paese, con requisiti basati sul numero di persone, sulla superficie calpestabile, sul numero di stanze, sulla tipologia di stanza, sul tipo di unità o su una combinazione di questi input. Brelih e Olli (2011) hanno aggregato gli standard di ventilazione per 16 paesi europei (Bulgaria, Repubblica Ceca, Germania, Finlandia, Francia, Grecia, Ungheria, Italia, Lituania, Paesi Bassi, Norvegia, Polonia, Portogallo, Romania, Slovenia, Regno Unito). Hanno utilizzato un insieme di abitazioni standard per confrontare i tassi di ricambio d'aria (TAE) risultanti calcolati da questi standard. Hanno confrontato i tassi di flusso d'aria richiesti per l'intera casa e la ventilazione per attività lavorativa. I tassi di ventilazione richiesti per l'intera casa variavano da 0,23 a 1,21 ACH, con i valori più alti nei Paesi Bassi e più bassi in Bulgaria.
La portata minima di scarico della cappa variava da 5,6 a 41,7 dm3/s.
I tassi minimi di scarico dei servizi igienici variavano da 4,2 a 15 dm3/s.
Le emissioni minime dai bagni variavano da 4,2 a 21,7 dm3/s.
Sembra esserci un consenso unanime tra la maggior parte degli standard sul fatto che sia necessario un tasso di ventilazione dell'intera casa, con livelli di ventilazione più elevati per le stanze in cui potrebbero svolgersi attività che emettono inquinanti, come cucine e bagni, o dove le persone trascorrono la maggior parte del loro tempo, come soggiorni e camere da letto.
STANDARD NELLA PRATICA
Le nuove costruzioni edilizie sono apparentemente realizzate per soddisfare i requisiti specificati nel paese in cui l'abitazione viene costruita. I dispositivi di ventilazione vengono selezionati in base alle portate richieste. Le portate possono essere influenzate da altri fattori oltre al dispositivo selezionato. La contropressione proveniente dalla ventola collegata a un determinato ventilatore, un'installazione non corretta e filtri intasati possono causare cali delle prestazioni del ventilatore. Attualmente non esiste alcun requisito di messa in servizio né negli standard statunitensi né in quelli europei. La messa in servizio è obbligatoria in Svezia dal 1991. La messa in servizio è il processo di misurazione delle prestazioni effettive dell'edificio per determinare se soddisfano i requisiti (Stratton e Wray 2013). La messa in servizio richiede risorse aggiuntive e può essere considerata economicamente proibitiva. A causa della mancanza di messa in servizio, le portate effettive potrebbero non soddisfare i valori prescritti o di progetto. Stratton et al. (2012) hanno misurato le portate in 15 case in California, Stati Uniti, e hanno scoperto che solo una soddisfaceva completamente lo standard ASHRAE 62.2. Misurazioni effettuate in tutta Europa hanno inoltre indicato che molte abitazioni non rispettano gli standard prescritti (Dimitroulopoulou 2012). La messa in servizio dovrebbe essere potenzialmente aggiunta agli standard esistenti per garantire la conformità delle abitazioni.
Data di pubblicazione: 15 ottobre 2021
