BSI Benessere, igiene e salute dell’utente 5

(1)

5

Benessere, igiene e salute dell’utente

(2)

Figura 5.1: Quadro generale della classe d

Benessere termico degli spazi esterni

•Riduzione degli scambi termici radiativi tra persona e superfici circostanti in periodi di sovrariscaldamento

•Aumento degli scambi termici radiativi in periodi di sottoriscaldamento •Controllo degli effetti del vento dominante invernale

•Controllo degli effetti del vento dominante estivo

Benessere termico degli spazi interni

•Controllo adattativo delle condizioni di comfort termico

Benessere visivo degli spazi esterni •Riduzione degli effetti di disturbo visivi

Benessere visivo degli spazi interni •Illuminazione naturale

Benessere acustico negli spazi esterni

•Protezione degli spazi d'attività esterni da fonti di rumore esterne agli spazi stessi

Benessere acustico negli spazi interni •Protezione degli spazi interni da fonti di rumore •Qualità acustica dell'organismo edilizio

Condizioni di igiene ambientale connesse con le variazioni del campo elettromagnetico da fonti artificiali

•Protezione degli ambienti e degli spazi esterni da variazioni del fondo elettromagnetico prodotto da fonti artificiali

•Impianto elettrico e disposizione degli elettrodomestici, in modo da esporre gli utenti a valori minimi di campo elettromagnetico

Purezza dell'aria interna

•Controllo del ricambio d'aria con ventilazione naturale o meccanica

Condizioni d'igiene ambientale connesse con l'esposizione ad inquinanti dell'aria interna

•Riduzione delle emissioni tossiche / nocive di materiali, elementi e componenti

•Riduzione della concentrazione di radon

Condizioni d'igiene ambientale connesse con l'esposizione ad inquinanti dell'aria esterna

•Controllo dell'inquinamento atmosferico esterno della classe di esigenze BSI.

Benessere termico degli spazi esterni

Riduzione degli scambi termici radiativi tra persona e superfici circostanti in Aumento degli scambi termici radiativi in periodi di sottoriscaldamento Controllo degli effetti del vento dominante invernale

Controllo degli effetti del vento dominante estivo

Benessere termico degli spazi interni

Controllo adattativo delle condizioni di comfort termico

Benessere visivo degli spazi esterni Riduzione degli effetti di disturbo visivi

Benessere visivo degli spazi interni

Benessere acustico negli spazi esterni

Protezione degli spazi d'attività esterni da fonti di rumore esterne agli spazi

Benessere acustico negli spazi interni Protezione degli spazi interni da fonti di rumore Qualità acustica dell'organismo edilizio

Condizioni di igiene ambientale connesse con le variazioni del campo elettromagnetico da fonti artificiali

Protezione degli ambienti e degli spazi esterni da variazioni del fondo elettromagnetico prodotto da fonti artificiali

Impianto elettrico e disposizione degli elettrodomestici, in modo da esporre gli utenti a valori minimi di campo elettromagnetico

Controllo del ricambio d'aria con ventilazione naturale o meccanica

Condizioni d'igiene ambientale connesse con l'esposizione ad inquinanti dell'aria interna

Riduzione delle emissioni tossiche / nocive di materiali, elementi e Riduzione della concentrazione di radon

Condizioni d'igiene ambientale connesse con l'esposizione ad inquinanti dell'aria esterna

(3)

297 Capitolo 5 - Benessere, igiene e salute dell'utente

5.1. B

ENESSERE TERMICO DEGLI SPAZI ESTERNI

E

SIGENZA

:

BSI.1

L'esigenza BSI.1 esprime la necessità di ga-rantire all'utenza un adeguato comfort ter-mico nelle aree esterne fruibili per attività diverse, per lo stazionamento o utilizzabili come spazi di comunicazione. Questa esi-genza, declinata in quattro diversi requisiti, si collega alle esigenze BSI.3 e BSI.5 nel ga-rantire adeguate condizioni per lo svolgi-mento di attività negli spazi esterni in condi-zioni di comfort e sicurezza.

Le aree esterne di pertinenza degli organismi edilizi, così come gli spazi urbani aperti, sono storicamente oggetto di studio nella discipli-na paesaggistica e dell'arredo funziodiscipli-nale allo svolgimento di determinate attività; solo in tempi recenti è stato indagato il livello di comfort che questi spazi possono garantire. L'esigenza di comfort termico negli spazi e-sterni fa riferimento al controllo degli scam-bi radiativi che intervengono tra un indivi-duo e le superfici circostanti e dei flussi d'a-ria nelle aree esterne, secondo strategie progettuali che devono essere necessaria-mente diversificate nella stagione estiva ed in quella invernale e tali da creare un ade-guato microclima.

Tale contesto, o situazione, dovrebbe: - essere scevro da condizioni di

inquina-mento dell'aria;

- presentare condizioni termiche sensi-bilmente differenti entro raggi conte-nuti;

- essere privo di singolarità tali da gene-rare stress termico1.

Le diverse variabili che influiscono sul micro-clima sono così individuate:

- temperatura dell'aria, ossia lo stato termico della massa d'aria in determi-nate condizioni di clima, meteorologi-che, di regime di vento, di presenza di eventuali masse d'acqua ed aree verdi; - radiazione solare, considerata nelle sue

tre componenti diretta, diffusa e

rifles-sa che compongono il campo radiativo di un sito;

- flussi d'aria e loro velocità, capaci di ridurre le differenze di temperatura in diversi punti dello stesso sito e di dissi-pare il calore prodotto dalle persone o emesso dagli edifici;

- umidità relativa, che influenza le condi-zioni di benessere termoigrometrico particolarmente nella stagione estiva2. In un determinato sito, è possibile controlla-re, modulacontrolla-re, al limite escludere le sole va-riabili velocità dei flussi d'aria e radiazione solare.

Un approccio analogo3 individua cinque fat-tori connessi alla definizione di comfort ter-mico negli spazi esterni:

- morfologia del terreno; - presenza di aree verdi; - presenza di bacini d'acqua;

- geometria locale del tessuto urbano; - materiali ed attrezzature. Fattori Parametri ambientali Morfologia del terreno Temperatura dell'aria Presenza di aree verdi Presenza di bacini d’acqua Velocità del vento Geometria

del tessuto urbano

Umidità relativa Materiali

e attrezzature

Tabella 5.1: Fattori e parametri ambien-tali connessi alla definizione di comfort termico degli spazi esterni (fonte Grosso M. ed altri, 2005, pag. 91).

(4)

Tra questi, i materiali superficiali e le attrez-zature all'uopo previste consentono, nel momento progettuale ed operativo, di

modi-ficare opportunamente lo stato locale del microclima riconducendolo a condizioni non interessate da stress termico.

5.1.1. Riduzione di scambi termici radiativi tra persona e superfici circostanti

in periodi di sovrariscaldamento

Requisito BSI.1.1

Si richiede che "le scelte progettuali, relative alla sistemazione degli spazi esterni, [debba-no] essere tali da abbassare la temperatura percepita dall'utente per effetto della ridu-zione degli scambi radiativi tra superfici am-bientali e superficie corporea"4. Il requisito limita l'oggetto di analisi al rapporto che si instaura tra un individuo e le superfici che caratterizzano le aree esterne di un organi-smo edilizio nella stagione estiva, durante la quale è opportuno controllare la radiazione solare e ridurre la temperatura delle superfi-ci esposte5.

5.1.1.1. Riduzione delle temperature

superficiali di oggetti edilizi

5.1.1.1.1. Grandezze significative

Il conferimento di opportune caratteristiche ai materiali di finitura e l'impiego di attrezza-ture adeguate sono soluzioni progettuali che agiscono sul parametro ambientale più con-venientemente modificabile negli spazi e-sterni, la radiazione solare e le modalità del suo accesso agli spazi esterni.

La qualità delle condizioni termiche deriva principalmente dalla temperatura media ra-diante, ossia la temperatura uniforme di un ambiente confinato nel quale un individuo scambierebbe la stessa quantità di calore per irraggiamento che esso effettivamente scambia nell’ambiente non confinato (e quindi a temperatura non uniforme)6. Il ruolo svolto dalle temperature superficiali è di fondamentale importanza per determi-nare il carico radiante di un'area esterna e

quindi la temperatura media radiante, in particolar modo nei contesti poco ventosi. Il controllo della radiazione termica generata dalle superfici comporta quindi la necessità di ridurre la temperatura delle superfici edi-lizie7.

A differenza della vegetazione, i cui apparati fogliari si trovano generalmente ad una temperatura superficiale prossima a quella dell’aria, gli oggetti edilizi riflettono in parte la radiazione solare, in parte la convertono in calore; questa energia, successivamente, viene riemessa secondo modalità dipendenti dalle caratteristiche geometriche e fisiche degli oggetti stessi.

La temperatura superficiale degli oggetti edi-lizi può quindi attestarsi su valori superiori di 30÷35 °C alla temperatura dell’aria; in due spazi aperti in contesto urbano, l'uno espo-sto al sole e l'altro protetto dall'ombreggia-mento della vegetazione, la differenza di temperatura dell’aria si attesta attorno ai 2 °C, mentre è notevole il discomfort percepi-to nella prima situazione a causa del notevo-le incremento della temperatura media ra-diante8.

La quota radiativa riemessa dalle pavimen-tazioni e dalle facciate, intercettata da altri edifici ed oggetti edilizi, permane nei conte-sti urbani, in particolare in quelle configura-zioni denominate canyon urbani. In tali si-tuazioni, in cui è elevato il rapporto tra l'al-tezza di due filari di organismi edilizi che si fronteggiano e la loro distanza misurata se-condo l'asse stradale, la radiazione rimane intrappolata tra facciate contrapposte, così da essere incrementata dalle molteplici ri-flessioni tra gli edifici9.

(5)

Capitolo 5

Ricercando la riduzione delle temperature superficiali dei materiali non vegetali, le proprietà più influenti sono la riflettanza so-lare dei materiali (che agisce sulla radiazione solare, ad alta frequenza) e l’emissività alla radiazione infrarossa.

Le coppie di valori ‘riflettanza solare - assor-banza solare’ e ‘riflettanza all’infrarosso - emissività all’infrarosso’ presentano

ciascu-Figura 5.2: Assorbanza e riflettanza solari (onde corte), emissività e riflettanza infraros lunghe) di diversi materiali impiegati in edilizia (fonte Grosso

Altra caratteristica fisico-tecnica che influen-za il comportamento alla radiazione solare dei materiali superficiali è l'albedo, rapporto tra la radiazione riflessa e radiazione solare totale incidente su una determinata superfi-cie. Poiché la quasi totalità dei materiali im-piegati nell'edilizia sono dotati di un'emissi-vità prossima a 0,9, le differenze di bilancio termico e di temperatura superficiale sono influenzate dall'albedo.

In base alla temperatura superficiale mani-festata, i materiali superficiali si distinguo-no10 in materiali caldi e materiali freddi.

Ricercando la riduzione delle temperature superficiali dei materiali non vegetali, le lare dei materiali (che agisce sulla radiazione lla

na due grandezze di valori complementari all’unità e permettono di individuare quali materiali aumentano rapidamente la tempe-ratura superficiale (come l’asfalto) generan-do radiazione infrarossa, e quali, caratteriz-zati da maggiore riflettanza alla radiazione solare (ad esempio, materiali lapidei e con-glomerati di colore chiaro), rilasciano il calo-re durante la notte.

onde corte), emissività e riflettanza infrarossa (onde materiali impiegati in edilizia (fonte Grosso M. ed altri, 2005, pag. 130).

alla radiazione solare , rapporto

vità prossima a 0,9, le differenze di bilancio termico e di temperatura superficiale sono

I primi tendono ad assorbire una quota maggiore di radiazione solare e sono quindi di colore scuro e a finitura rugosa o scabra. I materiali freddi, al contrario, riflettono la maggior parte della radiazione incidente; inoltre sono caratterizzati da una finitura priva di asperità, fatto che può comportare il rischio di abbagliamento negli spazi e negli edifici circostanti.

Le superfici costituite in marmo, mosaico, pietra presentano le caratteristiche dei ma-teriali freddi, mentre nei mama-teriali caldi si collocano l'asfalto, i ciottoli ed il pavé11.

(6)

Figura 5.3: Valori tipici di albedo dei materiali più frequenti in ambito urbano (fonte Dessì V., 2007, pag. 118).

Figura 5.4: Classificazione dei materiali caldi e freddi (fonte Grosso M. ed altri, La qualità termica degli spazi aperti è quindi

determinata dalle peculiarità degli elementi di confine che delimitano gli spazi stessi, os-sia le pavimentazioni, la volta celeste e le facciate degli edifici prospicienti uno spazio. Per quanto concerne la riduzione degli scambi radiativi tra un individuo e le

superfi-ci superfi-circostanti, oggetto del presente requisito, è da privilegiarsi

di materiali freddi, a col ta diffusività termica contenu

le (entro l'intervallo 40 di fine luglio)

ici di albedo dei materiali più frequenti in ambito urbano (fonte Dessì V.,

: Classificazione dei materiali caldi e freddi (fonte Grosso M. ed altri, 2005, pag. 143). ci circostanti, oggetto del presente requisito,

da privilegiarsi negli spazi aperti l'impiego i materiali freddi, a colore chiaro e di eleva-ta diffusività termica, capaci di mantenere contenuta la propria temperatura superficia-le (entro l'intervallo 40÷45 °C in una giornata di fine luglio).

(7)

L'impiego di materiali freddi rappresenta quindi la soluzione progettuale più opportu-na nella stagione inveropportu-nale, ma è necessario tener conto anche della stagione invernale, in cui gli scambi radiativi devono essere in-crementati (requisito BSI.1.2). Inoltre, l'ado-zione di finiture superficiali di colore chiaro comporta l'insorgere di effetti collaterali quali un più rapido degrado dovuto all'ac-cumulo di sporcizia o un possibile rischio di abbagliamento (condizione frequente nel clima mediterraneo).

5.1.1.1.2. Tecniche per la modifica degli scambi radiativi

La pavimentazione è il limite inferiore di uno spazio aperto e, data la giacitura orizzontale, è l'elemento tecnico che interagisce con la radiazione solare estiva producendo la quota maggiore di scambi termici radiativi. In una zona occupata, sede di attività o destinata al semplice stazionamento, una superficie a temperatura superficiale contenuta consen-te uno scambio radiativo per perdita di calo-re da parte del corpo umano.

La prima linea strategica deve quindi preve-dere l'opportuno trattamento delle superfici esposte alla radiazione solare.

Negli spazi aperti irradiati senza alcuna mo-dulazione durante il giorno, l'innalzamento della temperatura può essere impedito con il raffrescamento notturno oppure

attraver-so l'impiego dell'acqua. La principale pecu-liarità da conferire alla pavimentazione è il colore chiaro, così da contenere la quota di radiazione assorbita; in queste condizioni, cresce la quota di radiazione riflessa, per cui sarà necessario proteggere lo spazio di sta-zionamento o di transito con schermature o elementi in materiale a basso coefficiente di riflessione, posti laddove sia possibile opera-re una strategia di raffopera-rescamento diurno per effetto, ad esempio, dei flussi d'aria. L'impiego di specchi e giochi d’acqua è giu-stificato dalla proprietà dell’acqua di mante-nere la propria temperatura superficiale in-feriore a quella dell’aria e, soprattutto, a quella degli altri materiali. Il coefficiente di riflessione di uno specchio d'acqua si man-tiene entro il 3% nelle ore di massima insola-zione estiva, mentre la quota assorbita viene dissipata nelle ore notturne grazie all'elevata inerzia termica del mezzo.

Il raffrescamento evaporativo risulta accen-tuato con l’adozione di giochi d’acqua, in particolar modo con getti nebulizzanti che aumentano di due ordini di grandezza la su-perficie di contatto aria-acqua.

Complessivamente si può stimare in 15 °C la differenza di temperatura tra l'acqua e l'aria circostante in presenza di getti evaporativi, ed in 6 °C la differenza in presenza di uno specchio d'acqua artificiale privo di giochi d'acqua12.

Figura 5.5: Funzionamento dei pavimenti freddi ad acqua. Soluzione per pavimentazione porosa - a sinistra - e non porosa - a destra (fonte: Grosso M. ed altri, 2005, pag. 146).

(8)

La tecnica dei cosiddetti 'pavimenti freddi' si basa sulla possibilità di incrementare lo scambio di energia per conduzione verso l'interno della pavimentazione stessa e au-mentando l'evaporazione dell'acqua in su-perficie. La soluzione più semplice, per a-spersione, prevede la copertura della pavi-mentazione con un velo d'acqua, grazie ad un vero e proprio sistema idraulico costituito da bocchette per l'erogazione dei getti d'ac-qua e da riprese volte a garantire la continui-tà del ciclo idrico.

Le soluzioni tecnologiche di pavimento fred-do si distinguono in porose e non porose. I pavimenti porosi si basano sulla risalita ca-pillare dell'acqua nello strato di finitura della pavimentazione; nelle soluzioni non porose la riduzione della temperatura superficiale è invece affidata alla sola conduzione del calo-re verso l'interno della pavimentazione, pos-sibile con lo stoccaggio dell'energia nell'ac-qua presente nel pavimento.

Tipologia di pavimentazione Temperatura al sole all'ombra Tradizionale colore scuro 50 35 Fredda porosa 32 25 Fredda non porosa 40 28

Tabella 5.2: Tabella riassuntiva delle prestazioni raggiungibili da pavimenti tradizionali e freddi, porosi e non porosi, posti al sole ed ombreggiati (fonte Dessì V., 2007, pag. 149).

Questa sostanziale differenza comporta un innalzamento della prestazione delle solu-zioni porose rispetto a quelle non porose, in quanto sfrutta più proficuamente le proprie-tà mitigatrici dell'acqua, e non la sua sola inerzia termica.

5.1.1.2. Protezione degli spazi aperti

dalla radiazione solare

Si è visto come le strategie di mitigazione dello stato termico nelle aree esterne devo-no prevedere una gestione dinamica delle attrezzature, al variare della stagione e nel corso della stessa giornata. In questo ambito rientra la seconda principale strategia di controllo della temperatura media radiante, ossia la regolazione dell'irraggiamento inci-dente su una superficie.

La radiazione solare si considera distinguen-done tre componenti che comportano il ca-rico radiante totale:

- radiazione diretta;

- radiazione diffusa del cielo;

- radiazione riflessa dalle superfici circo-stanti13.

Per i climi temperati, il contributo della componente diffusa è secondario, in quanto la sua intensità specifica è bassa: il principale problema è quindi il trattamento della radia-zione diretta. L’esclusione della radiaradia-zione diretta dall’area oggetto di studio deve av-venire attraverso la predisposizione di si-stemi schermanti o filtranti14. È così possibile mitigare l’effetto estivo della radiazione di-retta e, eventualmente, di una parte delle quote diffusa e diretta, permettendo però pieno accesso al sole nella stagione inverna-le ricorrendo a opportuni sistemi mobili15. Si possono distinguere sistemi schermanti costituiti da elementi tecnici (una scherma-tura espressamente volta ad assolvere que-sta funzione) o ad un elemento architettoni-co (un aggetto, un porticato, etc.).

Poiché le superfici principalmente oggetto di surriscaldamento estivo hanno giacitura o-rizzontale, la protezione dalla radiazione so-lare avviene per mezzo di coperture caratte-rizzate da quattro principali scambi energe-tici radiativi:

- trasmissione di una quota di radiazione solare attraverso la copertura e di qui al suolo, in base al coefficiente di tra-smissione del materiale costituente la copertura stessa (valore nullo per ma-teriali opachi);

(9)

- assorbimento di una quota di radiazio-ne solare da parte della copertura, se-condo il coefficiente del materiale, che vede così incrementata la propria tem-peratura superficiale;

- successiva riemissione in onda lunga di parte della radiazione solare verso la volta celeste e verso il suolo;

- scambio di calore per convezione tra la copertura e l'aria che la circonda. Ad esclusione della quota di radiazione tra-smessa, i flussi energetici tendono ad innal-zare la temperatura della copertura e, con-seguentemente, a creare le condizioni per un discomfort termico nello spazio sotto-stante.

Figura 5.6: Tipologia di flussi radiativi che interessano una copertura per spazi aperti (fonte Dessì V., 2007, pag. 133).

L'efficienza di una copertura dipende dalle caratteristiche proprie di forma, comporta-mento alla trasmissione della radiazione so-lare, colore e texture (continuità / disconti-nuità del materiale costituente). Per la rego-lazione dell’accesso della radiazione solare alle aree esterne dell’organismo edilizio, si distinguono quattro categorie di copertura. Le coperture continue, realizzate sovente in materiale tessile, possono essere semplici, in quanto realizzate in un singolo strato mate-riale, oppure doppie, qualora caratterizzate da due strati materiali entro i quali si crea un’intercapedine d’aria in movimento; per entrambe le tipologie sono prevalentemente impiegati materiali tessili non opachi, che trasmettono una quota di radiazione solare al suolo.

Le coperture continue singole devono assi-curare che la maggior parte della radiazione incidente sia riflessa verso la volta celeste, e devono essere quindi dotate di un colore molto chiaro. Tali soluzioni sono decisamen-te sensibili all'accumulo di sporcizia che, scu-rendo la superficie superiore della

copertu-ra, porta ad un incremento del coefficiente di assorbimento della copertura stessa. Nelle coperture di colore medio, con albedo me-dia pari a 0,50, è opportuno prevedere un foro di evacuazione dell'aria calda accumula-ta nello spazio sottosaccumula-tante16.

Il corretto funzionamento delle coperture doppie dipende invece dall'inclinazione della giacitura della copertura stessa, così da permettere la ventilazione dell'intercapedi-ne e la fuoriuscita dell'aria calda attraverso fori di aerazione posti in sommità.

Le coperture discontinue sono costituite da elementi opachi discreti che, posizionati op-portunamente, proteggono dalla radiazione solare diretta senza coprire uniformemente tutta l’area e quindi permettendo l’accesso visivo ad una porzione del cielo. La presta-zione di tali coperture dipende dalle caratte-ristiche dell’elemento base:

- dimensioni e caratteristiche del mate-riale costituente;

- passo tra i moduli;

- inclinazione rispetto al piano orizzonta-le.

(10)

Figura 5.7: Copertura discontinua di una via pedonale urbana a Màlaga, Spagna. Le coperture discontinue non sono

interes-sate da fenomeni di accumulo di aria calda nello spazio sottostante, in quanto l'aria può liberamente muoversi verso l'alto. Per tale categoria di coperture dovrebbe essere evi-tato l'impiego di materiali riflettenti, che po-trebbero convogliare la radiazione solare verso la zona da proteggere, e generare così abbagliamento.

Morfologicamente, le coperture vegetali possono essere definite come combinazione di minuscole coperture multiple nelle quali le lame coincidono con le foglie17: gli strati inferiori risultano ombreggiati da quelli su-periori e raffrescati dal processo di evapo-traspirazione. Il comportamento schermante delle coperture verdi risulta variabile in fun-zione dell’essenza e della sua età, dalle con-dizioni ambientali e soprattutto dal regime idrico. Il coefficiente di assorbimento di una copertura vegetale si attesta mediamente al 50%, ma non ne comporta sensibili

incre-menti della temperatura superficiale, la radiazione alimenta i processi di evapotr spirazione e fotosintesi.

Un'evoluzione dei sistemi fin qui delineati, costituiti da materiai tradizionali quali legno, metallo, tessili, è rappresentata dalle cope ture a membrana

elevate prestazioni termiche e luminose. no realizzate in un materiale

mente poliestere o fibra di vetro, e success vamente rivestite in

stere, o in PTFE anche come Teflon®)

vetro; il PTFE è un tessuto traspirante che non risente dell'azi

per cui ben si applica alle coperture retrattili. I sistemi a membrana sono particolarmente funzionali perché dotati di un basso coeff ciente di trasmissione (che fornisce un buon livello di ombreggiamento

coeffic zione

: Copertura discontinua di una via pedonale urbana a Màlaga, Spagna.

menti della temperatura superficiale, poiché la radiazione alimenta i processi di evapotra-spirazione e fotosintesi.

Un'evoluzione dei sistemi fin qui delineati, costituiti da materiai tradizionali quali legno, metallo, tessili, è rappresentata dalle coper-ture a membrana tessile, che manifestano elevate prestazioni termiche e luminose. So-no realizzate in un materiale base, tipica-mente poliestere o fibra di vetro, e successi-vamente rivestite in PVC, nel caso del polie-stere, o in PTFE (politetrafluoroetilene, noto anche come Teflon®) per tessuti in fibra di tro; il PTFE è un tessuto traspirante che non risente dell'azione di piegatura, ragione per cui ben si applica alle coperture retrattili. sistemi a membrana sono particolarmente funzionali perché dotati di un basso coeffi-ciente di trasmissione (che fornisce un buon livello di ombreggiamento) e di un ridotto coefficiente di assorbimento (per la preven-zione il surriscaldamento superficiale).

(11)

Capitolo 5 Tipologie di materiali Radiazione solare assorbita [%] Vegetale 80÷100 Tessile chiaro 10÷20 Polimero rigido 10÷15 Opaco 20÷70 Fibra di vetro/PTFE 11÷19

Tabella 5.3: Confronto delle prestazioni offerte da differenti materiali costituenti i sistemi di c pertura, in termini di quote di radiazione solare assorbita, trasmessa e rifles

2007, pag. 135).

Tabella 5.4: Specchio riassuntivo delle strategie attuabili per escludere o controllare l'accesso de la radiazione solare agli spazi aperti al fine di ridurre l'incremento della temperatura superficiale nella stagione estiva.

Per quanto concerne la radiazione riflessa, essa può costituire un fattore di discomfort in prossimità del perimetro dell'area ester-na, esposto all'energia radiante a bassa

fre-• i materiali opachi surriscaldamento (ad • richiedono un'attenta • se ventilate, prevengono

• consentono la vista di parte della volta celeste

• risentono in modo trascurabile degli effetti della sporcizia • gli spazi sottesi non sono fruibili in condizioni di maltempo

• offrono le migliori

assorbimento della radiazione • comportano vantaggi

Coperture a membrana

• Ventilazione naturale dei vuoti sanitari

• Predisposizione di un impianto di drenaggio nella chiusura

inferiore

Radiazione solare trasmessa [%] Radiazione solare riflessa [%] 0÷20 0 25 55÷65 13 72÷77 0 30÷80 4÷17 72÷77

offerte da differenti materiali costituenti i sistemi di co-uote di radiazione solare assorbita, trasmessa e riflessa (fonte V. Dessì,

: Specchio riassuntivo delle strategie attuabili per escludere o controllare l'accesso del-radiazione solare agli spazi aperti al fine di ridurre l'incremento della temperatura superficiale

, essa può costituire un fattore di discomfort

quenza proveniente dalle superfici circostan-ti. Il perimetro può essere efficacemente protetto con l'interposizione di una barriera fisica verticale, come un’essenza arborea.

Coperture continue

necessitano della prevenzione dal possibile (ad esempio con l'impiego di colori chiari) un'attenta manutenzione e una pulizia periodica

prevengono la formazione di un layer di aria calda

Coperture discontinue

consentono la vista di parte della volta celeste

risentono in modo trascurabile degli effetti della sporcizia gli spazi sottesi non sono fruibili in condizioni di maltempo

Coperture vegetali

migliori prestazioni in termini di trasmissione e radiazione solare

vantaggi in comfort acustico e qualità dell'aria

Coperture a membrana

Ventilazione naturale dei vuoti sanitari

(12)

5.1.2. Aumento degli scambi termici radiativi in periodi di sottoriscaldamento

Requisito BSI.1.2

Il requisito, strettamente correlato all'analo-go requisito BSI.1.1, prevede che "le scelte progettuali relative alla sistemazione degli spazi esterni devono essere tali da innalzare la temperatura percepita dall'utente per ef-fetto dell'aumento degli scambi radiativi tra superfici ambientali e superficie corporea"18. L'oggetto del requisito è quindi nuovamente il rapporto tra l'individuo (fruitore dello spa-zio aperto) e le superfici che delimitano tale spazio nella stagione invernale.

Al fine di incrementare gli scambi radiativi, è opportuno:

- scegliere materiali superficiali caratte-rizzati da un elevato coefficiente di as-sorbimento e, conseguentemente, da una ridotta albedo;

- privilegiare materiali dotati di elevata inerzia termica, in modo tale che le su-perfici esposte alla radiazione solare accumulino il calore per rilasciarlo suc-cessivamente, a sole calato;

- consentire il pieno accesso della radia-zione solare allo spazio aperto, così da innescare i processi radiativi ad onda lunga.

Così come il requisito BSI.1.1 ben si addice a situazioni climatiche caratterizzate da estati calde, torride, e da inverni moderati, così le soluzioni tecnologiche per l'incremento degli scambi radiativi trovano applicazione in siti dal clima rigido in inverno e fresco in estate.

Più problematica è la valutazione della stra-tegia da perseguire qualora ad inverni rigidi si susseguano estati calde.

Non è infatti possibile corrispondere positi-vamente ad entrambi i requisiti BSI.1.1 e BSI.1.2 impiegando soluzioni tecnologiche 'tradizionali', legate cioè alle ben note carat-teristiche fisico-tecniche dei tradizionali ma-teriali edili.

Due linee strategiche sono quindi esplicitabi-li per la positiva corresponsione ad entrambi i requisiti nell'arco dell'anno:

1. prevedere soluzioni innovative, ben rappresentate dai pavimenti raffrescati ad acqua. Nella stagione invernale la pavimentazione assume una configura-zione tradizionale per sola inerzia ter-mica, in virtù di un'opportuna colora-zione superficiale scura; d'estate, la cir-colazione della portata d'acqua consen-te l'asportazione dei carichi consen-termici; 2. predisporre schermi mobili per

l'om-breggiamento degli spazi esterni, o per-lomeno di quegli spazi potenzialmente interessati da un incremento non tolle-rabile della temperatura superficiale. La seconda soluzione, in particolare, costi-tuisce un'ottimale premessa alla fruibilità degli spazi esterni nel corso dell'intero anno e, rispetto alla prima, presenta costi senz'al-tro inferiori, sia per l'iniziale approntamento che per la manutenzione periodica.

5.1.3. Controllo degli effetti del vento dominante invernale

Requisito BSI.1.3

Il requisito si riferisce al processo di indivi-duazione di "scelte progettuali, relative alla sistemazione degli spazi esterni, [che con-sentano] il controllo degli scambi convettivi determinati dal flusso del vento sulla super-ficie corporea, al fine di una loro riduzione e

del conseguente aumento della temperatura percepita"19.

Il requisito richiede quindi che negli spazi esterni sia possibile interagire positivamente con i flussi d'aria che si instaurano nella sta-gione invernale, garantendo adeguata

(13)

pro-307 Capitolo 5 - Benessere, igiene e salute dell'utente

tezione agli spazi aperti fruibili dall'utenza per lo svolgimento di attività o per il sempli-ce stazionamento. Il requisito si connette al successivo, BSI.1.4, che richiede l'esame de-gli effetti del vento dominante estivo. Nella maggior parte delle situazioni climati-che, il vento invernale è considerato un fat-tore negativo per le condizioni di comfort termico negli spazi esterni, al contrario dei movimenti d'aria nella stagione estiva, che comportano un beneficio. La strategia pro-gettuale risulta quindi semplificata in quei climi più estremi, in cui è possibile trascurare l'effetto del vento invernale, o estivo20. È condizione diffusa nella maggior parte dei siti che il vento più frequente21 vari significa-tivamente la propria direzione nel corso del-le stagioni, presentandone una ricorrente per la stagione invernale ed una per l'estate. Questo assunto permette di valutare com-piutamente una strategia per il controllo del vento invernale senza che questa infici il controllo relativo alla stagione estiva. Nella stagione invernale il principale propo-sito è ridurre l'accesso del vento agli spazi aperti di pertinenza dell'organismo edilizio. Il regime di vento del sito è determinato es-senzialmente dalla morfologia del terreno e dagli ostacoli presenti nell'area. Se un flusso d’aria incide su di una superficie posta orto-gonalmente alla sua direzione di propaga-zione, si instaura una depressione sottoven-to all’ostacolo, con la formazione di una scia, ossia di una porzione di flusso perturbata a valle dell’ostacolo; all’esterno di questa scia il flusso è indisturbato ed ha velocità pari a quella del flusso a monte dell'ostacolo, men-tre si manifestano delle turbolenze nella fa-scia di transizione.

In contesti poco urbanizzati, caratterizzati da organismi edilizi di altezza contenuta entro due piani ed isolati, le scie generate da osta-coli diversi non interferiscono e si sviluppano compiutamente; in contesti urbanizzati, nei quali l'altezza di alcuni edifici supera i 10 ml sul livello del suolo, le scie di vento non si possono sviluppare completamente, gene-rando un incremento della turbolenza com-plessiva. Per localizzazioni a forte densità

edificatoria, il regime di vento può essere definito psuedo-laminare, con formazione di vortici negli interstizi tra edifici vicini22. Si possono definire protetti gli spazi che si trovano immediatamente a valle di un osta-colo, rispetto alla direzione in cui spira il vento: qui si crea una zona di flusso turbo-lento con un nucleo calmo, con notevole ri-duzione della velocità del vento rispetto alla velocità di regime di flusso indisturbato. La forma e l'estensione di queste zone calme dipendono:

- dall'angolo di incidenza del vento sull'ostacolo;

- dalla permeabilità all'aria dello scher-mo;

- dalle dimensioni dell'ostacolo rispetto all'area da proteggere e dalla distanza tra l'area stessa e lo schermo.

I venti provenienti da nord sono comune-mente i più freddi e quindi rendono necessa-ria la predisposizione di un sistema di prote-zione per garantire la teorica fruiprote-zione dello spazio esterno nella stagione invernale, compatibilmente con altre esigenze, e l'indi-retto contenimento le perdite di calore per infiltrazione negli ambienti confinati.

La riduzione dell'azione del vento invernale su uno spazio aperto può avvenire interve-nendo su fattori morfologici dell'area che modificano i parametri portata e velocità del vento:

- la portata di flusso d'aria fredda può essere deviata al di fuori dello spazio aperto mediante opportuni schermi; - la velocità del flusso d'aria è contenuta

con l'introduzione di opportuni ele-menti schermanti che auele-mentino la turbolenza del flusso stesso o interven-gano per attrito sulla massa d'aria in movimento.

La deviazione del flusso d'aria e l'incremento della turbolenza complessiva del flusso competono a schermi solidi; la riduzione del-la velocità per attrito avviene per mezzo di schermi porosi. L'impiego di uno schermo pieno per la protezione dai flussi d'aria inde-siderati comporta, rispetto ad uno schermo ad elevata permeabilità:

(14)

- la massima riduzione della velocità del vento a valle dello schermo;

- la minima dimensione della zona d'om-bra di vento23 nella direzione del flusso d'aria.

La velocità residua rispetto al flusso ind sturbato e la dimensione della zona ripara aumentano proporzionalmente all'aument re della permeabilità all'aria dello schermo, quale un

Figura 5.8: Andamento trasversale della velocità relativa del vento [%] al

della barriera vegetale. I valori numerici sull'asse delle ascisse è il fattore moltiplicativo rispetto all'altezza della barriera, misurata in metri (fonte Grosso M. ed altri,

La forma e la disposizione degli organismi edilizi induce severe variazioni del regime ventoso negli spazi aperti di pertinenza. L'ef-fetto dell'ambiente costruito può comporta-re un significativo peggioramento delle con-dizioni termiche invernali, ed un conseguen-te ridotto impiego degli spazi esconseguen-terni conseguen- teori-camente fruibili.

Ad esempio, l'interruzione di una barriera frangivento induce incrementi di velocità per effetto Venturi; sono quindi da evitarsi stret-toie in prossimità degli spazi esterni fruibili nella direzione in cui spira il vento invernale. La condizione riferibile all'effetto Venturi si verifica altresì negli edifici sorretti al piano terra da colonne o pilotis che presentano ampi passaggi per il convogliamento dei flussi d'aria: il vento si incanala rasente il suolo, incrementando la propria velocità.

Organismi edilizi possono, in

flusso indisturbato in quota, al di sopra delle quote degli edifici circostanti, deflettere le correnti d'aria verso il terreno e rendere così La velocità residua rispetto al flusso indi-sturbato e la dimensione della zona riparata aumentano proporzionalmente all'aumenta-re della permeabilità all'aria dello schermo, quale un filare di alberi.

della velocità relativa del vento [%] al variare della densità della barriera vegetale. I valori numerici sull'asse delle ascisse è il fattore moltiplicativo rispetto

Grosso M. ed altri, 2005, pag. 38).

Figura 5.9: Aumento della velocità del vento alle estremità e negli interstizi de-gli ostacoli (fonte Lechner N., 2001, pag. 302).

Organismi edilizi a forte sviluppo verticale, possono, in alcun situazioni, interrompere il flusso indisturbato in quota, al di sopra delle quote degli edifici circostanti, deflettere le correnti d'aria verso il terreno e rendere così

(15)

Capitolo 5

problematica la fruizione degli spazi esterni. In questo caso, un allargamento della forma planimetrica dell'organismo ai livelli inferiori o la predisposizione di una copertura per la protezione delle aree esterne mantengono ad una quota superiore la corrente circolare secondaria e preserva così gli spazi esterni.

Figura 5.10: Predisposizione di un volu-me aggiuntivo per la riduzione dell'effetto della corrente d'aria secondaria, indotta da un edificio sviluppato in altezza, sulle aree esterne fruibili (fonte Lechner N., 2001, pag. 303).

Figura 5.11: Dimensioni della zona d'ombra del vento al variare della larghezza e della profond tà di una barriera artificiale, non porosa (fonte

problematica la fruizione degli spazi esterni. llargamento della forma o la predisposizione di una copertura per la ad una quota superiore la corrente circolare

Variando le tre dimensioni delle barriere artificiali, non porose, si riscontra che: - incrementando la profondità, secondo

una direzione parallela a quella in cui spira il vento, non si ha un sensibile aumento dell'area protetta;

- aumentando la larghezza della barriera si manifesta un leggero allungamento della zona di calme di vento, e con essa della dimensione protetta dell'area; - l'incremento dell'altezza della barriera

frangivento, compatibilmente con le necessità di sicurezza statica dell'opera e di libera visione del contesto, fornisce i risultati più apprezzabili di protezione dello spazio esterno.

Al fine di godere appieno dei benefici di una barriera frangivento, la larghezza della barriera schermante dovrebbe essere ben superiore alla sua stessa altezza.

: Dimensioni della zona d'ombra del vento al variare della larghezza e della profondi-tà di una barriera artificiale, non porosa (fonte Rogora A., 2003, pag. 76).

(16)

5.1.4. Controllo degli effetti del vento dominante estivo

Requisito BSI.1.4

Il requisito si riferisce a quelle "scelte pro-gettuali, relative alla sistemazione degli spazi esterni, [che permettono] il controllo degli scambi convettivi determinati dal flusso del vento sulla superficie corporea, al fine di non diminuirne la portata per un abbassamento della temperatura percepita"24.

Il requisito richiede quindi che negli spazi esterni sia possibile fruire di quei flussi d'aria tipici della stagione estiva e responsabili di una efficace ventilazione naturale.

In relazione al requisito BSI.1.3, è frequen-temente possibile applicare efficacemente, e separatamente, le strategie per il controllo dei flussi energetici scambiati per convezio-ne convezio-nelle stagioni invernale ed estiva.

In quest'ultimo periodo dell'anno devono essere sfruttate le correnti d'aria che per-mettono, per ventilazione trasversale di a-sportare parte del calore dalle aree esterne

di pertinenz

sente nell'aria calda ferma o irradiato da s perficie esposte al sole,

gie enunciate per la stagione invernale. Le essenze arboree

d'a dell'edi

cace con l'impiego

la forma compatta e poco slanciata, che d viano le correnti d'aria a livello del terreno.

Figura 5.13: Applicazione di alcune strategie per il controllo climatico nelle aree esterne pertine ti ad un organismo edilizio isolato in un contesto climatico temperato

lare la predisposizione di essenze arboree sempreverdi a protezione libero accesso garantito alla radiazione solare sul fronte sud e la pre

duche, ad alto fusto, sui lati est ed ovest, così da permettere l'accesso ed il passaggio delle brezze estive attraverso le aree esterne. La soluzione può essere opportunamente modificata qualora il vento invernale provenga da una direzione diversa dal nord

.1.4. Controllo degli effetti del vento dominante estivo

di pertinenza di un organismo edilizio, pre-sente nell'aria calda ferma o irradiato da su-perficie esposte al sole, invertendo le strate-gie enunciate per la stagione invernale. Le essenze arboree possono deviare i flussi d'aria evitandone la dispersione ai lati dell'edificio. Questo convogliamento è effi-cace con l'impiego di essenze arbustive, dal-la forma compatta e poco sdal-lanciata, che de-viano le correnti d'aria a livello del terreno.

Figura 5.12: Incanalamento dei flussi d'aria verso le aree da raffrescare (fonte Lechner N., 2001, pag. 305).

: Applicazione di alcune strategie per il controllo climatico nelle aree esterne pertinen-in un contesto climatico temperato. Si evidenziano pertinen-in partico-lare la predisposizione di essenze arboree sempreverdi a protezione del fronte nord dell'edificio, il libero accesso garantito alla radiazione solare sul fronte sud e la presenza di essenze arboree

ca-ad alto fusto, sui lati est ed ovest, così da permettere l'accesso ed il passaggio delle brezze può essere opportunamente modificata qualora il a direzione diversa dal nord (fonte Lechner N., 2001, pag. 316).

(17)

Capitolo 5

Figura 5.14: Specchio riassuntivo delle strategie per il controllo dei flussi energetici per convezi ne nelle aree esterne.

5.2. B

ENESSERE TERMICO DEGLI SPAZI

E

SIGENZA

:

BSI.2

L'esigenza BSI.2, declinata in un unico requi-sito, esprime la necessità di garantire all'u-tenza il comfort termico negli ambienti con-finati, adatto allo svolgimento delle attività previste. L'esigenza si collega alle successive BSI.4 e BSI.6 inerenti il comfort visivo ed il comfort acustico negli ambienti interni. Già con la direttiva 2002/91/CE si richiedeva che i requisiti minimi di rendimento energe-tico dovessero tener conto delle condizioni generali del clima degli ambienti interni allo scopo di evitare possibili effetti negativi25. Sulla base del lavoro sviluppato dal gruppo CEN/BT/WG 173 "Energy Performance of

Buildings Project Group" sono state estese

circa 40 norme europee, che stabiliscono metodologie di calcolo inerenti il rendimen-to energetico negli organismi edilizi ed il comfort degli ambienti indoor. In particolare è decisivo l'apporto fornito dalla norma EN 15251:2008 inerente i livelli di comfort stes-so relativamente alla qualità dell'aria, allo stato termico, all'illuminazione ed all'acusti-ca26. •protezione con opportune •impiego superficie •impiego riduzione •riduzione incanalamento STAGIONE INVERNALE •massimo attività •incanalamento stesse al •impiego schermare STAGIONE ESTIVA 311 Capitolo 5 - Benessere, igiene e salute dell'utente

: Specchio riassuntivo delle strategie per il controllo dei flussi energetici per

convezio-LI SPAZI INTERNI

finati, adatto allo svolgimento delle attività collega alle successive BSI.4 e BSI.6 inerenti il comfort visivo ed il Già con la direttiva 2002/91/CE si richiedeva tener conto delle condizioni el clima degli ambienti interni allo Sulla base del lavoro sviluppato dal gruppo

Energy Performance of

stese circa 40 norme europee, che stabiliscono to energetico negli organismi edilizi ed il In particolare è decisivo l'apporto fornito dalla norma EN llo

Relativamente al benessere ed alla salubrità degli ambienti confinati, la norma UNI EN 15251:2008 definisce quattro categorie: 1. alto livello di aspettativa, adeguato a

spazi occupati da utenze sensibili e con particolari necessità, quali disabili ed anziani;

2. medio livello di aspettativa, da garanti-re in interventi di nuova costruzione e di ristrutturazione;

3. livello accettabile, o moderato, di a-spettativa, riferibile ad organismi edilizi esistenti;

4. livello inferiore al minimo accettabile, applicabile solo per alcuni periodi dell'anno.

Il benessere termico è definito a partire dalle sensazioni termiche degli individui, ed è quindi legato alla termoregolazione del cor-po umano.

Per la sopravvivenza dell'individuo, è neces-sario che il corpo umano sia in equilibrio con l'ambiente in cui si trova, vale dire che l'e-nergia scambiata con l'ambiente deve essere protezione degli spazi aperti soggetti al vento invernale

opportune barriere frangivento

impiego di barriere vegetali per l'incremento della superficie protetta

impiego di barriere non permeabili per la massima riduzione della velocità del vento

riduzione della velocità del vento evitando situazioni di incanalamento negli spazi aperti

massimo accesso al vento estivo negli spazi esterni di incanalamento delle brezze e ridotta dispersione delle

al di fuori delle aree da ventilare

impiego di essenze vegetali compatibili con la necessità di schermare le aree stesse

(18)

pari all'energia prodotta dal metabolismo; la stazionarietà della temperatura corporea che porta alla confortevole sensazione di equilibrio si definisce omotermia e può esse-re espesse-ressa attraverso il bilancio:

(

M−W

)

−E−C_resp−

(

R+C

)

=ΔQ

( 5.1 ) nel quale compaiono i seguenti contributi: - l'energia interna metabolica M,

funzio-ne dell'attività svolta dall'individuo, normalmente riferito all'unità di super-ficie corporea.

- il lavoro meccanico W svolto dall'indi-viduo;

- gli scambi termici per evaporazione E, correlabili ai contributi di traspirazione (diffusione del vapore acqueo) e sudo-razione. I due diversi contributi dipen-dono dalla temperatura dell'epidermi-de, da temperatura, pressione ed umi-dità dell'aria indoor, dalla velocità dell'aria stessa e dalla permeabilità al vapore dell'abbigliamento per quanto concerne la sudorazione;

- gli scambi convettivi legati alla respira-zione Cresp;

- gli scambi termici per irraggiamento R e per convezione C. Lo scambio termico per irraggiamento dipende dalla resi-stenza termica offerta dal vestiario, dalla temperatura dello stesso, infine dalla temperatura media radiante delle superfici che costituiscono il perimetro dell'ambiente.

Il termine a secondo membro, ΔQ, è il calore accumulato. Se la condizione di comfort de-ve annullare (o rendere trascurabile) tale valore, è necessario che eventuali contributi che squilibrino il bilancio (5.1) debbano es-sere ripresi e contenuti da un opportuno si-stema di condizionamento.

Il comfort in un ambiente confinato può es-sere descritto individuando alcune variabili che influenzano le condizioni di benessere, distinguendole per fattori legati all'individuo e fattori ambientali, tipici dello spazio confi-nato.

Complessivamente i fattori da valutare per la determinazione del livello di qualità

dell'am-biente termico negli spazi confinati sono es-senzialmente sei. I primi quattro sono fattori ambientali:

- la temperatura dell'aria nell'ambiente confinato ta; questo parametro

influi-sce direttamente sulla sensazione di benessere termico poiché regola lo scambio termico per convezione; - la temperatura media radiante delle

superfici che delimitano l'ambiente tmr:

costituisce una semplificazione per l'in-dividuazione gli scambi termici per ir-raggiamento;

- la velocità va assunta dall'aria

all'inter-no dell'ambiente ed in prossimità degli occupanti;

- l'umidità relativa UR nell'aria ambiente,

che determina gli scambi di vapore ac-queo tra l'individuo e l'ambiente. All'individuo sono invece riferibili:

- il tasso metabolico M, ossia la potenza termica generata dagli occupanti e quindi dipendente dall'attività svolta; si impiega un'unità di misura incoerente, il met, corrispondente a 58,2 W/m2, che equivale all'attività di una persona di media corporatura seduta, in quiete. Tale contributo stima il calore emanato da un individuo; se il tasso metabolico è superiore a 2 met, è opportuno pre-vedere una riduzione della temperatu-ra indoor così da agevolare la dissipa-zione di calore;

- la resistenza termica dell'abbigliamento ICL dell'utenza. Anche in questo caso è

stata introdotta una unità di misura in-coerente, il clo, pari ad una resistenza termica di 0,155 m2K/W. Tale valore è tipico di un abbigliamento leggero che copra interamente la superficie corpo-rea; seppure siano presenti alcune dif-ferenze non trascurabili tra l'abbiglia-mento maschile e femminile, la resi-stenza termica di un tipico abbiglia-mento estivo è pari a 0,5 clo, in inverno invece l'aggiunta di un cappotto al ri-corrente abbigliamento può portare ad una resistenza termica complessiva di 2 clo.

(19)

Tabella 5.5: Tasso metabolico sviluppato da alcune attività (fonte UNI 7730: 1997, App. A). Come detto, la condizione di comfort

termi-co si manifesta quando l'individuo esprime un giudizio di soddisfazione, ossia di neutra-lità termica, nei confronti dell'ambiente. Se dunque una possibile equazione del benes-sere può esbenes-sere espressa come

(

, , , , , , ,

)

=0 =fMI t v t t E

comf CL a aφa mr dress ( 5.2 )

si evidenzia che la funzione "comf" può essre azzerata secondo approcci diversi, ad e-sempio controllando alcuni parametri e mantenendo immutati altri.

Si è così introdotta una scala di voti da asse-gnare ad un ambiente confinato, compresa entro l'intervallo [-3;+3]. Tale indice, deno-minato PMV (Predicted Mean Vote), è otte-nibile per via sperimentale secondo indica-tori statistici. Sensazione dell'individuo Indice PMV molto freddo -3 freddo -2 leggermente freddo -1 neutro / benessere termico 0 leggermente caldo +1

caldo +2

molto caldo +3

Tabella 5.6: Scala delle condizioni di be-nessere in base all'indice PMV.

Un ambiente è giudicato accettabile quando la percentuale prevista di utenti insoddisfat-ti, valutabile con l'indice PPD (Predicted

Per-centage of Dissatisfied) è inferiore al 10%; a

questa percentuale corrisponde un valore assoluto di PMV inferiore a 0,5 [27].

Figura 5.15: Relazione tra il PMV (in a-scissa) ed il PPD (in ordinata) (fonte UNI 7730:1997, par. 4).

Poiché gli scambi radiativi dipendono dalla temperatura superficiale delle pareti, e gli scambi convettivi dalla temperatura dell'aria indoor, per la determinazione delle condi-zioni di benessere si impiega la temperatura operativa, dipendente dalla temperatura dell'aria, dalla temperatura media radiante e, indirettamente, dalla velocità dell'aria. È quindi possibile descrivere l'andamento del PMV in funzione dei fattori tipici dell'in-dividuo, il tasso di metabolismo e la resi-stenza termica del vestiario: si evidenziano così le curve di benessere al variare della temperatura dell'aria. Per bassi valori di resi-stenza termica del vestiario e di metaboli-smo sono preferibili temperature elevate, e viceversa.

(20)

Figura 5.16: Valore ottimale della temperatura operativa, corrispondente a PMV=0, in funzione dell'attività svolta dall'utenza e dell'abbigliamento; l'umidità relativa nell'ambiente si suppone pari al 50% (fonte UNI 7730:1997, App. D).

La già richiamata norma UNI EN 15251:2008 stabilisce che i criteri per il benessere ter-moigrometrico indoor debbano essere basa-ti sugli indici PMV e PPD, una volta assunbasa-ti i livelli di attività (tasso di metabolismo) pre-visti e la resistenza termica garantita dal ve-stiario, funzione del periodo dell'anno valu-tato. Negli edifici provvisti di impianto per il condizionamento estivo, i due indici sono da privilegiarsi quale criterio di progetto rispet-to alla temperatura indoor imposta perché tengono conto del ruolo svolto dalla velocità dell'aria nella determinazione delle condi-zioni di comfort termico indoor.

Assumendo una determinata combinazione di attività e vestiario specifici dell'ambiente, un'umidità relativa indoor pari al 50 % e ve-locità dell'aria ridotte (pari a 0,15 m/sec), si può stabilire una corrispondenza diretta tra la temperatura operativa dell'ambiente (al-meno nelle due stagioni principali) e il PMV, così da poter impiegare la prima come crite-rio. Categoria PPD [%] PMV [-] I < 6 │PMV│< 0,2 II < 10 │PMV│< 0,5 III < 15 │PMV│< 0,7 IV > 15 │PMV│> 0,7

Tabella 5.7: Categorie di progetto per e-difici dotati di impianto di condiziona-mento invernale ed estivo (fonte UNI EN 15251:2008, App. A).

È possibile quindi stabilire tre categorie di comfort (decrescente) in base a valori corri-spondenti di temperatura operativa minima, assumendo valori tipici per il vestiario inver-nale ed estivo e differenziandone i valori in base al livello di attività presunto.

(21)

Tipologia di spazio indoor livello di attività presunto

Categoria di comfort Temperatura operativa [°C] riscaldamento raffrescamento Edifici residenziali (spazi principali) 1,2 met I 21,0 25,5 II 20,0 26,0 III 18,0 27,0 Ufficio singolo - Sale conferenze, auditorium

1,2 met I 21,0 25,5 II 20,0 26,0 III 19,0 27,0 Edifici scolastici (aule) 1,2 met I 21,0 25,0 II 20,0 26,0 III 19,0 27,0 Locali commerciali 1,6 met I 17,5 24,0 II 16,0 25,0 III 15,0 26,0

Tabella 5.8: Valori di progetto per la temperatura operativa per edifici dotati di impianto di con-dizionamento (adattamento da UNI 15251:2008, App. A).

Se i due indici PMV e PPD permettono di in-dividuare condizioni accettabili di comfort termico in ambienti confinati per la maggior parte dell'utenza, restano comunque esclusi da questa stima eventuali effetti di discom-fort che interessino una specifica parte cor-porea, ossia disagi locali. I più frequenti sono causati dalle correnti d'aria.

In questo caso è possibile stimare la percen-tuale di persone insoddisfatte attraverso l'indicatore DR (Draught Rating)28, funzione della temperatura dell'aria, della velocità della corrente e dell'intensità locale dell'a-ria29.

Il rischio da corrente d'aria è ovviamente in-feriore per attività che sviluppano un tasso metabolico superiore alle attività sedentarie. Il rischio derivante si può contenere mante-nendo la velocità locale delle correnti d'aria entro il valore guida di 0,2 m/sec, comunque variabile in base alla temperatura interna.

Figura 5.17: Velocità ammissibile media dell'aria al variare della temperatura e dell'intensità di turbolenza. Si presuppo-ne lo svolgimento di attività leggere, se-dentarie (fonte UNI 7730:1997, App. D).

m/sec

(22)

Un notevole disagio locale può essere causa-to da un elevacausa-to gradiente verticale della temperatura dell'aria indoor, che induce sta-ti termici diversi alla testa ed alle caviglie. Tale condizione è strettamente connessa alla tipologia di impianto di condizionamento operante nella stagione invernale, e specifi-camente ai terminali di emissione.

Il riscaldamento ottimale30 in tal senso deve garantire:

- un congruo ed equilibrato riscaldamen-to delle superfici interne;

- una quota preponderante di scambio termico per irraggiamento;

- una ridotta temperatura superficiale dei corpi scaldanti e, conseguentemen-te, una ridotta temperatura di circola-zione del fluido termovettore;

- ridotti gradienti di temperatura tra le diverse superfici;

- trascurabili fenomeni di sollevamento e circolazione delle polveri.

I pannelli radianti sono i terminali più adatti a garantire queste condizioni, o ad avvicinar-si al soddisfacimento delle stesse. Questa tipologia privilegia infatti l'irraggiamento come modalità di trasmissione del calore e, se posti a pavimento, possono descrivere una curva di benessere termico prossima a quella di comfort ottimale. Rispetto ai corpi scaldanti, inoltre, è evitata la combustione del pulviscolo atmosferico ed una elevata circolazione di polvere, fenomeni che pos-sono anche causare irritazione alle vie respi-ratorie superiori ed allergie.

La predisposizione di pannelli radianti a pa-rete consente ancora una buona resa rispet-to alla curva di benessere termico, comun-que superiore alla distribuzione delle tempe-rature offerta da terminali puntuali come radiatori e ventilconvettori; decisamente meno efficace è il posizionamento del siste-ma radiante a soffitto, che induce una strati-ficazione dell'aria calda all'interno dell'am-biente producendo un layer di aria fredda alla quota del pavimento31.

Considerando l'efficienza energetica dell'im-pianto termico, inoltre, i pannelli radianti

possiedono un più elevato rendimento di emissione.

Figura 5.18: Distribuzione delle tempera-ture in un ambiente confinato al variare della tipologia e della posizione dei ter-minali (fonte www.valsir.com).

In merito alla distribuzione delle temperatu-re nell'ambiente, la norma UNI 7730:1997 raccomanda di mantenere il gradiente verti-cale di temperatura tra la quota della testa e la quota delle caviglie inferiore a 3 °C. Concludendo, il controllo del benessere ter-mico in un ambiente confinato avviene ope-rando sui fattori temperatura ed umidità re-lativa dell'aria indoor, velocità delle correnti d'aria; le connotazioni di temperatura super-ficiale delle pareti, il tasso di metabolismo e il livello di attività si assumono in genere come parametri di progetto e sono quindi prefissati nella determinazione del PMV. L'unico requisito compreso in questa esigen-za considera esclusivamente i sistemi di condizionamento estivo, e focalizza l'obietti-vo sulla temperatura dell'aria interna, ri-chiedendone il controllo locale da parte dell'utenza. La norma UNI 11277:2008 non pone l'attenzione sul livello di comfort com-plessivo dell'ambiente indoor, sintetizzabile con l'indice PMV.

(23)

5.2.1. Controllo adattativo delle condizioni di comfort termico

Requisito BSI.2.1.

Il requisito BSI.1.2 richiede che "in ambienti confinati con sistemi di climatizzazione esti-va devono essere previsti dispositivi di con-trollo della temperatura dell'aria interna, tali da consentire la possibilità di adattamento delle condizioni microclimatiche ad una maggiore variabilità termica, rispetto a quel-la generalmente consentita dagli impianti secondo le norme correnti"32. Il fine princi-pale del requisito è dunque rendere possibi-le la parzializzazione degli spazi funzionali dell'organismo edilizio, al fine di consentire la regolazione puntuale della temperatura dell'aria interna da parte del singolo fruitore o di gruppi omogenei di utenza che impiega-no gli spazi principali dell'organismo. Il requisito si ritiene soddisfatto se:

- è possibile il soddisfacimento di bisogni e preferenze individuali di comfort termico;

- l'impianto di climatizzazione è dotato di modalità di regolazione che consento-no il positivo soddisfacimento di biso-gni e preferenze del gruppo d'utenza; - il ricorso all'apertura delle finestre è

contenuto e considerato come control-lo socontrol-lo per gli utenti che operano nelle vicinanze delle aperture;

- il sottosistema di controllo e regolazio-ne consente di operare modifiche ad almeno uno dei fattori ambientali che determinano l'indice di comfort PMV. L'implementazione dei controlli individuali riduce l'impiego di tecniche di controllo mi-croclimatico improprie o contrarie all'effi-cienza energetica dell'organismo edilizio (ad esempio l'apertura delle finestre o l'imposi-zione della temperatura indoor di regime in assenza di occupanti) e deve essere adegua-tamente illustrata all'utenza per rendere ef-fettive le condizioni di comfort.

La parzializzazione del carico massimo deve essere possibile anche in presenza di carichi

termici particolari, derivanti da un elevato affollamento o da altre apparecchiature fon-te di carichi endogeni.

È innanzitutto necessario evidenziare che la regolabilità di un impianto di climatizzazione estiva dipende dalla configurazione assunta dai sottosistemi di distribuzione e regolazio-ne; bisogna quindi optare per una tipologia impiantistica capace di differenziare oppor-tunamente la richiesta di carico termico in grado di contrastare la sollecitazione termica complessiva gravante in un ambiente confi-nato.

La classificazione degli impianti di condizio-namento avviene per:

- posizione dell'evaporatore. Pur essen-do sempre l'aria il vettore finale del ca-lore, si distinguono impianti ad espan-sione diretta ed impianti a fluido in-termedio: la seconda tipologia prevede che le batterie di scambio termico sia-no alimentate da acqua, riscaldata o re-frigerata;

- posizione del terminale rispetto all'am-biente da condizionare. La suddivisione prevede la collocazione direttamente in ambiente oppure in posizione remota, configurazione in cui viene collegato all'ambiente con canalizzazioni di man-data e ripresa33.

Nei sistemi a fluido intermedio, con termina-li posizionati in ambiente, l'impianto è defi-nito "ad acqua" in quanto è quest'ultima a trasportare l'energia termica dal generatore all'ambiente attraverso un circuito idraulico. Per terminali remoti, invece, l'impianto è de-finito "ad aria" quest'ultima costituisce il fluido termovettore.

Negli impianti misti si verifica invece la commistione delle due famiglie, in quanto parte dell'energia viene fornita dai terminali posti in ambiente e la quota rimanente dalle canalizzazioni d'aria.

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Tabella 5.9: Tipologie e classificazione degli impianti di climatizzazione per la stagione estiva (fonte Vio M., 2008, pag. 226).

Una terza distinzione, importante ai fini del presente requisito, risiede nella possibilità di climatizzare contemporaneamente ambienti caratterizzati da flussi termici di segno oppo-sto. I sistemi a fan coil a 4 tubi (terminale in ambiente) e a doppio canale con postriscal-damento di zona (terminale remoto) sono capaci di soddisfare questa necessità.

5.2.1.1. Impianti ad acqua

Gli impianti ad acqua a 2 tubi permettono di climatizzare locali diversi permettendo la regolazione autonoma di ciascuno spazio ma

a condizione che i carichi termici contempo-ranei gravanti nei locali stessi siano dello stesso segno.

Il singolo terminale può essere controllato autonomamente dall'utenza, consentendo la regolazione puntuale del solo parametro di temperatura dell'aria (questa tipologia tratta infatti esclusivamente il calore sensibile dell'aria). Alla facilità di installazione si con-trappone però la non eccellente distribuzio-ne dell'aria circolante all'interno dell'am-biente, e quindi una non uniformità della temperatura indoor.

La regolazione degli impianti ad acqua a 2 tubi avviene secondo quattro modalità: Posizione del terminale

rispetto all'ambiente Tipologia a fluido intermedio Tipologia ad espansione diretta

Terminale in ambiente

Impianti ad acqua Impianti

con condizionatori autonomi Fan coil a 2 tubi Split-system e multisplit Fan coil a 4 tubi Sistemi ad anello d'acqua

Sistema misto

Impianti misti

Fan coil a 2 e 4 tubi + aria primaria Sistemi a portata d'aria costante o _{variabile + recupero di calore}

Sistema radiante + aria primaria Sistemi ad anello d'acqua + _{aria primaria}

Terminale remoto

Impianti ad aria

Per singola zona, a portata costante o variabile