L edificio adibito ad asilo nido, oggetto del presente intervento, verrà climatizzato

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2 1. PREMESSA L edificio adibito ad asilo nido, oggetto del presente intervento, verrà climatizzato mediante un sistema ad acqua impiegando come unità terminali dei ventilconvettori sistemati a pavimento. Tali ventilconvettori sono del tipo a due tubi; si rimanda agli elaborati di progetto per le caratteristiche dei vari ventilconvettori inseriti in progetto. Il sistema di climatizzazione si compone di un gruppo centrale per il riscaldamento ed il raffreddamento dell acqua, ventilconvettori a due tubi e tubazioni di collegamento. I ventilconvettori verranno alimentati con acqua refrigerata nella stagione estiva e con acqua calda in quella invernale. Il controllo della temperatura ambiente verrà realizzato con la variazione della velocità di rotazione del ventilconvettore e/o con l arresto dello stesso. 2. CARATTERISTICHE TECNICHE DEL SISTEMA L impianto con ventilconvettori a due tubi è una versione tra le più economiche degli impianti di climatizzazione a ciclo annuale, con esso si realizza un sufficiente controllo della temperatura. Per progettare questo tipo di impianto, è stato determinato il carico termico massimo complessivo e quello sensibile massimo dei singoli ambienti. In base al primo è stata determinata la potenzialità del gruppo pompa di calore ed in base al secondo quella dei vari ventilconduttori. Nel determinare la dispersione invernale complessiva, oltre al calore necessario pere annullare le trasmissioni, si è conteggiato anche quello dovuto alle infiltrazioni. Le condizioni di confort termoigrometrico che devono essere mantenute variano in base alla destinazione d uso dei vari ambienti. La temperatura interna è una variabile che influenza non solo le condizioni di benessere ma anche il calcolo dimensionale 1

3 dell impianto ed i consumi energetici. È pertanto consigliabile modulare i livelli di temperatura secondo il profilo di occupazione. La struttura verrà dotata di una centrale a pompa di calore del tipo reversibile; la distribuzione idraulica per il collegamento dei ventilconvettori è del tipo a ragno con tubi in rame di idonea sezione, dotati di isolamento termico. Sono previsti dei collettori per il collegamento dei vari terminali. Per il dimensionamento dei terminali, delle tubazioni e per il posizionamento degli stessi, si rimanda agli elaborati tecnici specifici. Sono riportate le caratteristiche tecniche dei ventilconvettori e del gruppo centrale di condizionamento termico utilizzati, a solo scopo di evidenziare che questi esistono nel mercato. La Ditta esecutrice dell impianto può, pertanto, utilizzare apparecchiature diverse da quelle suggerite in progetto a condizione che queste rispettino le caratteristiche tecniche indicate. 3. STRUMENTI E METODI ADOTTADI PER LA PROGETTAZIONE DEL BENESSERE La sensazione termica di un soggetto in un ambiente confinato è strettamente legata alla produzione di calore metabolico, allo scambio di energia con l ambiente e alle conseguenti variazioni fisiologiche e di temperatura del corpo. Nelle normali condizioni di vita e di lavoro l uomo è generalmente esposto ad ambienti in cui è possibile raggiungere il benessere termico, definito come la condizione della mente per la quale l uomo esprime soddisfazione per l ambiente termico circostante. In questo caso gli ambienti saranno detti ambienti moderati. Nei casi in cui le condizioni microclimatiche rendano impossibile raggiungere le condizioni di comfort, si parlerà di ambienti severi. 2

4 Il disagio per il corpo umano visto nella sua globalità può essere causato dal troppo caldo o dal troppo freddo. In tal caso si parlerà di discomfort termico globale ed i limiti del grado di benessere potranno essere espressi utilizzando appropriati indici. Tali indici possono essere ricavati utilizzando temperature equivalenti di ambienti fittizi, oppure possono nascere da indagini sperimentali effettuate facendo esprimere ad un gran numero di individui votazioni soggettive relative al microclima a cui vengono sottoposti. Nel primo caso si parlerà di indici di temperatura nel secondo di indici di sensazione. Il disagio termico può tuttavia essere anche causato da un indesiderato raffreddamento o riscaldamento locale di una particolare zona del corpo: si parlerà in questo caso di discomfort termico locale. A causa delle differenze individuali è comunque impossibile specificare un ambiente termico in grado di soddisfare chiunque: infatti ci saranno sempre alcuni soggetti che si dichiareranno insoddisfatti. È però possibile indicare delle condizioni ambientali in grado di soddisfare una certa percentuale significativa di occupanti. 4. IL BENESSERE TERMOIGROMETRICO NEGLI AMBIENTI Scopo dell installazione degli impianti di riscaldamento e climatizzazione negli edifici è quello di mantenere le prefissate condizioni dei parametri ambientali: il progetto, deve rendere l edificio un elemento attivo di controllo e regolazione di tali fattori evitando quanto più possibile l uso indiscriminato degli impianti, e dove necessario massimizzare l uso di fonti rinnovabili di energia. Spesso però le condizioni dell ambiente non sono tali da garantire il benessere per cui può essere utile valutare lo scostamento dalle condizioni ideali. 3

5 A tal fine vengono introdotti degli indici che, in funzione delle variabili che influenzano il comfort, consentono di valutare la sensazione termica provata mediamente da un gran numero di individui sottoposti alla medesima condizione microclimatica. Gli indici di comfort si dividono in due categorie: indici di temperatura e indici di sensazione. Gli indici di temperatura sono indici che interpretano la sensazione termica riferendosi a temperature equivalenti, cioè a temperature di ambienti fittizi in cui un individuo prova la stessa sensazione termica che proverebbe nell ambiente reale. Gli indici di sensazione invece sono indici che, in base ad una scala di sensazione termica, esprimono la votazione media manifestata da un gran numero di soggetti sottoposti ad un medesimo microclima. Alcuni di questi indici sono ricavati sperimentalmente dalle sensazioni provate soggettivamente da gruppi di individui sottoposti alle stesse condizioni microclimatiche; in questo caso si parla di indici empirici. Nel caso in cui gli indici siano invece ricavati dall equazione di equilibrio termico del corpo umano si parla di indici razionali. I principali indici utilizzati per la valutazione del benessere termoigrometrico sono il PMV (Predicted Mean Vote) e il PPD (Predicted Percentage of Dissatisfed). Per valutare l indice PMV, si ipotizza che la sensazione di caldo o di freddo sia legata al carico termico a cui è sottoposto un individuo. Tale carico termico L è definito come la differenza tra la produzione interna di calore e la dispersione di calore che l individuo subirebbe, per la stessa attività, se si trovasse in condizioni di benessere. Il PMV è ricavato tramite delle tabelle, ognuna delle quali si riferisce ad una determinata attività e tutte calcolate per una umidità relativa del 50%, ed è in funzione della velocità relativa dell aria, dell abbigliamento e della temperatura operativa. 4

6 L indice PMV è il risultato di una media dei voti espressi da un gran numero di persone poste nelle stesse condizioni; tuttavia i voti individuali espressi dai soggetti risultano dispersi rispetto al valore medio dato dal PMV. Persone differenti sottoposte allo stesso carico termico possono infatti esprimere votazioni differenti. Per quantificare tale variabilità di giudizio, si introdusse l indice PPD, percentuale prevista di insoddisfatti, definendo soggetto insoddisfatto una persona che, sottoposta ad un determinato carico termico, esprima una votazione di +3, +2, -2 o -3. Per ogni valore di PMV è così possibile determinare un corrispondente valore di PPD. Gli indici PMV e PPD consentono di valutare le condizioni di comfort per un soggetto che si trovi in un ambiente confinato. Essi sono utilizzabili soltanto per la valutazione del Comfort globale cioè lo stato di benessere individuato dai valori medi delle variabili ambientali. Sfortunatamente si può verificare che, anche per valori ottimali di PMV, il soggetto non sia soddisfatto riguardo all ambiente circostante. Questo è dovuto a disuniformità nei valori delle variabili ambientali e porta a quello che è noto come Discomfort locale. Per individuare le cause del discomfort locale è necessario analizzare: la differenza verticale di temperatura; la temperatura del pavimento; le correnti d aria; l asimmetria radiante. Normalmente negli ambienti confinati esiste una differenza di temperatura tra l aria che lambisce il soffitto rispetto a quella che lambisce il pavimento e, generalmente, la temperatura dell aria al livello della testa risulta essere leggermente superiore rispetto a quella attorno le caviglie. Se la differenza di temperatura tra la testa e le caviglie è notevole, 5

7 le persone sentiranno però troppo caldo alla testa o troppo freddo alle caviglie e saranno in condizione di discomfort locale. Tale discomfort può essere valutato per mezzo di una percentuale di insoddisfatti PD (differente dall indice PPD) che risulta funzione della differenza tra la temperatura dell aria al livello della testa e la temperatura dell aria al livello delle caviglie. Va sottolineato che una temperatura delle caviglie maggiore di quella della testa non genera discomfort. La sensazione termica dovuta ad un pavimento troppo caldo o troppo freddo è funzione del tempo di esposizione ed è differente per persone scalze o per persone con scarpe; inoltre, se un soggetto è scalzo, caso che può verificarsi in piscine, palestre o spogliatoi, la sensazione provata sarà differente a seconda del tipo di materiale usato per il pavimento. Per la valutazione del discomfort provocato dal contatto con il pavimento, sono stati prodotti alcuni diagrammi da cui è possibile ricavare, per diversi materiali, la percentuale di insoddisfatti PD in funzione della temperatura del pavimento. Per un soggetto con scarpe il discomfort non è più influenzato dal tipo di materiale, ma soltanto dal tipo di scarpe e di calze indossate. Il discomfort dovuto a correnti d aria è definito come un raffreddamento locale indesiderato del corpo dovuto al movimento dell aria. Il moto dell aria negli ambienti è turbolento per cui il valore della velocità fluttua in maniera notevole sia spazialmente che temporalmente rispetto al valore medio. Tale fenomeno fisico è la causa principale del discomfort da correnti d aria. La sensazione di disagio dipende anche dalla temperatura della corrente d aria (il discomfort diminuisce per alte temperature), dalla sua differenza rispetto alla temperatura dell aria ambiente (il discomfort aumenta all aumentare di questa quantità), dalla zona del corpo che viene investita dalla corrente (le parti più sensibili sono la testa, il collo e le caviglie) e 6

8 dall attività dell individuo (la sensibilità alle correnti diminuisce con l aumentare dell attività). Il rischio da correnti d aria può essere espresso come la percentuale di persone che si prevede possano essere infastidite dalla corrente d aria. Uno dei fattori principali che influiscono nel bilancio termico del corpo umano è costituito dagli scambi per radiazione con l ambiente. Se si è in presenza di una finestra, di una parete o di un soffitto troppo caldo o troppo freddo, o in presenza di sorgenti radianti ad alta intensità (spot per illuminazione, radiazione solare), il campo radiante non risulterà uniforme e le diverse parti del corpo, non essendo esposte uniformemente, si porteranno a temperature differenti, provocando una sensazione di disagio negli individui. Per la valutazione dell asimmetria radiante si utilizza come parametro la temperatura radiante, definita come la temperatura uniforme di una cavità in cui il flusso radiante incidente su una superficie piana risulta uguale a quello che incide sulla stessa superficie nell ambiente reale; essa viene valutata con riferimento ad una piccola superficie piana detta area test che si suppone trovarsi sulla parte centrale del corpo umano. L asimmetria della temperatura radiante viene quindi calcolata come differenza tra le temperature piane radianti delle due facce opposte dell area test. Da indagini svolte su un gran numero di individui sottoposti a campi radianti asimmetrici, sono stati ricavati dei grafici che consentono di valutare la percentuale di persone insoddisfatte. Dalla analisi del diagramma si nota che, per medesimi valori di asimmetria della temperatura radiante, una parete calda comporta meno disagio rispetto ad una fredda, mentre un soffitto caldo determina più disagio di uno freddo. 7

9 5. CONDIZIONI DI BENESSERE STABILITE DALLA NORMATIVA A causa delle diversità nelle risposte soggettive degli individui, è impossibile indicare un ambiente termico che soddisfi tutti, poiché anche nelle migliori condizioni possibili ci sarà sempre una percentuale di persone insoddisfatte. E tuttavia possibile indicare ambienti che si prevede possano essere accettabili per una percentuale fissata di insoddisfatti, in relazione sia al comfort globale che al discomfort locale. Nella Tabella sono riportati i requisiti per il benessere raccomandati dalla norma UNI EN ISO 7730 (UNI, 1997), per i quali si può prevedere che il 90% delle persone (10% di insoddisfatti) abbia una sensazione termica accettabile e che l 85% delle persone (15% di insoddisfatti) non sia infastidito da correnti d aria. I valori tabellati sono validi nel caso di attività leggera, fondamentalmente sedentaria e per una resistenza termica dell abbigliamento pari a 1 clo nel periodo invernale e di 0,5 clo nel periodo estivo. Grandezza Periodo invernale Periodo estivo Temperatura operativa C C Differenza verticale di temperatura < 3 C < 3 C Temperatura superficiale del pavimento C non specificata Asimmetria della temperatura radiante dovuta a finestre o superfici fredde verticali < 10 C non specificata Asimmetria della temperatura radiante dovuta ad un soffitto caldo riscaldato < 5 C non specificata Umidità relativa % % La scelta della percentuale di insoddisfatti pari al 10% comporta che i valori del PMV che corrispondono a condizioni di benessere sono quelli compresi tra 0,5 < PMV < +0,5. Inoltre per limitare il rischio da correnti d aria, è necessario mantenere la velocità locale dell aria al di sotto di quella che è possibile determinare, nota la temperatura locale dell aria e l intensità di turbolenza. 8