Qualità dell aria interna e sostenibilità ambientale

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1 Qualità dell aria interna e sostenibilità ambientale arch. Cristina Carletti, arch. Sciurpi Fabio Dipartimento di Tecnologie dell Architettura e Design Pierluigi Spadolini Università di Firenze

2 Lo sviluppo sostenibile Le tematiche ambientali stanno guadagnando un ruolo decisamente di rilievo in riferimento ai target di sviluppo dell ambiente antropizzato. Lo sviluppo non può più prescindere da alcune priorità: preservare e riqualificare gli ambienti ove l uomo interviene, proteggere la salute, preservare e ottimizzare lo sviluppo delle risorse energetiche rinnovabili, in una parola adottare uno sviluppo sostenibile. La committenza richiede al progettista una maggiore attenzione verso la salvaguardia dell ambiente e l implementazione delle condizioni di comfort e fruibilità degli spazi. Il progettista, inteso come fornitore di un prodotto, non può prescindere dalla consapevolezza che la progettazione e la costruzione di edifici risulta essere un processo complesso, all interno del quale, si opera in un sistema che tende alla qualità del prodotto finale. Per gestire tale scenario non è più possibile fare riferimento ad una sola professionalità, ma occorre operare attraverso diverse figure specialistiche in campi specifici, dalla sociologia, alla economia, alla ingegneria, ecc. PROGETTAZIONE INTEGRATA

3 I principi di sostenibilità ambientale La gestione di questo complesso sistema di relazioni deve passare attraverso la definizione di principi di sostenibilità ambientale. PROTEZIONE E RIQUALIFICAZIONE DEL SITO su cui sorge il complesso; questa sensibilità verso l ecosistema si traduce in una doppia linea di intervento: la protezione e riqualificazione dell ecosistema e il rispetto delle caratteristiche orografiche e morfologiche dell area. PROTEZIONE DELLA SALUTE, intesa sia come valorizzazione delle potenzialità del microclima locale che come miglioramento della qualità ambientale degli edifici. GESTIONE DELLE RISORSE tramite l'adozione di una politica consapevole che preservi le risorse disponibili (aria, acqua, suolo, materiali, energia) e mediante l adozione di una politica energetica consapevole che massimizzi in primo luogo lo sfruttamento passivo delle risorse ma anche in maniera attiva l utilizzo di fonti energetiche rinnovabili.

4 Sostenibilità e IAQ. Lo sviluppo sostenibile rappresenta una forma di sviluppo non solo economico ma anche sociale dove la crescita economica avviene entro i limiti delle possibilità ecologiche degli ecosistemi e della loro capacità di soddisfare i bisogni delle generazioni future; si propone quindi di conciliare lo sviluppo economico con l ambiente. La progettazione sostenibile dell ambiente costruito non può più prescindere dal considerare il problema della qualità dell aria interna come prioritario. La particolare attenzione che il progettista deve porre alla qualità dell aria interna viene richiesta sia dalle normative esistenti sia dalla committenza, sempre più attenta al miglioramento delle condizioni di comfort e fruibilità degli spazi interni. Il problema della qualità dell aria interna va considerato fin dalle prime fasi del progetto preliminare, definitivo ed esecutivo, e deve necessariamente coinvolgere tutte le fasi di progettazione, realizzazione, utilizzo e dismissione dell edificio.

5 Benessere ambientale dell individuo Rappresenta la soddisfazione dell'utente nei confronti dell ambiente indoor in cui si trova; è determinato da condizioni fisiologiche e psicologiche che sono funzione dei valori assunti da un insieme di grandezze fisiche (luce, temp., ecc.) relative all ambiente. È condizionato da fattori ambientali esterni (clima, sito), fattori ambientali interni (tipo di edificio e gestione), fattori individuali soggettivi. La sensazione di benessere è diversa da individuo a individuo e dipende dall età, dal sesso, dallo stato fisico e psichico, dal metabolismo, dal periodo della giornata, dagli usi e abitudini, dalla propria sensibilità, ecc.; nella progettazione ci si riferisce ad una fascia rappresentativa (individuo medio sano nel corpo e nella mente). La qualità ambientale in una edificio fa riferimento a classi differenti, seppure fortemente interrelate, di comfort ambientale, e cioè: benessere termoigrometrico benessere respiratorio olfattivo benessere illuminotecnico benessere acustico..

6 . Benessere termoigrometrico Stato di neutralità termica, in cui il soggetto non sente né caldo né freddo. Benessere respiratorio olfattivo (Qualità dell'aria Interna) Stato di soddisfazione degli occupanti l ambiente confinato nei confronti dell'aria che respirano, in cui non sono presenti inquinanti in concentrazioni ritenute nocive per la salute dell uomo (ASHRAE 62/1999). Benessere illuminotecnico Può essere definito attraverso le condizioni che permettono all occhio di svolgere nel modo migliore i diversi compiti (attività) che è chiamato ad assolvere (la visione generica, il rilievo dei contrasti di luminosità e di colore, la capacità di distinguere oggetti piccoli e lontani, la capacità di osservare oggetti in movimento e di consentire percezioni in tempi brevi). Benessere acustico Condizione psicofisica in corrispondenza della quale un individuo, in presenza di un campo di pressione sonora (rumore), dichiara di trovarsi un una situazione di benessere, tenuto conto anche della particolare attività che sta svolgendo.

7 I.A.Q. alcuni concetti di base La qualità dell aria che respiriamo è di fondamentale importanza ai fini del benessere e della salute delle persone negli ambienti confinati. A tal fine è importante che l aria non sia inquinata Inquinamento interno Qualsiasi alterazione delle caratteristiche chimico fisiche e biologiche dell aria, determinata sia da variazioni di concentrazione dei suoi normali costituenti sia e soprattutto, dalla presenza di sostanze estranee alla sua composizione normale in grado di determinare effetti di danno e/o molestia all uomo (Ministero dell Ambiente, 1991)

8 Breve storia. studio aria esterna in seguito al manifestarsi di patologie correlate all ambiente costruito, l attenzione si è rivolta all ambiente interno Building Related Illness (BRI) vere malattie le cui cause sono correlate all edificio (febbre da umidificatore, legionellosi, tumore dovuto al radon, ecc.) Sick Building Sindrome (SBS) insieme di sintomi generali (mal di testa, difficoltà di concentrazione, irritazione degli occhi, senso di malessere generale) che colpiscono la maggioranza delle persone che soggiornano in determinati edifici; i sintomi spariscono abbandonando l edificio. Cause dovute ad un senso di insoddisfazione generalizzato dell edificio cui concorrono fattori diversi (inquinamento dell aria interna, condizioni microclimatiche, illuminazione, rumore, stress, ecc.) studi hanno rilevato livelli di inquinamento interno >> esterno SORGENTI INTERNE

9 Principali cause. politiche di risparmio energetico uso di nuovi materiali di derivazione chimica contenenti sostanze nocive scarsa attenzione progettuale alle soluzioni tecniche diverse abitudini di vita delle persone, che tendono a trascurare le normali operazioni di pulizia uso di prodotti che aumentano il carico inquinante (deodoranti, insetticidi, ecc.) le persone passano l 80% del loro tempo in ambienti confinati

10 Principali effetti sull uomo. Funzione della concentrazione dell inquinante e del tempo di esposizione dell individuo Effetti irritativi su cute e mucose (laringiti, congiuntiviti,eritemi) Effetti sul sistema nervoso (emicranie) Effetti sensoriali (bruciore alla gola, lacrimazione, effetti neuropsichici) Effetti sul sistema riproduttivo cardiovascolare, gastrointestinale Effetti genotossici (alterazione delle cellule, cancro) Effetti respiratori (asma, allergie, bronchiti, infezioni)

11 Principali sorgenti degli inquinanti negli ambienti confinati Componenti dell edificio Attività degli occupanti Ambiente esterno

12 Inquinanti dell aria indoor di natura chimica di natura fisica Biossido e monossido di carbonio (CO 2 CO) Biossido di azoto e di zolfo (NO 2 SO 2 ) Ozono (O 3 ) Composti Organici Volatili (VOC) Fumo di tabacco (ETS) Pesticidi.. Radiazioni ionizzanti: radon Radiazioni non ionizzanti Fibre minerali artificiali (lana di vetro e roccia) Fibre minerali naturali (amianto) Polveri.. di natura microbiologica Virus e batteri Funghi e muffe Pollini Acari..

13 Sistema di aspirazione polveri centralizzato

14 Unità di misura dell inquinamento indoor ppm = parti per milione µg/m 3 = microgrammi su m 3 di aria CFU/m 3 = unità formanti colonie per m 3 Bq/m 3 = bequerel su m 3 fibre/litro

15 . come si può definire l accettabilità dell aria interna? la qualità dell aria interna è considerata accettabile quando in essa non sono presenti contaminanti conosciuti in concentrazioni dannose, secondo quanto stabilito dalle autorità competenti, e rispetto alla quale una notevole quantità di persone, almeno l 80%, non esprime insoddisfazione Standard ASHRAE 62/99 Ventilation for acceptable indoor air quality

16 La normativa: effetti sul comfort (indicativa) Report prenv 1752 Ventilation for Buildings: Design Criteria for the Indoor Environment olf capacità inquinante di una sorgente. Un olf rappresenta il tasso di sostanze inquinanti emesso da una persona normale (adulto, attività sedentaria, condizioni di benessere termico, standard igienico); tutte le sorgenti possono essere espresse in persone equivalenti. 15% 1 decipol decipol Inquinamento dell aria percepito dalle persone. Viene definito come l inquinamento causato da una persona normale (1 olf) in un ambiente con ricambio d aria di 10 l/s.

17 La normativa italiana: effetti sulla salute D.P.R. 246/ 93 Direttiva CEE 89/106 Prodotti da costruzione Requisito igiene salute ambiente: L edificio deve essere concepito e costruito in modo da non costituire una minaccia per l igiene o la salute degli occupanti o dei vicini, causata, in particolare, dalla formazione di gas nocivi, dalla presenza nell aria di particelle o di gas pericolosi, dall emissione di radiazioni pericolose, dall inquinamento o dalla contaminazione dell acqua o del suolo, da difetti nell evacuazione delle acque, dei fumi e dei residui solidi o liquidi, e dalla formazione di umidità in parti o sulle superfici interne dell opera Tale requisito si applica a tutti i prodotti da costruzione fabbricati al fine di essere incorporati o assemblati in modo permanente nell edificio. Circ. Min. Sanità n. 57/ 83 Concentrazione massima ammissibile di Formaldeide: 0,1 ppm Tale limite si applica sia alla nuova edilizia che a quella esistente. L. n. 257/92 Concentrazione massima ammissibile di fibre di Amianto: assente Tale limite si applica sia alla nuova edilizia che a quella esistente. Raccomandazione Euratom n. 143/90 Concentrazione massima ammissibile di Radon DPCM , DM n. 381/1998 Inquinamento elettromagnetico: Valori limite di campo elettrico e magnetico

18 Principali parametri e strumenti normativi per il controllo della qualità ambientale Requisiti di qualità Riferimenti normativi ambientale Ricambi d aria, portate DPR d aria esterna UNI 10339/1995 Velocità dell aria Circ. Min. LL.PP. n del UNI 10339/1995 Filtraggio aria DPR UNI 10339/1995 Indici affollamento UNI 10339/1995 (persone/m 2 ) Qualità dell aria indoor (intesa come presenza di contaminanti indoor) D.P.R. 21 Aprile 1993 n. 246 D.P.C.M. 23/04/92 DM 10/09/98 n 381 Circ. Min. San n. 23 ASHRAE Std Circ. Min. Sanità n. 57/83 Racc. Euratom 143 del D. Lgs. n 241 del

19 Standard per il controllo della qualità dell aria indoor

20 Materiali e prodotti per l edilizia Rilasciando direttamente sostanze pericolose (VOC, Radon, ecc.); Adsorbendo e poi rilasciando sostanze presenti nell aria e derivanti da altre sostanze; Favorendo l accumulo di sporco e la crescita di microrganismi; Emissione dipende dal materiale stesso (età, superficie emittente, stoccaggio, materiale naturale o artificiale, ecc.), da fattori ambientali, dalla posizione del materiale e dalle modalità di posa in opera. Materiali ecocompatibili - Requisiti Durevoli ed idonei all applicazione Non pericolosi in caso di incendio La loro produzione e lavorazione non deve comportare rischi per l ambiente e per i lavoratori Ottenuti da materie prime rigenerabili Prodotti con poco dispendio di energia Privi di sostanze tossiche ed inquinanti; salubri e sicuri per gli occupanti Applicabili con tecniche sicure per i lavoratori Riutilizzabili, riciclabili o smaltibili senza causare alti impatti ambientali

21 Materiali ecocompatibili Non esistono materiali che rispondano contemporaneamente a tutte queste caratteristiche, quindi la scelta va fatta in base alle priorità che si vogliono avere!! Difficile scelta in quanto dati poco sicuri!! CERTIFICAZIONE Ecolabel marchio di qualità ecologica europeo (Reg. 880/92) Blauer Engel Germania (1978); NF Environnement Francia (1992); Baume Austria (1994); Ecomark Giappone (1988) Ecocerto - Italia (1994) - solo per prodotti da costruzione e impianti degli edifici

22 Ciclo di vita dei materiali La durata di ogni fase dipende dal tipo di materiale Impatto sull ambiente e sulla salute delle persone in ogni fase

23 Materiali più usati in bioedilizia. Laterizio Terra cruda Legno Argilla abbondante in tutte le regioni Trasporti brevi Elevate qualità fisico tecniche Riciclabile per sottofondi di strade, come inerte Smaltibile in discariche per inerti Argilla e sabbia impastate ed essiccate Uso di paglia come inerte Per piccoli o grandi elementi Uso dell argilla del posto Elevate qualità fisico tecniche Basso consumo di energia No problemi per lo smaltimento Materiale naturale, riciclabile Facile lavorazione La produzione non comporta notevole dispendio di energia né emissioni nocive Necessita di trattamenti antiparassitari Sali di boro.

24 . Sughero Granulato o a pannelli Materiale rigenerabile Resina stessa che si produce riscaldando il sughero a 380 C e poi pressandolo usata come legante Attenzione a umidità permanente Riciclabile senza problemi di smaltimento Trucioli di legno demineraliz zati Fibra di cocco (lana) Canna Trucioli + legante (gesso) Rigidi e facilmente lavorabili Elevate qualità fisico tecniche Non riutilizzabili ma smaltibili in discarica Emissioni non note Importato Riciclabile e smaltibile Biodegradabile Può essere incenerito Infiammabile protetto (intonacato, ecc.)

25 Isolamento in intercapedini con pannelli in sughero 1. Pilastro 2. Cordolo 3. Muro esterno 4. Parete interna 5. Sughero 6. Rete in fibra di vetro 7. Sughero 1cm 8. Intonaco esterno 9. Tubazioni (già fasciate) 10. Sottofondo pavim. 11. Cls. alleggerito con granuli di prodotto a base di sughero

26 Isolamento a cappotto esterno con pannelli in sughero 1. Finitura 2. Rasatura 3. Rete in fibra di vetro 4. Sughero 5. Pasta adesiva traspirante 6. Intonaco esterno 7. Muro esterno 8. Cordolo solaio 9. Tubazioni (già fasciate) 10. Sottofondo pavim. 11. Cls. alleggerito con granuli di prodotto a base di sughero

27 Verifica in opera dell inquinamento indoor Classificazione delle strumentazioni: - Strumenti di misura attivi - Strumenti di misura passivi - Analizzatori - Collettori - Portatili - Fissi

28 Verifica in opera dell inquinamento indoor Pianificazione della strategia di monitoraggio ambientale: - inquinante /classe di inquinanti - obiettivo della misura - dinamica ambiente indoor - parametri che definiscono le condizioni ambientali interne - condizioni di prova - caratteristiche della fonte inquinante - luogo della prova e posizionamento del set di strumenti - periodo - durata - frequenza campionamento - assicurazione qualità

29 Valutazione del comfort termoigrometrico in opera T mr -UR T o T r Esempi di sonde per la misura del comfort termoigrometrico e degli indici di comfort v a

30 Strategie di controllo della iaq Le strategie di bonifica si possono suddividere in due grandi categorie: - tecniche che intervengono sulla fonte inquinante; - tecniche che intervengono sull aria ambiente. Fra le prime si ricordano: la rimozione della fonte, il suo confinamento, l esalazione localizzata, il trattamento della fonte (incapsulamento), la modifica d uso Fra le seconde si ricorda il controllo della ventilazione degli ambienti ed il condizionamento ambientale nonché l adozione di appropriate tecniche di filtrazione dell aria.

31 Esempio di incapsulamento di copertura in cemento - amianto

32 VENTILAZIONE COME REQUISITO FONDAMENTALE NEL PROGETTO DI TUTTI GLI EDIFICI: - per il controllo della qualità dell aria interna; - per il benessere interno, specialmente nelle stagioni intermedie e durante l estate; - in contrasto con le esigenze di risparmio energetico; - con i vincoli dettati dalla necessità di integrazione dei sistemi di ventilazione nel progetto architettonico;

33 alcune normative relativa alla ventilazione naturale e controllata UNI-EN-ISO 7730, 1997 ASHRAE 55, 1996 ASHRAE 62, 1999 UNI 10339, 1995 UNI-EN 42, 1975 Metodi di prova delle finestre. Prove di permeabilità all aria UNI 7979, 1979 Ambienti termici moderati Determinazione degli indici PMV e PPD e specifiche per le condizioni di benessere termico Thermal environmental conditions for human occupancy Ventilation for acceptable indoor air quality Impianti aeraulici ai fini di benessere. Generalità, classificazione e requisiti. Regole per l offerta, l ordine e la fornitura UNI-EN 42, 1975 Metodi di prova delle finestre. Prove di permeabilità all aria UNI 7979, 1979

34 Sistema di ventilazione per abitazione individuale.

35 nel dettaglio.

36 e per un condominio

37 Sistema di ventilazione con recupero di calore

38 un esempio di bocchette di estrazione 15 cm

39 e di immissione: su infisso, su cassonetto e su muro autoregolabile Foro: circa 170 x 12 igroregolabile

40 Requisiti Impianto HVAC Per ciascun impianto HVAC devono essere verificate particolari prestazioni relative ai seguenti componenti: Presa d aria esterna (p.a.e.) e bocca di espulsione: Condotte dell aria Centrale di trattamento aria Umidificazione /deumidificazione Sistemi di filtrazione dell aria Recuperatori di calore Attenuatori acustici Bocchette di ripresa dell aria