Qualità dell aria interna. arch. Sciurpi Fabio Dipartimento di Tecnologie dell Architettura e Design Pierluigi Spadolini Università di Firenze

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1 Qualità dell aria interna arch. Sciurpi Fabio Dipartimento di Tecnologie dell Architettura e Design Pierluigi Spadolini Università di Firenze

2 Lo sviluppo sostenibile Le tematiche ambientali (ambiente esterno ed ambiente interno di vita delle persone) 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 delle persone, - preservare l uso delle risorse non rinnovabili, - ottimizzare lo sviluppo delle risorse energetiche rinnovabili, Adottare uno Sviluppo Sostenibile. 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.

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. La committenza richiede al progettista una maggiore attenzione verso la salvaguardia dell ambiente e l implementazione delle condizioni di comfort e fruibilità degli spazi => sviluppo sostenibile. Il progettista deve essere consapevole che la progettazione e la costruzione di edifici risulta essere un processo che ha lo scopo di offrire un prodotto finale di qualità, alla definizione del quale intervengono diverse figure specialistiche (sociologia, economia, ingegneria, ecc.) PROGETTAZIONE INTEGRATA La progettazione sostenibile dell ambiente costruito non può più prescindere dal considerare il problema della qualità dell aria interna come prioritario (richiesta sia dalle normative esistenti sia dalla committenza). 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, t, UR, ecc.) relative all ambiente. La sensazione di benessere è condizionata da fattori ambientali esterni (clima, sito), fattori ambientali interni (tipo di edificio e gestione), fattori individuali soggettivi (età, sesso, stato fisico e psichico, metabolismo, periodo della giornata, usi e abitudini, 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 (visione generica, rilievo dei contrasti di luminosità e di colore, capacità di distinguere oggetti piccoli e lontani, capacità di osservare oggetti in movimento e di consentire percezioni in tempi brevi, ecc.). Benessere acustico 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 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 uomo. Funzione della concentrazione dell inquinante, del tempo di esposizione dell individuo (dose), della suscettibilità e del tipo di sostanza; Il potere nocivo di un singolo inquinante viene potenziato dall associazione con altre sostanze (sinergia) 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 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 (Pentoclorofenolo, ecc.).. 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..

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

13 Descrizione, sorgenti ed effetti sulla salute dei principali inquinanti/1 Ventilazione degli ambienti Filtrazione aria esterna - filtri ad assorbimento Ventilazione degli ambienti - UNI CIG Rimozione della fonte Aspirazione forzata dell inquinante Ventilazione degli ambienti Uso materiali basso emissivi Filtrazione aria esterna - filtri ad assorbimento Corretta posa in opera Ventilazione degli ambienti Uso materiali basso emissivi Filtrazione dell aria Riduzione superfici assorbenti Ventilazione degli ambienti Materiali e Tecniche costruttive Pulizia ambienti (UV) manutenzione HVAC

14 Descrizione, sorgenti ed effetti sulla salute dei principali inquinanti/2 Inquinante Anidride solforosa (SO 2 ) Pentacloro fenolo ed altri biocidi (Ddt) Piombo ed altri metalli pesanti Descrizione Gas incolore, odore pungente, derivante dalla combustione di materiali contenenti zolfo (cherosene, olio) VOC con alta persistenza in ambiente, scarsa biodegradabilità; usato per trattamenti antiparassitari di legno, tessuti, nell industria conciaria, della carta, delle vernici (antimuffa) Piombo, Cromo, Manganese, Cadmio, Mercurio Sorgente impianti di riscaldamento, scarichi di auto, attività industriali Materiali per edilizia e arredamento trattati contro funghi ed insetti, tarmicidi per guardaroba, insetticidi e prodotti per l igiene della casa Vernici, smalti, prodotti di finitura, materiali in PVC, fumo di sigaretta, scarichi di auto Effetti Effetto irritante su mucose, occhi, naso, gola Effetto irritante su mucose, cute che può degenerare in forme tumorali Alterazioni sistema nervoso centrale, apparato digerente Ventilazione degli ambienti Filtrazione dell aria esterna - filtri ad assorbimento Uso materiali basso emissivi Corretto uso del prodotto Stoccaggio in ambienti chiusi lontani da alimenti Ventilazione degli ambienti No tarmicidi sintetici-canfora naturale, propoli, prodotti vegetali Uso materiali esenti da Pb Fibre minerali naturali (amianto) Basso λ, resistente agenti chimici e fuoco; fibre aerodinamiche e bassa velocità di sedimentazione; aerodisperse dal degrado dell amianto e poi inalate attraverso la respirazione Materiali da costruzione isolanti e antincendio (cemento amianto per tetti, tubazioni acqua, pavimenti), vernici antifiamma, rivestimenti condotti di aerazione Fibre inalate provocano tumori Rimozione (rifiuti speciali) Incapsulamento Fibre minerali artificiali Silicati che si presentano in fibre Lana di roccia, lana di vetro, materiali fibrosi, feltri Irritazioni di cute, mucose, occhi, prime vie respiratorie Evitare materiali fibrosi liberi o usarli confinati (muri)

15 Catena di decadimento del radon Il Radon a contatto con l aria decade rapidamente formando altri prodotti radioattivi (figli( del radon) che si possono attaccare alla polvere e formare un aerosol radioattivo respirabile. Durante tale decadimento vengono emesse particelle α, β e raggi γ (radiazioni ionizzanti).

16 Le sorgenti principali di radon FATTORI CHE INFLUISCONO SUL RADON INDOOR: Diffusione interna: le aperture attraverso i piani favoriscono la distribuzione del gas ad opera di correnti d aria calda, più leggera, che tende a risalire verso l alto SUOLO MATERIALI DA COSTRUZIONE ACQUA - caratteristiche del suolo - permeabilita dei suoli - tipologia di costruzione - stile di vita degli occupanti -condizioni metereologiche - microclima interno

17 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

18 .. come si può definire l accettabilitl 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

19 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.

20 La normativa italiana: effetti sulla salute D.P.R. 246/ 93 Direttiva CEE 89/106 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 max ammissibile di Formaldeide: 0,1 ppm Tale limite si applica sia alla nuova edilizia che a quella esistente. L. n. 257/92 Concentrazione max ammissibile di fibre di Amianto: assente Tale limite si applica sia alla nuova edilizia che a quella esistente. Raccomandazione Euratom n. 143/90 Concentraz. max ammissibile di Radon in ambienti chiusi: 400 Bq/m Bq/m 3 DPCM , DM n. 381/1998 Inquinamento elettromagnetico: Valori limite di campo elettrico e magnetico Circ. Min. Sanità n. 23/ 91 Corretto uso delle fibre di vetro isolanti

21 Standard per il controllo della qualità dell aria indoor

22 Materiali e prodotti per l edilizial 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 (t, UR, ventilazione, ecc.), dalla posizione del materiale, dal volume dell ambiente, dalle modalità di posa in opera, ecc. Materiali ecocompatibili - Requisiti ecologici 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 e distribuiti con poco dispendio di energia, acqua ed altre risorse Privi di sostanze tossiche ed inquinanti; salubri e sicuri per gli utenti Applicabili con tecniche sicure per i lavoratori Riutilizzabili, riciclabili o smaltibili senza causare alti impatti ambientali

23 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 non sempre certi!! 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 Marchio ANAB Italia

24 Ciclo di vita dei materiali L analisi del ciclo di vita degli oggetti, dalla culla alla tomba, è indispensabile per fare un bilancio dell impatto che l oggetto causa sull ambiente, dal punto di vista di sfruttamento delle risorse, di inquinamento dell ambiente, ecc. valutato in tutte le fasi, dalla estrazione delle materie prime al trasporto in loco fino alla dismissione ed eventuale riciclaggio. PRODUZIONE DISMISSIONE UTILIZZO Requisiti ecologici ed analisi dell impatto sull ambiente e sulla salute delle persone valutati in ogni fase La durata ed i requisiti ecologici di ogni fase dipendono dal tipo di materiale

25 Alcuni materiali 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.

26 . 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 Smaltibili in discarica o riutilizzabili come inerti Emissioni non note Importato Riciclabile e smaltibile Biodegradabile Può essere incenerito Infiammabile protetto (intonacato, ecc.)

27 Il sughero: isolamento " a cappotto" di un solaio al di sopra di un porticato o di una cantina non riscaldata

28 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 Rapidità di messa a regime, perché non è necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regime Nella migrazione attraverso la parete il vapore d acqua incontra presto strati a temp. minore con rischi di condensazione all interno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dell isolante muratura non traspirante Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

29 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 Eliminazione dei ponti termici Eliminazione dei fenomeni di condensazione superficiale ed interna alla parete Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temp. di parete.

30 Sistema di copertura: Isolamento con pannelli in sughero Isolamento sotto il manto = non risolve il problema dell isolamento dal caldo estivo, in quanto l aumento di temperatura del manto di copertura e quindi dell isolante porta ad una notevole diminuzione delle caratteristiche di isolamento di tutto il pacchetto. Tetto ventilato = nel caso di forte irraggiamento solare la camera di ventilazione, realizzata tra il manto di copertura e lo strato di materiale coibente, consente di smaltire rapidamente il calore accumulato dagli strati superficiali del tetto impedendone la trasmissione verso l interno dell edificio.

31 La qualità dell aria nei musei Danno all uomo Danno ai beni storico artistici

32 Inquinanti ed effetti sugli oggetti

33 Qualità dell aria interna: il controllo

34 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.

35 Incapsulamento dell amianto Incapsulamento mediante spruzzatura di materiali sintetici che solidificano imprigionando al loro interno le fibre. Preferibili i trattamenti caratterizzati da due strati di colore diverso: l affiorare del colore nascosto segnala la necessità di un uovo intervento di manutenzione.

36 Amiche piante Dracaena marginata, Chamaedorea elegans (palmetta), Chlorophytum comosum (falangio), Ficus benjamina formaldeide Gerbera jamesonii, Sanseviera trifasciata, Sphathiphyllum wallissi, Dracaena marginata tricloroetilene e benzene

37 TIPOLOGIE DI VENTILAZIONE: Naturale Meccanica (VMC) Ibrida

38 Sistema di VMC con recupero di calore (mod. Aldes) Ventilazione a doppio flusso con recupero di calore: rinnovo dell'aria a portata costante con recupero delle calorie dell'aria estratta inquinata per preriscaldare l'aria nuova immessa nei locali.

39 Sistema di VMC per abitazione individuale (mod. Aldes) Ventilazione semplice flusso autoregolabile: ricambio dell'aria a portata costante Ventilazione semplice flusso modulata: igroregolabile: rinnovo dell'aria a portata variabile in funzione del tasso di umidità dell'alloggio a rivelazione di occupazione: rinnovo dell'aria a portata variabile in funzione dell'occupazione dei locali.