Microclima Dott. Pamela Di Giovanni Microclima L insieme dei componenti chimici e dei fattori fisici che caratterizzano l aria dei luoghi confinati (aria indoor o inframurale), e che nell insieme contribuiscono al benessere psicofisico dell individuo, costituisce il microclima 1
Microclima La qualità dell aria indoor ha assunto le dimensioni di un reale problema di Sanità Pubblica, con una sempre maggiore attenzione per la salubrità degli ambienti confinati, siano essi luogo di abitazione, di lavoro o di svago e con particolare riguardo per alcune caratteristiche, quali i tempi di soggiorno, le attività che in essi si svolgono, ecc. Microclima La composizione chimica dell aria degli spazi inframurali non si discosta in modo sensibile da quella dell aria atmosferica La presenza dell uomo e degli esseri viventi influisce in modo determinante per la costante produzione di sostanze contaminanti 2
Microclima Affinché si possa instaurare lo stato di comfort individuale e collettivo, è necessario che si stabilisca una condizione di equilibrio fra l ambiente e l individuo così che quest ultimo non riceva alcun effetto molesto o addirittura dannoso Alcune della variabili che definiscono l INDOOR, ed in particolare temperatura, umidità, velocità dell aria, contribuiscono a determinare in chi vi soggiorna una sensazione di malessere o di benessere soggettivo Benessere termico Si produce una sensazione di benessere termico quando il corpo umano riesce a cedere all ambiente che lo circonda, il calore prodotto dal suo metabolismo senza forzare i meccanismi termoregolatori di cui è dotato La temperatura, l umidità e la velocità dell aria influiscono in maniera determinante sullo scambio di calore del corpo umano con l ambiente 3
Benessere termico La termodispersione avviene per: CONDUZIONE CONVEZIONE IRRAGGIAMENTO EVAPORAZIONE Conduzione è la trasmissione diretta del calore dai corpi più caldi a quelli più freddi Convezione gli strati di aria a contatto con i corpi, una volta riscaldati per conduzione, diminuiscono di densità e cedono il posto a nuovi strati di aria, più freddi, che a loro volta si riscaldano, e così via 4
Irraggiamento cessione di energia sotto forma di quanti di energia elettromagnetica. Tale meccanismo entra in gioco quando ad esempio il corpo umano cede o riceve il calore dalle pareti o dagli arredi della stanza in cui si trova Evaporazione attraverso questo meccanismo l acqua passa ad uno stato ad energia superiore sottraendo calore al sistema (corpo) Ad esempio il sudore, la respirazione. Equazione del bilancio termico BT = M + C + R E Dove: M è il calore metabolico prodotto dall organismo; C è la quantità di calore scambiata per convezione; R è la quantità di calore scambiata per irraggiamento; E è la quantità di calore scambiata attraverso l evaporazione del sudore 5
Equazione del bilancio termico La termodispersione avviene per il 79% attraverso la superficie corporea, per il 19% attraverso la superficie respiratoria ed il 2% attraverso gli escreti L uomo deriva il calore principalmente dagli alimenti introdotti e dall attività muscolare. In condizioni di benessere termico il corpo cede all ambiente circa 2.400 calorie al giorno (100 calorie/ora) 1.900 cal/die attraverso la cute; 400 cal/die attraverso l aria espirata; 100 cal/die attraverso gli alimenti ingeriti e l espulsione di materiale fecale e/o urinario Benessere termico Se la temperatura dell aria si riduce, o si innalza la sua velocità, o l umidità relativa diminuisce, l organismo umano comincia a perdere calore più in fretta e si genera una sensazione di freddo Se invece la temperatura dell aria aumenta, oppure la sua velocità si riduce, o l umidità aumenta il soggetto percepisce una sensazione di caldo 6
Benessere termico In questo modo è possibile che più di un parametro alla volta possa variare: se ad esempio aumenta la temperatura dell aria ma aumenta anche la sua velocità, la capacità di scambio di calore può rimanere invariata. Per questo motivo non esiste una temperatura ideale o una velocità dell aria ideale: solo l interazione tra opportuni valori di temperatura, velocità e umidità dell aria, unita alla temperatura radiante, può configurare un ambiente ideale, per un soggetto altrettanto ideale Temperatura La temperatura degli ambienti interni dovrebbe risentire il meno possibile delle variazioni termiche esterne, per favorire le migliori condizioni di benessere termico, che si verificano a 18-20 C, con aria immota e satura di umidità I livelli di comfort sono assicurati sia da idonei criteri edilizi, sia da sistemi sussidiari di riscaldamento e di raffreddamento 7
Temperatura I valori ottimali di temperatura dell aria indoor sono in relazione al sesso, all età, allo stato di salute dell individuo che vi abita o vi lavora È consigliabile avere una temperatura di 23-25 C durante l estate e di qualche grado inferiore in inverno Temperatura Il rilievo della temperatura è della massima importanza insieme con quello dell umidità e della ventilazione, per studiare e conoscere le condizioni di benessere o meno di un ambiente di soggiorno o di lavoro La determinazione analitica della temperatura si effettua mediante diversi tipi di termometri a mercurio fino a quelli più sofisticati di tipo elettronico o costituiti da transistors corredati di registratori grafici 8
Irraggiamento Le radiazioni termiche subiscono fenomeni di riflessione di assorbimento con intensità variabile a seconda delle caratteristiche dei corpi che ne sono investiti: natura, colore, lunghezza d onda, ecc. Attualmente il problema dell irraggiamento termico si propone con particolare attenzione a causa dell impiego di materiali sempre più leggeri nelle nuove tecnologie costruttive, nonché dell uso di pannelli radianti e, soprattutto, di estese superfici fenestrate Irraggiamento La valutazione della temperatura radiante tiene conto del calore irradiato da tutte le componenti ambientali: pareti, pavimento, persone ed eventuali macchinari Essa viene misurata mediante il Globotermometro di Vernon, che consiste in un bulbo posto al centro di una sfera di rame verniciata esternamente di nero opaco. La superficie metallica, riscaldata per irraggiamento, trasmette all aria contenuta all interno della sfera una quantità di calore proporzionale all irraggiamento termico, alla temperatura e alla velocità dell aria dell ambiente 9
Umidità L umidità, intesa come umidità relativa, ha grande importanza come elemento fondamentale del benessere fisiologico dell uomo L umidità relativa è il rapporto tra l umidità assoluta e l umidità massima L umidità assoluta è il peso in grammi del vapore acqueo contenuto effettivamente in un m 3 d aria L umidità massima è la quantità massima in grammi di vapore acqueo in un m 3 d aria ad una certa temperatura Umidità L umidità relativa dell aria viene avvertita dall uomo, al di sotto del valore del 12%, come una sensazione di secchezza a livello delle mucose; a valori superiori all 80%, come una sensazione sgradevole di umido 10
Umidità Il valore ottimale dell umidità relativa di un ambiente varia dal 30 al 60% La misura dell umidità dell aria viene effettuata mediante igrometri (polimetro di Lambrecht o igrometro a capello), che sfruttano la capacità dei capelli di allungarsi in presenza di umidità, e gli psicrometri (psicrometro di Asmann e psicrometro di Igrist), apparecchi molto più precisi e di più vasto impiego Ventilazione Per la misurazione della ventilazione (velocità dell aria) ci si avvale dell utilizzo dell Anemometro a filo caldo ed il Katatermometro a bulbo argentato Per contribuire al benessere termico fisico e psichico di un individuo la velocità dell aria deve essere compresa tra +0,10 msec durante l inverno e +0,20 msec durante l estate 11
Valori ottimali dei fattori microclimatici Periodo Temperatura Umidità relativa Ventilazione Inverno 19-22 C 40-50% 0,05-0,1 msec Estate 24-26 C 50-60% 0,1-0,2 msec Esiste oggi la possibilità di effettuare il rilievo simultaneo di numerosi parametri microclimatici grazie all utilizzo di vere e proprie stazioni microclimatiche, compatte e portatili Tali apparecchiature (centraline microclimatiche o multiacquisitori) dispongono, inoltre, di software interni che, raccogliendo ed elaborando i parametri del monitoraggio, forniscono in tempo reale precise informazioni sulle caratteristiche microclimatiche e sul conseguente grado di comfort ambientale 12
Correlazione tra temperatura, umidità relativa e capacità lavorativa Temperatura Umidità Capacità lavorativa relativa 21 C 40% Massimo benessere 85% Benessere, ma in riposo 91% Fatica e depressione 25 C 20% Nessun malessere 65% Malessere 80% Riposo necessario 100% Impossibile il lavoro pesante I primi segni di malessere causati dalla viziatura dell aria cominciano ad apparire quando il tasso di CO 2 si aggira intorno all uno per mille Di per sé questo tasso non dà alcun disturbo, ma indica che, per effetto della presenza dell uomo, gli altri parametri microclimatici quali temperatura, umidità ed odori, hanno raggiunto il livello di viziatura 13
Per conservare il benessere psicofisico degli individui, bisogna garantire un adeguata ventilazione con mezzi naturali ed artificiali Il cubo d aria, o quota di ventilazione, è definito come la quantità di aria necessaria per ogni ora ad una persona perché il tasso di CO 2 non superi il limite dell uno per mille Tenendo presente che l uomo adulto medio (peso 75 Kg) elimina 22,5 litri di CO 2 /h, saranno necessari 22,5 l/0,7 m 3 d aria, cioè 32 m 3 / persona per evitare la viziatura Questo valore varia a seconda dell età, dell attività che si svolge, della presenza di altri fattori contaminanti (fumo di sigaretta), di stati patologici in atto, ecc. 14
Per il calcolo del cubo d aria viene impiegata la seguente formula: C = K/m-Q Dove: C = cubo d aria K= CO 2 eliminata con la respirazione espressa in l/h (questo valore varia con l età e l attività delle persone) m = concentrazione di CO 2 da non superare (1 ; 0,7 quando si desidera una particolare purezza dell aria) q= CO 2 contenuta nell aria esterna (0,3 del tutto pura; 0,35-0,4 negli ambienti cittadini) 15