Sapevi che la qualità del tuo comfort dipende da come l’aria viene distribuita intorno a te? Selezionare i diffusori d’aria più adatti non è un dettaglio tecnico, ma il segreto fondamentale per garantire il benessere in ogni spazio chiuso.
Benessere termoigrometrico e comfort termico
Il corpo umano può essere visto come un sistema termodinamico che scambia calore con l’ambiente circostante.
L’energia chimica introdotta attraverso l’alimentazione viene utilizzata in tre modi principali:
- come calore ceduto all’esterno;
- come energia meccanica prodotta;
- come riserva interna, che si manifesta sia nell’accumulo di grassi sia in una variazione della temperatura media corporea.
Il consumo energetico dell’organismo (flusso metabolico), necessario a mantenere le funzioni vitali – dalla respirazione alla circolazione sanguigna, senza dimenticare le attività intellettuali e fisiche – corrisponde alla somma dell’energia meccanica sviluppata e del calore disperso verso l’esterno.
Ne deriva che la sensazione di benessere non è uguale per tutti: cambia da individuo a individuo e non esiste una condizione valida universalmente.
Gli impianti di climatizzazione hanno come obiettivo principale quello di garantire, negli ambienti chiusi, le condizioni ideali di temperatura, umidità e qualità dell’aria, secondo i parametri stabiliti in fase di progetto. In particolare, il comfort dipende da due aspetti fondamentali:
- l’equilibrio termoigrometrico tra persona e ambiente, cioè la condizione in cui non si percepiscono né caldo né freddo, grazie al giusto bilanciamento di temperatura, umidità e movimento dell’aria;
- la qualità dell’aria interna (IAQ – Indoor Air Quality), che riguarda la composizione dell’aria, in particolare la concentrazione di sostanze inquinanti (gassose o in forma di particolato) e il livello di umidità.
Accanto ad una ottimale distribuzione dei parametri termoigrometrici, un ambiente comfortevole deve anche garantire:
- Comfort acustico, ovvero assenza di rumori fastidiosi o buon isolamento dall’inquinamento acustico urbano.
- Comfort visivo, sensazione di armonia estetica con l’ambiente.
La sensazione di disagio dovuta ad un fastidio va infatti ad influenzare il nostro sistema termoregolatorio sbilanciando quell’equilibrio termoigrometrico che caratterizza la sensazione di benessere.
Va considerato, inoltre, che la sensibilità al comfort varia in base a fattori individuali come lo stato di salute, l’ansia o la reattività della pelle, elementi che non possono essere espressi con valori numerici precisi.
Per questo motivo il comfort può essere definito come uno stato mentale, in cui l’individuo si sente soddisfatto delle condizioni microclimatiche che lo circondano.
I fattori che influenzano tale stato sono molteplici:
- metabolismo
- tipo di abbigliamento
- età
- genere
- attività svolta
- temperatura media dell’ambiente
La percezione di comfort è il risultato della concomitanza tra benessere termoigrometrico, qualità dell’aria interna, comfort visivo e assenza di discomfort acustico e dipende in larga misura da scelte progettuali accurate riguardanti:
- il sistema di diffusione dell’aria;
- la tipologia e la posizione degli apparecchi di diffusione in relazione agli occupanti e agli arredi;
- l’efficienza dei sistemi di filtrazione.
Indici di benessere
Quando si parla di comfort, ci si riferisce a una condizione particolare, descritta attraverso parametri empirici, che riesce a soddisfare una larga percentuale degli occupanti di un determinato ambiente.
Il riferimento normativo principale in questo ambito è la UNI EN ISO 7730, che si basa sul modello di comfort termico sviluppato da Fanger. Questo modello permette di descrivere le condizioni reali rispetto a quelle ideali di comfort attraverso specifici indici globali, che riflettono la percezione media degli individui presenti nell’ambiente analizzato.
Gli indici utilizzati sono due: PMV e PPD.
- Il PMV (Predicted Mean Vote, voto medio previsto) rappresenta la media dei giudizi espressi da un campione di 1300 soggetti, riguardo alla sensazione termica percepita in uno specifico ambiente.
- Questa sensazione viene tradotta in una scala numerica, riportata nella seguente tabella.
Questa tabella raccoglie i risultati delle sperimentazioni condotte da Fanger in camera climatica, che hanno consentito di mettere in relazione il valore di PMV con i sei principali parametri che determinano il comfort termoigrometrico:
- livello di attività;
- resistenza termica del vestiario;
- temperatura dell’aria;
- temperatura media radiante;
- umidità relativa;
- velocità dell’aria.
Fra questi parametri, un ruolo di rilievo è ricoperto dal livello di attività e dalla resistenza termica del vestiario, entrambi valutabili sia attraverso formule analitiche sia mediante tabelle di riferimento.
Per il livello di attività si utilizza l’unità Met.
Un valore pari a 1 Met corrisponde al flusso metabolico – cioè all’energia spesa dall’organismo rapportata all’unità di superficie corporea – di una persona sveglia e a riposo.
Il Met è l’unità di misura usata specificatamente per esprimere il consumo di energia per unità di superficie da parte di un individuo durante una specifica attività. 1 Met esprime anche il consumo di
Per quanto concerne la resistenza termica del vestiario, si fa riferimento al clo.
Il clo è l’unità di misura della resistenza termica degli indumenti e vale la relazione
Poiché è evidente che non tutti gli individui reagiscono allo stesso modo alle medesime condizioni ambientali, a parità di PMV non tutti percepiscono la stessa sensazione termica.
Per questo motivo, la norma UNI EN ISO 7730 mette in relazione il PMV con il PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied), ovvero la percentuale di persone che risultano insoddisfatte delle condizioni presenti.
Il PPD esprime dunque, in termini percentuali, la quota di occupanti che con maggiore probabilità manifesteranno disagio rispetto al microclima prodotto da un determinato impianto.
La curva che descrive questo indice ha un andamento simmetrico, poiché il grado di insoddisfazione cresce in maniera analoga sia per condizioni percepite come troppo fredde che come troppo calde.
Per un valore di PMV = 0 si ottiene un PPD = 5%. Ciò significa che, anche nel caso migliore, un impianto di climatizzazione potrà garantire condizioni ottimali solo per il 95% degli occupanti, mentre almeno il 5% continuerà a non percepire un comfort adeguato. Raggiungere il 100% di soddisfazione non è quindi possibile. Inoltre, anche piccole deviazioni dal punto ottimale (PMV = 0) determinano un rapido aumento della percentuale di insoddisfatti.
Gli indici PMV e PPD forniscono una valutazione complessiva dell’ambiente, ma non sempre descrivono in modo puntuale le sensazioni dei singoli. Alcuni individui, infatti, possono sperimentare disagi localizzati, ad esempio per la presenza di correnti d’aria fredda sul collo o per la temperatura troppo bassa o troppo alta dei pavimenti a contatto con i piedi.
Proprio per questo, la funzione principale di un sistema di diffusione dell’aria è quella di garantire che il raggiungimento delle condizioni climatiche desiderate all’interno di uno spazio avvenga senza generare situazioni indesiderate o non previste a livello locale.
La norma UNI EN ISO 7730 introduce infatti anche i principali parametri di discomfort locale, che servono a valutare e controllare queste condizioni specifiche.
- la temperatura del pavimento;
- il livello di turbolenza;
- la temperatura media radiante;
- Differenza verticale di temperatura;
La temperatura del pavimento incide direttamente sulla sensazione di discomfort percepita attraverso i piedi. Questo aspetto richiede particolare attenzione negli impianti di riscaldamento a pavimento: qualora gli occupanti siano privi di calzature, la temperatura non deve superare i 29 °C, poiché valori più elevati possono causare problemi di circolazione sanguigna negli arti inferiori.
Il livello di turbolenza Tu delle correnti d’aria all’interno della zona occupata si esprime come:
dove:
- |SD| è la deviazione standard dal valore medio della velocità dell’aria, ovvero è la misura media dell’oscillazione rispetto al valore medio di velocità;
- va è la velocità media dell’aria.
Si definisce “Draught Rate” DR la percentuale di soggetti insoddisfatti per correnti d’aria, che dipende anche dal valore della temperatura dell’aria in ambiente ta.
La normativa suggerisce i valori massimi della velocità dell’aria va all’interno della zona occupata:
- in inverno pari a 0,15m/s;
- in estate pari a 0,25m/s.
Dall’esperienza pratica emerge che, in fase di raffrescamento, è consigliabile mantenere la velocità dell’aria (va) su valori di progetto non superiori a 0,2 m/s. In questo modo si riduce il rischio di discomfort legato all’aumento della sudorazione e al minor isolamento termico dovuto al vestiario leggero.
La temperatura media radiante (Tmr) viene definita come la temperatura di un ambiente ipotetico, perfettamente uniforme dal punto di vista termico, nel quale un individuo scambierebbe per irraggiamento la stessa quantità di calore che scambia nell’ambiente reale. La Tmr viene misurata tramite il globotermometro.
Questo strumento è costituito da una sfera nera di 15 cm di diametro e 0,2 mm di spessore, al cui interno è collocata una termocoppia. Il valore rilevato prende il nome di temperatura operativa (To). Conoscendo la temperatura dell’aria (Ta) e la velocità dell’aria (va) nell’ambiente in cui si trova il globotermometro, è possibile ricavare il valore della Tmr.
La Tmr così ottenuta è una stima della temperatura media radiante delle superfici dell’ambiente.
Si può certamente affermare che l’asimmetria radiante generi una forte sensazione di discomfort.
Gradienti verticali di temperatura, ovvero una stratificazione di temperatura verticale per cui le caviglie e la testa degli occupanti di un ambiente climatizzato vengono esposti a temperature diverse, provocando discomfort. Risulta ammissibile come gradiente massimo per una persona seduta 3 °C.
Condizioni di benessere
A questo punto è possibile definire dei valori di riferimento per i principali parametri che influenzano il comfort, in modo da riassumere le condizioni di benessere ottimali sia durante la fase di riscaldamento sia durante quella di raffrescamento.
Condizioni invernali => UR 40-45% – 1clo – attività leggera ≤1,2Met
Condizioni estive => UR 55-60% – 0,5clo – attività leggera ≤1,2 Met
L’umidità relativa (UR) dell’aria esercita un’influenza moderata sulla percezione del comfort termico all’interno degli intervalli di temperatura tipici degli ambienti interni. Considerando, a questo proposito, i seguenti intervalli di temperatura dell’aria:
- in inverno, 19°C – 25°C;
- in estate, 23°C – 27°C;
L’umidità relativa può oscillare tra il 30% e il 70% senza influire significativamente sulla percezione del comfort termico.
Tuttavia, valori inferiori al 30% possono provocare irritazioni alle mucose, mentre valori superiori al 70% favoriscono la formazione di muffe all’interno degli ambienti.
In pratica, per garantire un adeguato benessere, si adottano generalmente valori di umidità relativa compresi tra il 55% e il 60% in estate e tra il 40% e il 45% in inverno.
