Come la progettazione di un sistema di ventilazione può rendere gli edifici salubri

Paola Allegri – Ingegnere civile, esperto in salubrità degli edifici

Progettare edifici sani e sostenibili significa investire nella salute delle persone che li abitano o ci lavorano. Ciò comporta un progetto accurato, l’uso di materiali non nocivi, sostenibili e una corretta manutenzione per garantire anche una buona qualità dell’aria interna. L’adozione di queste buone pratiche può tutelare la salute, garantire il confort e il benessere delle persone, riducendo anche i rischi delle malattie associate agli edifici, con una notevole riduzione della spesa sanitaria pubblica.

Secondo la Household Air Pollution Commission, i decessi causati dall’inquinamento indoor sono prevalentemente dovuti a malattie respiratorie come la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), la polmonite e il cancro ai polmoni. Inoltre, l’esposizione prolungata a sostanze inquinanti può causare malattie cardiovascolari, problemi oculari e danni neurologici.

Ulteriori conseguenze possono manifestarsi con la riduzione delle performance lavorative o con un limitato apprendimento scolastico, aumentando anche il rischio di depressione e ansia. All’interno degli ambienti confinati come le case, gli uffici, gli spazi ricreativi, ecc., l’inquinamento dell’aria può essere determinato da vari fattori, tra questi i materiali da costruzione, una inadeguata ventilazione, il gas radon, sostanze chimiche volte al riscaldamento o alla pulizia, come pesticidi, vernici, detersivi e prodotti per la cura personale.

Alcune patologie per l’esposizione all’inquinamento ambientale

Negli ultimi anni, sono stati condotti numerosi studi che suggeriscono anche una possibile relazione tra l’inquinamento ambientale e gli effetti negativi sullo sviluppo fisico e cognitivo dei bambini.

L’inquinamento ha effetti dannosi non soltanto sull’apparato respiratorio, il sistema cardiovascolare, ma può causare danni neurologici e influire sulla comprensione e sulla memoria. Inoltre, può aumentare il rischio di autismo e disturbi del neurosviluppo. Vi sono in letteratura circa una dozzina di studi che associano la presenza di inquinanti indoor in maggiore concentrazione nelle abitazioni di bambini colpiti rispetto a quelle di non affetti. In uno di questi studi l’associazione riguardava anche la presenza di inquinanti nelle donne incinta e lo sviluppo di autismo nel nascituro.

Tuttavia, è importante sottolineare che l’autismo è una condizione complessa e multifattoriale, con molteplici cause genetiche e ambientali che interagiscono tra loro. Di conseguenza, l’inquinamento dell’aria è da ritenersi solo uno dei numerosi fattori che contribuiscono allo sviluppo di questo disturbo.

Gli studi sulle fonti inquinanti, le criticità ambientali negli edifici e le concentrazioni dannose presenti nei materiali edili, sono sempre più spesso oggetto di approfondimenti da parte degli istituti di ricerca, università, organizzazioni governative e non governative, con l’obiettivo di comprendere meglio i rischi per la salute e l’ambiente, al fine di offrire un idoneo supporto per lo sviluppo di politiche, regolamenti e prassi di produzione più sostenibili e sicure, oltre a svolgere un ruolo importante nella creazione di consapevolezza nella popolazione sulle questioni ambientali e nella promozione di comportamenti e soluzioni tecnologiche più ragionevoli verso la salute e l’ambiente.

Questa operatività ha messo in evidenza molti rischi ai quali è esposto l’individuo all’interno delle costruzioni, ad esempio quello di favorire la proliferazione di agenti patogeni. In questo ne è la prova come una insufficiente ventilazione o infiltrazioni diffuse, possono agevolare la formazione di muffe che possono causare problemi respiratori.

I principali inquinanti indoor

I principali inquinanti indoor sono classificati dall’OMS (WHO, 2010) in

  • fisici
  • chimici
  • biologici

per lo più correlati ai materiali da costruzione, al suolo, alle abitudini delle persone, alla destinazione
d’uso dei locali, alla ventilazione, alle tecniche costruttive, come riportati nella Tabella “A”.

TABELLA “A” – Elenco dei principali contaminanti indoor

Il ruolo della progettazione

L’Organizzazione Mondiale della Sanità, ritiene che un edificio debba essere progettato e costruito tenendo conto degli aspetti biologici, psicologici e sociali per garantire un ambiente sano e favorevole al benessere delle persone. (The who approach and healt, www.euro.who.int)

Ad esempio, un design ben studiato può prevedere la posizione delle finestre in modo tale da massimizzare l’illuminazione naturale durante il giorno e ridurre la necessità di luce artificiale, che aumenta il disagio visivo, il rischio di problemi cardiaci, compresi i disturbi del sonno e l’ipertensione. Uno studio del 2016 pubblicato sul Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism ha dimostrato che l’esposizione alla luce artificiale è anche associata a un aumento del rischio di obesità. Inoltre, l’inserimento nel progetto di spazi aperti come cortili o giardini può favorire una migliore circolazione dell’aria e una maggiore ventilazione naturale all’interno dell’edificio.

Questo diminuisce l’eventuale degrado delle strutture che può essere causato dall’umidità, favorendo una migliore qualità dell’aria respirata dagli abitanti, contribuendo alla prevenzione di malattie respiratorie e migliorando il loro benessere generale. Una progettazione attenta e mirata che considera elementi come l’orientamento solare, l’efficienza energetica, la qualità dell’aria interna e la presenza di spazi verdi può cooperare alla creazione di comunità sicure e sane, migliorare la qualità della vita dei residenti e favorire un ambiente sostenibile.

Come la progettazione di un sistema di ventilazione può rendere gli edifici salubri

La progettazione di un sistema di ventilazione, ad esempio, ha un ruolo importante per modulare il grado di umidità e prevenire la crescita di muffe, che sono un determinante primario per la salubrità di un edificio e quindi per la sua agibilità (art.24-25 del T.U. Edilizia 380/2001).

La maggior parte delle muffe sono innocue e al massimo emanano odori sgradevoli, ma ve ne sono altre in grado di generare allergie in varie sedi dell’organismo (occhi, vie respiratorie alte e basse, cute). Oltre alle malattie allergiche, le muffe producono anche sostanze chiamate micotossine, che possono avere effetti tossici più importanti sull’uomo e sugli animali. Quindi, prevenire la muffa dovrebbe essere una priorità per i progettisti, i proprietari di edifici e i gestori delle strutture. Le politiche per l’efficientamento energetico, che spingono a realizzare edifici sempre più ermetici, stanno contribuendo soprattutto negli immobili più moderni alla perdita della traspirabilità, con un conseguente impoverimento della qualità dell’aria. Un sistema di ventilazione ben progettato aiuta a ridurre questi rischi.

L’Organizzazione Mondiale della Sanità ha fornito dei valori di riferimento che indicano quale sia il tasso di umidità ideale per un’abitazione. La Tabella, che segue, indica il tasso di umidità ideale in relazione alla temperatura registrata all’interno di un’abitazione. La regola generale è che quanto più è elevata la temperatura, tanto meno è tollerabile l’umidità.

Oltre alla percezione soggettiva, l’umidità relativa oltre il 60% favorisce l’umidità di condensa sui muri, vetri e pareti e talvolta può addirittura dare luogo a gocciolamenti, mentre sotto il 40% le mucose tendono ad asciugarsi e aumenta la sensazione di secchezza e sete.

Tuttavia, non in tutte le stanze è opportuno mantenere la stessa temperatura e, di conseguenza, la stessa umidità. Alcuni vani, come ad esempio la cucina e il bagno, è necessario avere un tasso di umidità leggermente più alto. In questi ambienti, infatti, si genera una maggiore umidità a causa dell’utilizzo di acqua calda e della presenza di vapore acqueo.

In un ambiente confinato si consiglia che:

  • la temperatura dell’aria sia compresa tra i 20°C e i 24°C (rif. decreti legislativi 412/93 e 551/99), con una variazione massima di +/- 2°C;
  • la velocità dell’aria sia inferiore a 0,25 m/s per gli ambienti occupati in modo sedentario e inferiore a 0,15 m/s per gli ambienti occupati in modo attivo;
  • l’umidità relativa dell’aria sia tra il 40% e il 60%, con una variazione massima di +/- 10%, consentendo un margine di flessibilità nell’umidità relativa dell’aria per adattarsi alle fluttuazioni ambientali; tuttavia, è consigliabile mantenere l’umidità il più stabile possibile per evitare sbalzi improvvisi che potrebbero essere fastidiosi o dannosi.

Un ambiente malsano, generato da difetti d’opera, oppure una inadeguata progettazione, espone il progettista, il Direttore dei lavori, la ditta esecutrice ed a volte anche il proprietario alle responsabilità e/o al risarcimento del danno alla salute, diritto costituzionalmente garantito dall’art.32 della Costituzione. Il “diritto alla salubrità dell’ambiente di vita”, è considerato dalla giurisprudenza di merito come il prolungamento del diritto alla salute dell’individuo, che si muove in parallelo a quella che ha esteso la tutela del diritto alla salute dalla persona anche ai luoghi di lavoro.

L’integrità psicofisica protetta dal diritto alla salute comprende la pretesa dell’individuo a condizioni di vita, di ambiente e di lavoro che non pongano a rischio tale bene fondamentale (DIRITTO ALLA SALUTE NELLA GIURISPRUDENZA DELLA CORTE COSTITUZIONALE ITALIANA – Rivista N°: 3/2013).

Anche “il locatore è ugualmente tenuto a risarcire il danno alla salute subito dal conduttore”, per effetto delle condizioni abitative dell’immobile locato, quand’anche tali condizioni fossero note all’inquilino al momento della conclusione del contratto, dovendosi ritenere che la tutela del diritto alla salute prevalga su qualsiasi accordo tra privati di esclusione o limitazione della responsabilità del locatore”. Pertanto, il locatario è tenuto a risarcire i danni di salute del conduttore. (Corte di Cassazione, Sentenza n. 915/99).

Il diritto alla salute, quindi non si limita soltanto all’accesso a cure mediche adeguate, ma include anche il diritto a vivere in un ambiente sicuro e salutare. Questo implica che ogni individuo abbia il diritto di risiedere in un luogo privo di fattori che possano compromettere la propria salute, come l’inquinamento dell’aria, dell’acqua o del suolo, la presenza di sostanze chimiche pericolose, l’esposizione a rumori eccessivi o a condizioni di vita precarie. Il diritto all’abitare in un ambiente salubre comprende anche il diritto a un alloggio adeguato e sicuro, che rispetti le necessità di ogni individuo e che non ponga a rischio la propria integrità fisica o psichica. Ciò implica che ogni individuo abbia accesso a una casa sicura, priva di rischi strutturali o igienici, che offra un ambiente sano in cui vivere.

Il ruolo della ventilazione negli edifici

Una buona qualità dell’aria interna si ottiene quando la miscelazione tra aria di rinnovo e aria ambiente è completa, ovvero quando il numero dei ricambi di aria è corrispondente alla destinazione d’uso del locale e al numero dei suoi occupanti.

Una appropriata ventilazione è quindi fondamentale per garantire la qualità dell’aria interna e il comfort degli occupanti, a prescindere dal tipo (meccanico, naturale o misto) adottato. La scelta dipende da vari fattori, come la tipologia e la geometria dell’immobile, il clima locale, l’ubicazione, la densità di occupazione degli spazi e il tipo di attività che si svolge all’interno. Ad esempio, in un clima caldo e umido, potrebbe essere preferibile utilizzare una combinazione di ventilazione naturale e meccanica per garantire un adeguato ricambio d’aria e prevenire l’accumulo di umidità.

La ventilazione meccanica coinvolge l’uso di ventilatori o sistemi di condizionamento dell’aria per spingere o tirare l’aria esterna all’interno dell’immobile. Quest’ultimo tipo è certamente più preciso ed efficiente nel garantire un flusso d’aria costante e controllato, ma comporta un maggiore consumo energetico e richiede una periodica manutenzione.

Diversamente, la ventilazione naturale sfrutta appunto le forze naturali come la pressione del vento e la differenza di temperatura per far circolare l’aria all’interno dell’edificio, senza nessun tipo di costo aggiuntivo.

Questo tipo di sistema può essere più efficiente dal punto di vista energetico e può contribuire a creare un’atmosfera più confortevole, ma è influenzato dalle condizioni climatiche esterne e dall’ubicazione della costruzione. La ventilazione mista combina gli elementi di entrambi i sistemi (meccanico e naturale) traendo i vantaggi da ambedue le soluzioni.

Ad esempio, può essere utilizzato un sistema di ventilazione meccanica per fornire un flusso d’aria costante e controllato, mentre le finestre o le aperture possono essere utilizzate per acconsentire l’ingresso di aria esterna fresca quando le condizioni climatiche sono favorevoli. La scelta del sistema di ventilazione dipende quindi dalle specifiche esigenze del progetto e dalla capacità di saper bilanciare i vantaggi e gli svantaggi di ciascun tipo di soluzione.

Ci sono molti fattori che influenzano la ventilazione naturale tra questi il clima locale, la vicinanza a fiumi, laghi, mare, ostacoli (alberi, montagne, edifici limitrofi, ecc.) e i tassi di inquinamento intorno alla struttura, ai quali si aggiungono la forma, l’orientamento, la posizione, venti dominanti e i materiali da costruzione. La ventilazione naturale di solito è rafforzata dall’uso di elementi architettonici specifici come lucernari, atrii o pareti perforate per facilitare il flusso d’aria, massimizzando l’efficienza energetica.

Affinché la ventilazione non produca effetti negativi sul bilancio energetico del fabbricato, sia nella stagione invernale che in quella estiva, è necessaria un’attenta progettazione che valuti nel complesso la permeabilità dell’involucro e le infiltrazioni di aria attraverso gli elementi opachi ed elementi trasparenti, che sono dovute a tre cause principali:

  • il vento che crea sovra pressione nel lato sopra vento e depressione sul lato sottovento
  • l’effetto camino dovuto alla differenza di pressione fra esterno e interno generata dal vento, dal gradiente di temperatura, dall’altezza dell’edificio e dal sistema di riscaldamento
  • i sistemi di ventilazione.

Inoltre, la disposizione delle finestre è importante per favorire la ventilazione naturale: ideali sono le aperture disposte in modo da permettere un flusso d’aria coerente, ad esempio con finestre opposte che favoriscono la creazione di correnti d’aria. L’orientamento delle finestre verso le direzioni prevalenti del vento può aiutare a favorire il ricambio d’aria.

Per ridurre le dispersioni termiche, è importante che i serramenti siano progettati per garantire un’alta tenuta (con minimo flusso attraverso i giunti lineari) e che possano modulare il flusso d’aria. Nella classificazione dei serramenti si fa riferimento alle norme UNI: tra queste la UNI EN 1026 fornisce i metodi di prova per misurare la permeabilità all’aria dei serramenti, la UNI EN 12207 identifica il livello di tenuta del giunto tra la parte fissa e la parte mobile del serramento e la norma UNI 10344 che raccomanda il ricambio d’aria negli ambienti confinati (0,5/h, ovvero che in un’ora deve essere sostituita almeno la metà del volume dell’ambiente).

Ventilazione naturale su un solo lato

La ventilazione su un lato è l’uso di aperture su un solo versante di un edificio. Questo sistema viene utilizzato per ventilare naturalmente spazi limitati, dove la ventilazione incrociata non può essere fornita, a causa di vincoli strutturali o ambientali. Uno degli svantaggi di questo tipo di ventilazione è che genera solo un minimo movimento d’aria. Dove ci sono solo aperture su un lato, la ventilazione guidata dal vento potrebbe essere adatta per edifici in cui la larghezza è fino a 2,5 volte l’altezza dal pavimento al soffitto.

Ventilazione incrociata

La ventilazione incrociata è particolarmente efficace in ambienti in cui l’aria esterna è più fresca rispetto a quella interna, permettendo un flusso costante di aria fresca all’interno dell’unità abitativa. Si realizza attraverso uno studio accorto di tutti gli elementi che poi trovano compimento funzionale nell’uso di finestre, porte o aperture appositamente posizionate e dimensionate per favorire il passaggio dell’aria.

La ventilazione incrociata può essere utilizzata anche per ridurre l’accumulo di umidità e di odori sgradevoli all’interno dell’edificio, migliorando così la qualità dell’aria indoor e creando un ambiente salubre. Per massimizzare l’efficienza della ventilazione incrociata, è essenziale considerare la corretta posizione e dimensione delle aperture, in modo da permettere un flusso d’aria sufficiente ma non eccessivo.

Inoltre, è importante valutare la direzione dei venti predominanti nella zona, in modo da posizionare le aperture in modo ideale. Se ci fossero finestre su entrambi i lati, la ventilazione incrociata potrebbe essere adatta per edifici in cui la larghezza è fino a cinque volte l’altezza dal pavimento al soffitto.

Negli edifici meno complessi, la ventilazione incrociata può spesso essere progettata seguendo le regole induttive per l’area apribile richiesta per una determinata superficie, a seconda della natura dello spazio e dell’occupazione delle persone. La situazione diventa più complicata quando la ventilazione incrociata si combina con l’effetto camino o con sistemi meccanici ed entrano nella valutazione anche la massa termica e il guadagno solare. La modellazione di questo comportamento può diventare estremamente complicata, a volte richiedendo l’uso di dati meteorologici locali e software di fluidodinamica computazionale.

Ventilazione effetto camino

La ventilazione per effetto camino introduce l’aria più fredda dall’esterno attraverso aperture situate nella parte bassa della struttura e facendo uscire l’aria calda, e viziata, dalla parte alta del tetto, mentre rimarrà in casa l’aria fresca e pulita. Di solito questa ventilazione è più efficace negli edifici alti, ma può anche essere utilizzata negli edifici in cui la ventilazione incrociata non è da sola in grado di penetrare sufficientemente in tutta la costruzione.

Affinché questo sistema di ventilazione funzioni correttamente, la temperatura interna deve essere superiore a quella esterna, motivo per cui potrebbe non essere sempre abbastanza efficiente pensarla come l’unica soluzione.

L’effetto camino è appunto quel fenomeno fisico per cui una massa di aria più calda e meno densa (quindi più leggera) sale verso l’alto richiamando, in basso, dell’aria più fredda. Maggiore è la differenza di temperatura, più veloce sarà il movimento dei flussi.

La qualità ambientale, non è un concetto astratto, ma il risultato di una serie di valutazioni, scelte progettuali e architettoniche, per rendere salubri gli edifici, che hanno tra le finalità anche quella di soddisfare le esigenze metaboliche degli occupanti, fornendo il comfort e il benessere nei tempi di permanenza all’interno delle strutture.

La ventilazione naturale può quindi favorire l’eliminazione di concentrazioni inquinanti negli ambienti chiusi in diversi modi:

  1. Diluizione: l’aria esterna fresca che entra attraverso aperture come finestre e porte diluisce
    l’aria interna, riducendo così la concentrazione degli inquinanti, tra cui merita di essere citato
    il gas radon, prima causa di cancro del polmone nei non fumatori;
  2. Controllo dell’umidità: la ventilazione naturale può favorire la circolazione dell’aria,
    modulando così l’umidità e minimizzando la formazione di muffe e dei loro prodotti;
  3. Fornitura di aria fresca: La ventilazione naturale può fornire aria fresca agli ambienti interni,
    garantendo così una migliore qualità dell’aria. L’aria fresca può aiutare a ridurre la
    concentrazione di inquinanti, migliorando la qualità dell’aria respirata dagli occupanti.

Conclusioni

È oramai accertato, che la qualità della ventilazione influisce sulla salute e sulle prestazioni dei fruitori e che in ottemperanza ai requisiti igienico sanitari del dm 5 luglio 1975 le soluzioni passive dovrebbero avere la priorità ogni volta che è possibile e che solo “quando le caratteristiche tipologiche degli alloggi diano luogo a condizioni che non consentano di fruire di ventilazione naturale, si dovrà ricorrere alla ventilazione meccanica centralizzata”.

Ne consegue che per la realizzazione di edifici di modeste dimensioni è possibile pianificare strategie progettuali passive mentre in progetti su larga scala, come aeroporti, ospedali, uffici e altri, fare affidamento solo sulla ventilazione naturale è quasi sempre irrealizzabile. Diventa in questi casi, una scelta obbligata includere dispositivi di ventilazione meccanica nel progetto, tenendo conto dell’impegnativa gestione, della manutenzione, dei costi e di tutti quegli accorgimenti imprescindibili per offrire buoni livelli di tenuta termica, acustica e idraulica, nonché una buona sicurezza antincendio.

Si tratta di una sfida da raccogliere per una più efficiente gestione del patrimonio immobiliare ma soprattutto per contribuire alla salute della popolazione, operando in una zona di confine tra tecnica e prevenzione sanitaria.

Redazionale a cura di

Paola Allegri ingegnere civile, esperto in salubrità degli edifici,
Presidente dell’Associazione Nazionale Esperti Edificio Salubre –
Gas Radon “Donne Geometra” del Cngegl, relatore e membro di
Comitati scientifici nazionali e internazionali sui temi della
sostenibilità e qualità ambientale, autore di articoli e
pubblicazioni scientifiche.

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