Il presente rapporto si inserisce nell’ambito della Ricerca di Sistema sulle elettrotecnologie innovative per i settori civile e terziario. In particolare, il segmento di ricerca a cui si fa riferimento è quello relativo al controllo della qualità dell’aria negli ambienti interni (IAQ) e al ruolo delle elettrotecnologie per la ventilazione, umidificazione/deumidificazione, depurazione degli ambienti.. L’inquinamento dell’aria negli ambienti confinati si presenta come un problema complesso, la cui importanza non è inferiore a quella dell’inquinamento esterno in considerazione anche del fatto che nella nostra società la popolazione trascorre circa il 70-80% del proprio tempo in ambienti chiusi. La qualità dell’aria interna, oltre ad avere implicazioni di carattere sanitario, contribuisce a determinare le condizioni ambientali nelle quali viene svolta normalmente l’attività lavorativa, ed influenza in misura non trascurabile, anche se difficilmente quantificabile, la produttività individuale e, quindi, aziendale. L’inquinamento indoor ha cause molteplici; esso infatti può essere di origine esterna, o può essere prodotto dalle emissioni dei materiali da costruzione e dagli arredi, dalle attività interne e dalle stesse persone presenti, oppure può risultare da una gestione non adeguata dei sistemi di ventilazione degli ambienti. Riguardo agli effetti sull’uomo, i principali inquinanti indoor possono essere suddivisi in quattro gruppi: ad azione prevalentemente irritante (polveri, biossido di azoto, ozono, formaldeide, ecc.), ad azione prevalentemente tossica, (ossido di carbonio, nicotina, metalli pesanti, ecc.), ad azione prevalentemente sensibilizzante (pollini, fibre sintetiche, ecc.), a sospetta azione cancerogena (amianto, radon, formaldeide, idrocarburi policiclici aromatici). La caratterizzazione e l’ottimizzazione di un edificio sotto il profilo della IAQ è materia assai articolata, dovendosi tenere conto di numerosi fattori quali la tipologia e l’ubicazione degli edifici stessi (che influenza il rateo di rientro di contaminanti presenti nell’aria esterna), la ventilazione dei locali, la struttura ed agli arredi presenti. L’organizzazione dei locali presenta anch’essa notevoli conseguenze sulla IAQ, dovendosi tenere conto di variabili quali il tasso d’occupazione, la presenza di fumatori abituali, lo svolgimento di attività produttive che possono causare l’immissione d’inquinanti. Occorre inoltre considerare, in un processo di ottimizzazione, anche la qualità della ventilazione degli ambienti e l’entità dei consumi energetici da essa determinati. La ventilazione, infatti, oltre ad essere uno degli strumenti principali per garantire il benessere termoigrometrico all’interno dei locali, da un lato rappresenta il mezzo più diffuso per l’eliminazione o, quantomeno, la diluizione dei contaminanti presenti nell’aria indoor, ma, dall’altro, può comportare l’immissione ulteriore di composti dannosi, provenienti dall’esterno o dai componenti dell’impianto stesso.

Questo documento si compone di due parti; nella prima vengono esaminate alcune delle problematiche inerenti il tema con particolare enfasi all’individuazione dei principali inquinanti d’interesse, le cause, le conseguenze per la salute e i rimedi adottati. Gli aspetti normativi, fondamentali per una panoramica completa sull’argomento, pur se citati in alcuni casi per completezza, saranno oggetto di un successivo rapporto. Altri aspetti fondamentali quali la caratterizzazione degli edifici sotto il profilo ambientale e lo stato dell’arte sulle apparecchiature elettriche preposte per il miglioramento dell’IAQ, saranno anch’essi indagati nel prosieguo delle attività. Nel documento ampio risalto viene dato, ove possibile, alla schematizzazione in tabelle, per agevolare la consultazione del testo e per meglio evidenziare risultati, correlazioni fra parametri. La seconda parte del documento si riferisce all’avvio un lavoro per lo sviluppo di codici di calcolo per analisi teoriche legate alla ventilazione negli ambienti. In questa prima fase vengono definiti i metodi di soluzione numerica da adottare per lo sviluppo di una prima versione. Un primo codice “PATRICIA” consente viene sviluppato per la simulazione 3D dei processi di scambio di massa, momento ed energia in uno o più ambienti. Obiettivo del pacchetto software è la determinazione dei campi di temperatura, di velocità e di concentrazione di inquinanti in ambienti confinati in presenza di ostacoli, impianti di diversa natura per l’immissione/estrazione e trattamento di aria, sorgenti di massa e momento interni, in condizioni al contorno variabili nel tempo. Un codice con tali caratteristiche trova molteplici applicazioni: da un lato per la determinazione delle condizioni di comfort termoigrometrico e dall’altro per la valutazioni di condizioni di insalubrità o addirittura di pericolosità per la presenza di contaminanti aeriformi. Il campo di applicazione di detto codice può spaziare settore dell’edilizia civile ad uso abitativo, a quello del terziario, commerciale, industriale e per particolari zone dell’ambiente esterno. La trattazione modellistica che qui viene riportata si riferisce alla fluidodinamica “a freddo”, intendendo con tale termine che in questa prima fase viene proposto il metodo di soluzione delle equazioni di Navier-Stokes senza considerarne l’accoppiamento con il campo di temperatura. Il codice “PATRICIA”, completato nelle sue parti, può costituire una valida alternativa ai codici di fluidodinamica di tipo “general purposes”, attualmente in commercio grazie ad una struttura e algoritmi di calcolo più snelli e l’implementazione di routines specifiche per le configurazioni più in uso negli ambienti interni. Il secondo codice di cui viene qui presentato l’approccio modellistico consente una rapida stima dei carichi termici ed elettrici per un’unità di trattamento aria. La ventilazione meccanica, largamente usata per ottenere una buona qualità dell’aria negli ambienti confinati, soprattutto quelli di lavoro, richiede appropriati sistemi per il riscaldamento e raffrescamento dell’aria esterna con rilevanti incidenze sui costi di gestione dei fabbricati. Nel codice “VELA” vengono prese in considerazione diverse tipologie

impiantistiche e condizioni operative scelte dall’utente e variabili nel tempo come: il set-point delle temperature e dell’umidità relativa, il numero di ricambi d’aria, la presenza di ricircolo, l’uso e l’occupazione degli ambienti, i periodi di attivazione degli impianti. Il calcolo del contenuto di vapore nei locali è effettuato tenendo conto degli scambi con l’esterno (per infiltrazioni/exfiltrazioni e/o apertura finestre) e con gli ambienti confinanti, del tipo di attività svolta dagli occupanti e della presenza di umidificatori/umidificatori nei locali. I dati climatici utilizzati sono su base oraria e relativi all’anno tipo per i principali siti italiani. Le normative prese come riferimento sono quelle italiane e particolarmente la UNI 10339 di giugno 1995.