Vivere in un ambiente salubre e confortevole è uno dei principali obbiettivi che si richiede agli ambienti in cui lavoriamo e viviamo. Quando questi obiettivi non vengono raggiunti tutte le problematiche devono essere accuratamente studiate per poter selezionare i migliori interventi di riqualificazione. Attraverso un esempio concreto, proviamo a raccontare il possibile intervento su edifici che presentano problemi di muffa e cattiva qualità dell’aria e il ruolo cruciale dell’attività di monitoraggio.

L’edifico in analisi
L’oggetto dello studio è un appartamento all’interno di un complesso residenziale costruito nel 2007. L’appartamento presentava problemi di muffe, infiltrazioni di acqua e un elevato grado di umidità. Gli edifici sono stati costruiti utilizzando i blocchi prefabbricati, costituiti da conglomerato di legno cemento con all’interno isolante in EPS. L’edificio è dotato di impianto di riscaldamento centralizzato, mentre per il raffrescamento ogni unità è dotata di fan-coil in numero variabile in funzione delle dimensioni dell’appartamento. Ogni locale è dotato di radiatori con un unico termostato situato nel soggiorno.
In figura 2 è rappresentato un render dell’appartamento. L’area calpestabile è di circa 80 m².
Il principale riferimento normativo utilizzato nell’analisi è la UNI EN 15251 (2008): nella norma sono definite quattro categorie di qualità degli ambienti interni, dalla Categoria I la migliore alla categoria IV.

Rappresentazione 3D dell’appartamento.

L’analisi dell’edificio: questionari e monitoraggi
Il monitoraggio dei parametri indoor è stato eseguito la seguente strumentazione: datalogger per la misura di temperatura dell’aria, umidità relativa e concentrazione di CO₂.
La scelta della misura di tali parametri indoor è stata fatta sulla base dei risultati dei questionari somministrati agli occupanti. Le lamentele riscontrate erano: alti costi di riscaldamento, presenza di muffe nei materassi, dietro agli armadi e nelle pareti a contatto con l’esterno. Per determinare le cause di tali discomfort sono state monitorate le temperature, l’umidità relativa e la qualità dell’aria.
Per analizzare le temperature e l’umidità relativa i dati ottenuti dal monitoraggio sono stati suddivisi in tre periodi: inverno (dicembre – marzo), estate (giugno – settembre) e mezza stagione (settembre – novembre).
Di seguito sono rappresentati i grafici relativi alle temperatura interna monitorate. Nel grafico sono riportate le percentuali di tempo nel quale la temperatura rientrava nel range riportato in ascissa. Nella figura 3, per circa il 58% del periodo invernale la temperatura variava tra 18 e 20°C.

Temperatura dell’aria (°C) durante il periodo invernale, mezza stagione e estate.

La norma UNI EN 15251 definisce i range di temperatura per rientrare nelle diverse categorie di comfort. Nel periodo invernale l’ambiente in analisi rientra nella categoria I solo per l’8% del tempo. Per più del 30% del periodo risulta invece in categoria III (la temperatura è inferiore o uguale a 18°C).
Nel periodo estivo invece l’ambiente è in categoria I per il 10% del tempo (la temperatura non supera i 25.5 °C), mentre è in categoria III per più del 40% del tempo.
Attraverso i questionari sono state indagate le abitudini delle tre persone che abitavano nell’appartamento oggetto dell’analisi. Nel periodo invernale il termostato viene regolato manualmente in funzione dell’utilizzo dell’appartamento: gli occupanti lasciano la casa al mattino per andare al lavoro e abbassano la temperatura (circa 16°C). Solitamente la casa rimane disabitata fino a sera, quando, al rientro il termostato viene alzato a 18 – 19°C. Similmente, nel periodo estivo, nonostante le alte temperature gli split vengono accesi molto raramente. Questa è la causa del discomfort evidenziato dai grafici in figura 3.

Umidità relativa durante il periodo invernale (a), mezza stagione (b) e estate (c).

La norma UNI EN 15251 non suggerisce range di umidità relativa per ambienti sprovvisti di sistemi di umidificazione/deumidificazione. Viene però indicato un limite sulla umidità specifica, che non deve superare i 12 g_v/kg_as. Tale condizione in inverno non viene rispettata in molte giornate.

Concentrazione di CO₂
Di seguito sono rappresentate le classi di comfort relative al periodo estivo ed invernale per il soggiorno. In inverno il soggiorno rientra in classe III e IV (secondo UNI EN 15251) per circa il 30% del periodo, mentre durante l’estate per circa il 35%.

Concertazione di CO2 durante il periodo invernale e estivo.

La concentrazione di CO₂ registrata nelle camere dal letto raggiunge spesso picchi di 5.000 ppm, che evidenziano che gli inquinati indoor non vengono adeguatamente smaltiti. L’edificio è molto ermetico e in assenza di ventilazione (durante la notte le finestre rimangono chiuse) si raggiungono elevati livelli di CO₂.
L’appartamento in esame presentava ulteriori problematiche di diverso tipo e causa. Esse sono state indagate attraverso la somministrazione di questionari per l’analisi soggettiva sulla qualità degli ambienti indoor. Il questionario è stato adattato al caso in esame: sono stati approfonditi i temi che si sono dimostrati critici a seguito di colloqui con gli inquilini. In particolare come si evidenzia dalla figura 6 si tratta di infiltrazioni di acqua e muffe.

Infiltrazioni di acqua, muffa nel soffitto e nelle pareti, muffa nella parete e nell’armadio

Dai dati ottenuti dal monitoraggio emerge che il comfort indoor rientra per periodi prolungati nelle classi peggiori definite dalla normativa UNI EN 15251.
Il riscaldamento e le aperture delle finestre sono gestite dagli occupanti, che modificano i set-point delle temperature anche in funzione delle spese di riscaldamento. Ciò emerge dai questionari somministrati contestualmente ai monitoraggi: al fine di contenere i costi di riscaldamento il termostato in inverno è settato a 18 – 19°C. Emerge inoltre una scarsa conoscenza delle problematiche correlate alla cattiva qualità dell’aria e alle soluzioni per migliorarla, nonostante gli occupanti lamentino problemi respiratori e asma.
Risulta quindi necessario apportare delle modifiche sia agli impianti che alla gestione dell’abitazione da parte degli utenti.

Gli interventi per migliorare la qualità dell’aria: installazione della ventilazione meccanica controllata
Per eliminare i problemi di elevata umidità relativa interna e la conseguente formazione di muffe è stato proposta l’integrazione della ventilazione meccanica controllata nell’appartamento in analisi. La ventilazione meccanica controllata (VMC) permette di controllare le portate di rinnovo secondo le esigenze determinate in fase di progetto.
La filosofia di funzionamento degli impianti di ventilazione meccanica consiste nell’immissione di aria di rinnovo in ambienti in cui l’uomo svolge prevalentemente attività come soggiornare o dormire e gli inquinanti prodotti sono sostanzialmente anidride carbonica e vapore acqueo in quantità standard, al contempo l’estrazione si realizza nei locali dove le attività svolte comportano una più abbondante produzione di vapore acqueo, anidride carbonica e odori, si tratta di cucine e bagni come rappresentato in figura 7. Sono rappresentate le zone di estrazione (arancione) e di immissione dell’aria (azzurro).

Immissione (azzurro) e estrazione (arancione) aria per sistema VMC

Il progetto dell’inserimento della ventilazione meccanica controllata in un edificio esistente risulta complesso perché la scelta deve tenere in conto della preesistenza e delle esigenze estetiche che il proprietario impone. Nell’edificio in analisi si è scelto di controsoffittare il soffitto del corridoio, per inserirvi il ventilatore e parte delle canalizzazioni di ripresa dell’aria viziata.

La muratura perimetrale
Le parti vetrate quali finestre e portafinestra verso il balcone non sono state oggetto del monitoraggio: dalle schede tecniche del costruttore la trasmittanza dichiarata era 1.7 W/m²K. Durante l’inverno del 2011 è stata effettuata una misura in una parete opaca orientata a nord dell’appartamento in analisi per determinare la trasmittanza della muratura.
Il termoflussimetro è uno strumento che permette di misurare in maniera precisa e senza alcun intervento di demolizione il valore della conduttanza di una parete opaca. La strumentazione si compone di un data-logger, una piastra flussimetrica e di sonde a contatto per la misura delle temperature delle pareti interne ed esterne. Le misure vengono elaborate tramite software che effettua il calcolo della conduttanza, tramite il metodo delle medie mobili o tramite il metodo detto “black box”. È stata svolta una misura di conduttanza nella parete nord dell’edificio in analisi. Per elaborare i risultati ottenuti con il termoflussimentro è stato utilizzato il modello “black-box“.

Schema di funzionamento della prova termoflussimetrica (a sinistra) e misura in opera (a destra)

Di seguito sono riportati i risultati delle misure di conduttanza eseguite nell’appartamento in analisi.

Tabella 1 – Flusso termico misurato (A), temperature misurate (B).

La trasmittanza della parete perimetrale, misurata con il termoflussimetro è 0.72 W/(m²K), con una notevole differenza rispetto al valore dichiarato dal produttore (0.45 W/(m²K)) dei blocchi prefabbricati utilizzati nelle pareti perimetrali della struttura. Si ipotizza che il reale valore di trasmittanza sia sensibilmente influenzato dalla corretta posa in opera del materiale.
L’intervento di riqualificazione per ridurre il valore di trasmittanza, i ponti termici e, parallelamente il discomfort da ‘parete fredda’ prevede l’installazione di un cappotto termico esterno (installazione isolante nella parte esterna della muratura perimetrale).

Analisi dei monitoraggi e conclusioni
In Tabella 2 sono riportate le problematiche, gli effetti e le proposte di soluzione derivate dall’analisi dell’appartamento. Simili problematiche sono state riscontrate anche negli appartamenti adiacenti e in tutto il complesso residenziale. Un intervento sull’intero edificio potrebbe migliorare tutti gli appartamenti e risolvere varie problematiche, come ad esempio il posizionamento dei sistemi impiantistici per la ventilazione meccanica o l’esecuzione del cappotto termico nella muratura perimetrale. Quest’ultimo intervento inoltre, risulterebbe molto più efficace se esteso a tutta la muratura esterna.

Tabella 2 – Problematiche, effetti e soluzioni nel caso studio in analisi.

Dall’analisi è emerso che durante la fase di esecuzione molta attenzione deve essere posta per evitare problematiche di infiltrazioni e cattive prestazioni della muratura (alti valori di trasmittanza effettiva e diversità dai valori dichiarati dal produttore). Si può inoltre concludere che una buona qualità dell’aria interna, associata ad un controllo dei livelli di umidità relativa è requisito primario per assicurare comfort e salute per gli occupanti.

Riferimenti
UNI EN 15251:2008. Criteri per la progettazione dell’ambiente interno e per la valutazione della prestazione energetica degli edifici, in relazione alla qualità dell’aria interna, all’ambiente termico, all’illuminazione e all’acustica

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