1. MICROCLIMA (definizione) Studia i fattori che contribuiscono a determinare, in un ambiente confinato, una condizione di benessere o di stress. Studia i rapporti tra salute ed atmosfera confinata.
2. MICROCLIMA (storia) I primi studi furono condotti da Pettenkoffer che nel 1862 formulò la dottrina delle alterazioni chimiche dell’ambiente confinato.
3. MICROCLIMA (storia) dottrina delle alterazioni chimiche L’aria di un ambiente confinato, deve considerarsi non idonea alla vita dell’uomo, quando la concentrazione di CO 2 supera lo 0,1% (indice antracometrico).
4. MICROCLIMA (storia) dottrina delle alterazioni biochimiche Sanarelli e Biffi individuarono nell’aria espirata dall’uomo la presenza di sostanze organiche tossiche volatili (antropotossine) responsabili della “viziatura” dell’aria confinata.
5. MICROCLIMA (storia) dottrina delle alterazioni fisiche Gli studi di Hermans (1883), di Gardegni (1904) e Flugge (1905) dimostrarono che i disturbi causati dall’aria confinata erano attribuibili a fattori fisici e, principalmente, all’aumento di temperatura ed umidità .
6. MICROCLIMA (storia) dottrina unitaria La stato di salute dell’uomo, così come il suo benessere, in un ambiente confinato, è influenzato da fattori fisici, chimici e biologici.
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8. MICROCLIMA GLI ORGANISMI VIVENTI SI DIVIDONO IN: ALGHE AUTOTROFI VEGETALI ETEROTERMI ETEROTROFI OMOTERMI
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10. MICROCLIMA PRODUZIONE DI CALORE ENDOGENO Tutti gli organismi viventi producono, a seconda del carico metabolico, energia in eccesso (entropia) che deve essere eliminata sotto forma di calore.
11. MICROCLIMA COS’E’ IL CARICO METABOLICO? Ogni giorno l’uomo introduce energia con gli alimenti. Questa energia è così ripartita: Calorie introdotte con gli alimenti Mantenimento funzioni vitali e plastiche Esecuzione di lavoro Riserva energetica (tessuto adiposo) Entropia ( Δ S)
12. MICROCLIMA VOLENDO ESPRIMERE IL BILANCIO METABOLICO DELL’UOMO CON FORMULE ABBIAMO: B = EA - (MB + CM) Dove: EA = energia fornita dagli alimenti MB = metabolismo basale CM = carico metabolico B = 0 condizione di equilibrio B >0 aumento di peso B <0 dimagrimento
13. MICROCLIMA MA COSA È IL CARICO METABOLICO? Il carico metabolico è la somma dell’energia utilizzata per compiere un lavoro e l’energia dissipata sotto forma di entropia (calore). Ma Cosa è il lavoro? E Cosa è l’entropia
14. MICROCLIMA COSA E’ IL LAVORO? In fisica il lavoro è il prodotto della forza per lo spostamento. Quindi, un organismo vivente compie un lavoro quando si muove. Il lavoro si calcola con la formula: L = F x S Dove: F = forza S = spostamento
15. MICROCLIMA COS’E’ L’ENTROPIA? E’ la quantità di energia che non può essere trasformata in lavoro. Tale energia viene liberata sotto forma di calore che riscalda l’organismo. L’entropia di un sistema (corpo umano) aumenta con l’aumentare della velocità con cui l’energia, fornita dagli alimenti, viene trasformata in lavoro.
16. MICROCLIMA PERCHÈ L’ENTROPIA AUMENTA CON L’AUMENTARE DELLA VELOCITÀ DI TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA IN LAVORO? Perché diminuisce il rendimento della macchina (uomo). Per esempio, se consideriamo le energie consumate da una stessa macchina nel percorrere 100 km a due diverse velocità (100 e 160 km/h) abbiamo che: Il lavoro compiuto nel percorrere 100 a due diverse velocità è uguale essendo: L = F x S L’energia impiegata (carburante consumato) , invece, è diversa; perché? Perché viaggiando a velocità maggiori il rendimento del motore si abbassa producendo maggiore entropia (calore) che riscalda il motore.
17. MICROCLIMA QUINDI, Se un uomo percorre 10 km alla velocità di 2 km/h consuma le seguenti energie: 500 kcal = F x S (250 kcal) + Entropia (250 kcal) Se compie lo stesso percorso alla velocità di 10km/h consumerà le seguenti energie: 800 kcal = F x S (250 kcal) + Entropia (550 kcal)
18. MICROCLIMA CAPACITA’ TERMICA DELL’ACQUA La capacità termica è la quantità di energia necessaria ad innalzare di 1°C la temperatura di un corpo. Matematicamente rappresenta il prodotto della massa per il calore specifico. Avendo l’acqua una elevata capacità termica, ed essendo gli organismi viventi costituiti in massima parte da acqua, quest’ultima si comporta come un ammortizzatore termico che assorbe grandi quantità di energia variando di poco la propria temperatura.
19. MICROCLIMA SCAMBIO TERMICO CON L’AMBIENTE Gli scambi termici tra l’uomo e l’ambiente si realizzano con differenti modalità.
20. MICROCLIMA L’insieme degli scambi termici Uomo/Ambiente può essere definito matematicamente mediante l’equazione del bilancio termico: B = M + C + R - E Dove: M = calore metabolico C = calore scambiato per convezione/conduzione R = calore scambiato per irraggiamento E = calore scambiato per evaporazione
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22. MICROCLIMA STRESS E BENESSERE TERMICO Negli organismi omeotermi l’equazione del bilancio termico è B = 0. Quando esiste una condizione di equilibrio tra calore prodotto e calore scambiato con l’ambiente siamo in una condizione di BENESSERE TERMICO. Quando per mantenere lo stato di omeotermia (B=0) è richiesto un impegno del sistema termoregolatore, siamo in una condizione di STRESS TERMICO.
23. MICROCLIMA IPOTERMIA ED IPERTERMIA Negli organismi omeotermi l’equazione del bilancio termico è B = 0. B = M + C + R – E = 0 Se B è diverso da 0 siamo in pericolo di vita in quanto si realizzano condizioni di Ipotermia (B <0) o di ipertermia (B>0). B = M + C + R – E > 0 (ipotermia) B = M + C + R – E > 0 (ipertermia)
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27. MICROCLIMA MISURA DEI PRINCIPALI PARAMETRI OGGETTIVI La misura dei parametri oggettivi (temperatura, umidità relativa, ventilazione), viene effettuata con l’utilizzo di stazioni microclimatiche corredate di sonde che devono rispettare i seguenti requisiti (norma ISO 7762)
28. MICROCLIMA MISURA DEI PRINCIPALI PARAMETRI OGGETTIVI + 0.2 10-30°C Temperatura psicrometrica + 0.05 0.05 – 1 m/s Velocità dell’aria + 0.2 10-30°C Temperatura dell’aria + 2 10-40°C Temperatura globotermometro Precisione Intervallo di misura Sonde di Classe C
29. MICROCLIMA MISURA DEI PRINCIPALI PARAMETRI OGGETTIVI + 0.5 -40 - 120°C Temperatura psicrometrica + 0.1 0.2 – 10 m/s Velocità dell’aria + 0.5 -40 - 120°C Temperatura dell’aria + 5 -40 - 150°C Temperatura globotermometro Precisione Intervallo di misura Sonde di Classe S
30. MICROCLIMA MISURA DEI PRINCIPALI PARAMETRI OGGETTIVI SONDA GLOBOTERMOMETRICA Misura la temperatura globotermometrica o del globo nero. E’ costituita da un sensore termometrico posto al centro di una sfera cava in rame dello spessore di 0,2 mm dipinta in nero e del diametro di 15 cm.
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33. MICROCLIMA SONDA PSICROMETRICA Dalla differenza di temperatura tra i due termometri si può risalire alla percentuale di Umidità Relativa presente nell’ambiente mediante l’uso di diagrammi psicrometrici o software.
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35. MICROCLIMA ISOLAMENTO TERMICO DEL VESTIARIO L’unità di misura della resistenza termica del vestiario è il clo (da Cloting = vestiario). Un vestiario ha isolamento termico di 1 clo quando permette un flusso di calore pari a 50Kcal/h mq.
36. MICROCLIMA I valori di resistenza termica del vestiario si possono ricavare da apposite tabelle . 1,0 Abbigliamento invernale 0,6 Abbigliamento estivo 0,3 Abbigliamento tropicale 0,10 Calzoncini corti 0 Nudo clo ABBIGLIAMENTO
37. MICROCLIMA CARICO METABOLICO Il carico metabolico dipende dal tipo di attività svolta e viene misurato in met (1 met = 50Kcal/h mq).
38. MICROCLIMA I valori di carico metabolico si possono ricavare da apposite tabelle. 3,0 – 8,7 Attività sportive 3,0 – 7,0 Fonderia 1,8 – 6,4 Carpenteria meccanica 2,0 – 3,6 Lavori domestici 1,1 – 1,3 Lavori d’ufficio 0,8 Stare distesi 0,7 Dormire met TIPO DI ATTIVITA’
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41. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI E COMFORT AMBIENTI MODERATI Considerando i parametri oggettivi e soggettivi, l’ISO con la norma 7730 ha elaborato una scala di misura psicofisiologica del comfort basata sul giudizio di benessere termico espresso da un campione rappresentativo di individui (1300) al variare dei parametri microclimatici ambientali, del carico metabolico e dell'isolamento termico del vestiario.
42. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI E COMFORT AMBIENTI MODERATI Da questa indagine è stato possibile formulare un algoritmo per ricavare due indici: il PMV (Voto Medio Previsto). Esprime il tipo di disagio termico da freddo o da caldo ed assume valori compresi tra +3 e –3. Il PPD (Probabile Percentuale di Disagio). Rappresenta la percentuale di individui che in un determinato ambiente prova una sensazione di disagio.
43. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI E COMFORT AMBIENTI MODERATI La correlazione tra gli indici PPD e PMV è riportata nella seguente tabella 75 +2 25 +1 5 0 25 -1 75 -2 INDICE PPD % INDICE PMV
44. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI E COMFORT AMBIENTI MODERATI I VALORI DI RIFERIMENTO (OTTIMALI) PER PPD E PMV, PREVISTI DALLA NORMA ISO 7730, SONO: PPD <10% PMV + 0.5
45. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI Vengono definiti severi tutti gli ambienti in cui è richiesto un notevole impegno del centro termoregolatore per mantenere lo stato di ipotermia.
46. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI INDICE WBGT Il WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) è l’indice di stress più importante. E’ stato elaborato per ottenere un indice di facile applicabilità che considerasse l'effetto dell'irraggiamento e della velocità dell'aria.
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48. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI INDICE WBGT Il valore del WBGT si calcola per ambienti interni con la formula: WBGT = 0.7 twn + 0.3 tg
49. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI In base al valore dell'indice ed al metabolismo richiesto per svolgere un determinato lavoro, è possibile avere ottime indicazioni sullo stress termico a cui è sottoposto il lavoratore.
50. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI Nella seguente tabella vengono riportati i TLV, espressi in °C WBGT, previsti per diversi carichi di lavoro. ------------------------------------------------------------------------------------------------- LAVORO/ RIPOSO CARICO DI LAVORO ------------------------------------------------------------------------------------------------- LEGGERO MEDIO PESANTE continuo 30.0°C 26.7°C 25.0°C 75% 25% 30.6°C 28.0°C 25.9°C 50% 30% 31.4°C 29.4°C 27.9°C 25% 75% 32.2°C 31.1°C 30.0°C ----------------------------------------------------------------------------------------------------
51. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI Ambienti caldi: P4 SR (Predicted 4-hour Sweat Rate) E’ un indice empirico per la valutazione degli ambienti severi che tiene conto dei diversi parametri ambientali e personali che determinano la situazione termica di un individuo in ambiente severo.
52. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI Ambienti caldi: P4 SR (Predicted 4-hour Sweat Rate) Si basa sull’ipotesi che la quantità di sudore richiesta ad un individuo in ambiente caldo in un periodo di riferimento di 4 ore è un indice adeguato dello Stress Termico. Il valore numerico dell’indice esprime infatti la quantità di sudore (in litri) per un rappresentativo numero di una popolazione standard di giovani uomini sani ed acclimatati.
53. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI Ambienti caldi: P4 SR (Predicted 4-hour Sweat Rate) I valori limite per tale indice sono: per esposizione giornaliera di 8 ore: 3.0 per una esposizione di 4 ore: 4.5
54. MICROCLIMA INDICI MICROCLIMATICI DI STRESS AMBIENTI SEVERI Swp Sudorazione Prevista e DLE Durata Limite di Esposizione Il criterio in esame, oggetto della norma ISO 7933, si basa sulla determinazione della potenza termica che il soggetto deve cedere all’ambiente severo attraverso il meccanismo di sudorazione al fine del mantenimento dell’omeotermia. Tale indice permette il calcolo della Durata Limite di Esposizione per soggetti acclimatati e non acclimatati.
55. MICROCLIMA ESMPIO DI MISURA AMBIENTI SEVERI 68.2 Umidità relativa (UR) % 0.03 Velocità dell'aria (Va) m/sec 20.5 Temperatura umida psicrometrica (Tw) °C 30.7 Temperatura secca dell'aria (Ta) °C 22.0 Temperatura umida naturale (Twn) °C 32.1 Temperatura globotermometrica (Tg) °C VALORI MEDI PARAMETRO
56. MICROCLIMA ESMPIO DI MISURA AMBIENTI SEVERI (INDICI DI STRESS) Pa = tensione vapore trm = temperatura media radiante TEC = temperatura effettiva corretta WBGTi = Wet Globe Bulb Temperature Indoor P4 SR = (Predicted 4-hour Sweat Rate) Swp = sudorazione prevista DLE = Durata Limite di Esposizione 8 h 1.1 270.6 g/h 13.6°C 16.7°C 15.3°C 1.14 Kpa DLE P4SR Swp WBGTi TEC trm Pa
57. MICROCLIMA QUALITA’ DELL’ARIA E INDICE ANTRACOMETRICO Lo standard igienistico che tradizionalmente viene utilizzato come indice di qualità dell’aria confinata è l’indice antracometrico basato sulla stima della CO2 raggiungibile nell’ambiente in piena attività. Il limite di riferimento è di 1000 ppm (0,1%).
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59. MICROCLIMA MISURA DELL INDICE ANTRACOMETRICO Spettrofotometro (ass. molecolare) Lo spettrofotometro a singolo raggio ad assorbimento molecolare, misura l’assorbanza (estinzione) del raggio infrarosso monocromatico. La misura dell’assorbanza è direttamente proporzionale alla concentrazione del gas nell’aria.
60. MICROCLIMA MISURA DELL INDICE ANTRACOMETRICO Spettrofotometro (in fotoacustica) Lo spettrofotometro in fotoacustica, misura l’intensità del rumore prodotto dalle oscillazioni delle molecole di CO2 quando interagiscono con la radiazione IR monocromatica. L’intensità del rumore è proporzionale alla concentrazione del gas nell’aria.
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62. MICROCLIMA Valore della portata d’aria di rinnovo (ISO 14644) Attraverso la misura dei flussi d’aria all’uscita delle bocchette di emissione è possibile risalire al numero dei ricambi d’aria con la seguente formula: V x S x 3600 RA = ------------------------------- C dove RA = numero medio di ricambi d’aria orari V = velocità media dell’aria in m/sec. S = superficie complessiva delle bocchette di immissione C = volume totale degli ambienti
63. MICROCLIMA Valutazione dei ricambi d’aria efficaci ppm TRACCIANTE Numero ricambi d’aria orari 20 12 6 Tempo in min.
64. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI La qualità dell’aria all’interno degli edifici (indoor Air Quality), rappresenta oggi un problema di sanità pubblica di notevole rilevanza cui numerosi organismi nazionali ed internazionali stanno dedicando una crescente attenzione.
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66. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI Principali inquinanti intramurali Inquinanti gassosi Sostanze organiche volatili (SOV) Polveri e fibre Radiazioni ionizzanti Agenti biologici
67. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI Principali inquinanti intramurali Inquinanti gassosi (ossidi di azoto, ossidi di zolfo, anidride carbonica, ozono, monossido di carbonio), derivanti da processi di combustione per la cottura degli alimenti, fumo di sigaretta, stufe o caldaie per il riscaldamento ambientale.
68. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI Principali inquinanti intramurali Sostanze organiche volatili (formaldeide, benzene, toluene, ecc.), derivanti da materiali di costruzione, materiali di arredamento come moquettes, pannelli di legno truciolato, tappezzerie, da prodotti per l’igiene degli ambienti e delle persone, da processi di combustione e apparecchiature di lavoro tipo fotocopiatrici e stampanti laser.
69. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI Principali inquinanti intramurali Polveri e fibre (Idrocarburi Policiclici Aromatici, fibre minerali sintetiche, asbesto) derivanti da materiali di costruzione e arredamento, fumo di sigaretta, forni a legna, stufe a cherosene.
70. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI Principali inquinanti intramurali Radiazioni Ionizzanti (radon e suoi prodotti di decadimento) derivanti da materiali da costruzione come i graniti e il tufo, sottosuolo, acqua e gas.
72. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI Principali inquinanti intramurali Agenti Biologici (virus, batteri, protozoi, acari, pollini) derivanti da individui portatori, animali domestici, impianti di condizionamento, piante.
73. QUALITA’ DELL’ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI Tabella: Inquinanti indoor e limiti previsti Environmental Protection Agency (EPA) 0,148 Bq/l RADON 40 µg/m 3 (entro il 1/1/05) PTS (come PM10) 40 µg/m 3 (entro il 1/1/10) Ossidi di azoto 10 mg/m 3 (entro il 1/1/05) Monossido di Carbonio 5 µg/m 3 (entro il 1/1/10) Benzene D.M. 60/02 “Recepimento della direttiva 1999/30/CE del Consiglio del 22 aprile 1999 concernente i valori limite di qualità dell'aria ambiente per il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, le particelle e il piombo e della direttiva 2000/69/CE relativa ai valori limite di qualità dell'aria ambiente per il benzene ed il monossido di carbonio”. 125 µg/m 3 (entro il 1/1/05) Anidride solforosa D.M. 25/11/1994 “Aggiornamento delle norme tecniche in materia di limiti di concentrazione e di livelli di attenzione e di allarme per gli inquinamenti atmosferici nelle aree urbane e disposizioni per la misura di alcuni inquinanti di cui al decreto ministeriale 15 aprile 1994”. 1ng/m 3 IPA benzo(a)pirene O.M.S. 0,10 mg/m 3 Formaldeide D. M. (Ministero della Sanità) del 6 settembre 1994: Normative e metodologie tecniche di applicazione dell'art. 6, comma 3 e dell'art. 12, comma 2, della Legge 27 marzo 1992 n° 257 relativa alla cessazione dell'impiego dell'amianto 20 ff/l Crisotilo RIFERIMENTO LIMITE INQUINANTE