Quando un edificio deve essere climatizzato, sarà necessario per il progettista decidere le condizioni di spazio interno che devono essere mantenute ovunque, durante tutto l’anno di occupazione dell’edificio. Molti sistemi di climatizzazione sono tenuti a fornire condizioni che soddisfino le condizioni di comfort termico per gli occupanti; altri sistemi forniscono le condizioni adatte per il funzionamento efficiente di macchine e processi, la conservazione di alimenti e manufatti.
Tuttavia qualsiasi sistema di climatizzazione difficilmente manterrà le condizioni costanti; le variazioni sono generalmente consentite intorno a un livello ottimale. In questo articolo, vengono esaminati vari aspetti di questi argomenti, portando a una scelta di adeguate condizioni di progettazione del sistema di climatizzazione interno per uffici, magazzini o fabbriche.
Per piccoli uffici e negozi si tende ad utilizzare condizionatori d’aria che in inverno funzionano in pompa di calore. L’installazione dei climatizzatori è facile ed economica, vedi in proposito le informazioni sul montaggio dei condizionatori. Per ambienti multi stanza vasti si usano invece sistemi di canalizzazione a soffitto.
La temperatura ed il tasso di umidità ideale per un ufficio o fabbrica dipende dal tipo di lavoro che viene svolto. In generale, la temperatura ideale per un ufficio o una fabbrica dovrebbe essere compresa tra i 18 e i 22 gradi Celsius, mentre il tasso di umidità dovrebbe essere mantenuto tra il 40% e il 60%.
Tuttavia, se il lavoro implica attività fisiche intense o l’utilizzo di apparecchiature che generano calore, potrebbe essere necessario aumentare leggermente la temperatura per garantire il comfort degli operai. D’altra parte, se il lavoro implica l’utilizzo di apparecchiature sensibili all’umidità, come ad esempio computer o apparecchiature elettroniche, potrebbe essere necessario mantenere un tasso di umidità più basso per evitare danni alle apparecchiature. In ogni caso, è importante assicurarsi che la temperatura e l’umidità dell’ambiente di lavoro siano mantenute a livelli ottimali per garantire il comfort e la sicurezza degli operai e delle apparecchiature.
In condizioni di salute normali, un uomo o una donna ha una temperatura corporea interna di circa 36.5°C, e questa temperatura deve essere mantenuta per una vita sana. Le deviazioni di pochi gradi dalla normale temperatura corporea sono solitamente un segno di cattiva salute e persino un pericolo per la vita stessa; il colpo di calore e l’ipotermia lo sono ben noti, anche se relativamente rari, esempi di temperature corporee alte e basse.
Il corpo genera una certa quantità di calore a causa dell’ossidazione di cibo, e questo deve essere dissipato se la temperatura corporea non deve aumentare. Al contrario, se troppo calore viene disperso nell’ambiente, la temperatura corporea cadrà.
La quantità di calore prodotta dipenderà dal livello fisico attività o ritmo di lavoro. A riposo, il corpo produce circa 100 Watt di calore e durante il duro lavoro circa 500 W. Sono i meccanismi fisiologici del corpo che regolano il tasso di produzione di calore insieme al tasso di perdita di calore, organizzare l’equilibrio che mantiene la temperatura corporea quasi costante. quando la temperatura corporea scende, più calore viene generato da tensioni impercettibili
dei muscoli, un’ulteriore caduta dall’inizio dei brividi.
Un aumento della temperatura corporea è contrastato da un aumento della sudorazione. Il corpo nudo può far fronte solo a una piccola gamma di condizioni esterne mantenendo la sua temperatura corporea, e l’abbigliamento viene quindi utilizzato come isolante. La quantità di indumenti influenzerà il tasso di perdita di calore, e questo a sua volta influenzerà la sensazione di calore.
La sensazione di calore dipende da un equilibrio tra il tasso di produzione di calore e il tasso di perdita di calore, che a sua volta dipende dall’ambiente
condizioni. Generalmente, il corpo perde calore per convezione, irraggiamento e evaporazione, ma può anche acquisire calore per convezione e irraggiamento quando il l’aria circostante e le temperature superficiali sono superiori alla superficie del corpo temperatura.
La perdita di calore per evaporazione consiste nella traspirazione insensibile dalla pelle insieme al vapore acqueo espirato dai polmoni. Quando l’attività fisica è bassa, in un normale ambiente interno, la proporzione di perdita di calore attraverso queste modalità di trasferimento di calore è dell’ordine, rispettivamente, di
45%, 30% e 25%, . Rispetto alle condizioni della superficie del
corpo sono i seguenti:
- La perdita (o guadagno) di calore per convezione dipende dalla temperatura dell’aria e velocità aerea.
- La perdita/guadagno di calore per irraggiamento dipende dalle temperature dell’ambiente circostante , superfici della stanza, comprese le superfici delle apparecchiature che producono calore all’interno della stanza. La temperatura media di tutte queste superfici è di solito espressa come temperatura media radiante (MRT).
- La perdita di calore per evaporazione attraverso la sudorazione insensibile dipende dall’aria tensione di vapore e velocità dell’aria.
Le quattro variabili dell’ambiente fisico che influenzano la perdita di calore dal
corpo sono quindi:
• temperatura dell’aria,
• pressione del vapore d’aria (o relativa umidità),
• velocità aerea,
• temperatura media radiante.Per ogni individuo, la sensazione di comfort termico è una soggettività complessa reazione a un ambiente, a seconda di una serie di fattori personali, come ad esempio come età, sesso e stato di salute. Tuttavia, per un gruppo di persone, ci sono solo due fattori personali che hanno una correlazione significativa con il comfort, questi essendo:
• la quantità di attività fisica (tasso di lavoro),
• la quantità di indumenti indossati
Creare un ambiente confortevole all’interno di uno spazio climatizzato dipende non solo dall’ottenimento delle condizioni ambientali medie ottimali ma
anche sul tentativo di produrre all’interno della stanza un’atmosfera piacevole e rinfrescante. Al contrario, le sensazioni locali di disagio devono essere evitate.
Il termine freschezza è la parola più comunemente usata per descrivere questo aspetto della comodità. Il tasso di ventilazione, solitamente la fornitura di aria esterna, necessario per ridurre a livelli accettabili gli odori e altri contaminanti presenti nell’aria livelli, svolge un ruolo importante nella creazione di un’atmosfera fresca.
Nella maggior parte degli edifici, la temperatura è solitamente la più significativa variabile che influisce sul comfort e quindi il più strettamente controllato. Come importante quanto la temperatura media, o controllata, è la variazione dell’aria temperatura nello spazio, in particolare le variazioni dal pavimento al soffitto.
Un ambiente ideale è quello in cui la temperatura è a livello del pavimento leggermente maggiore che a livello della testa, anche se in pratica è difficile farlo ottenere con i tradizionali sistemi di condizionamento dell’aria. Temperatura verticale eccessiva i gradienti producono una sensazione di soffocamento nell’atmosfera; questi i gradienti di temperatura sono quasi sempre associati a una mancanza di movimento dell’aria nella zona occupata della stanza, in particolare all’altezza della testa, questo causata da un’inadeguata diffusione dell’aria all’interno dell’ambiente.
Quasi certamente, l’incapacità di molti dei primi sistemi di riscaldamento dell’aria di produrre risultati soddisfacenti condizioni era dovuto a questo effetto. Il massimo la differenza di temperatura dal pavimento all’altezza della testa non dovrebbe essere maggiore di 3 K e dovrebbe essere preferibilmente inferiore a questo.
Una variazione di umidità relativa del 40% può essere compensata da circa 1°C di temperatura e, pertanto, può essere accettata un’ampia tolleranza dell’umidità della stanza dove il comfort è la considerazione principale. Tuttavia, è stata trovata una correlazione significativa tra l’umidità e freschezza. Per creare un piacevole e ambiente tonificante, l’umidità relativa non deve superare il 70% e preferibilmente essere ben al di sotto di questa cifra.
È stato suggerito di evitare drastici cambiamenti di umidità nella cavità nasale, che possono verificarsi con un improvviso cambiamento delle condizioni dell’aria. Ciò implica che le condizioni dell’aria esterna dovrebbero essere prese in considerazione nella scelta delle condizioni interne, un clima più caldo e umido richiederebbe una condizione dell’aria interna relativamente più umida rispetto a quella di un clima caldo e secco. Sebbene un livello di umidità possa anche essere l’optimum per una sensazione di freschezza, raggiungere quel livello in estate, quando sono richiesti raffreddamento e deumidificazione, sarà più costoso che mantenere l’umidità relativa a un livello più alto.
L’umidità è solo uno dei fattori nella creazione di un interno piacevole atmosfera e se vengono soddisfatti altri criteri, l’umidità diminuisce importante.
L’accumulo di elettricità statica su macchinari e tappeti spesso provoca i problemi. Ad esempio, con le macchine da stampa una carica elettrostatica accesa la pressa farà aderire la carta al macchinario; in questo caso, il parente l’umidità dovrebbe essere almeno del 55%. Per i tappeti, l’umidità relativa
deve essere mantenuto al di sopra del 40% a meno che non sia coinvolto il riscaldamento a pavimento (causando tappeti molto secchi) quando dovrebbe essere minimo del 55%.
Negli edifici climatizzati, l’umidità relativa al di sotto del 40% aumenta il rischio di Sick Building Syndrome. Per prevenire la condensa sulle superfici interne e la condensa interstiziale all’interno del tessuto edilizio, potrebbe essere necessario limitare l’umidità ambientale. Si raccomanda un massimo del 60%rh (rh sta per umidità relativa) per prevenire la crescita batterica. I livelli di umidità possono anche avere un effetto significativo sul consumo energetico del sistema.
È stato calcolato che per alcuni sistemi, l’annuale teorico i risparmi sul consumo energetico del compressore frigorifero possono essere dimezzati se l’umidità relativa della stanza può salire al 60%rh rispetto a quella iniziale del 50%.
È generalmente noto che il vento accompagnato da basse temperature dell’aria produrre un effetto di raffreddamento sul corpo di gran lunga superiore a quello causato dalla temperatura . Le previsioni meteorologiche giornaliere in inverno citano spesso condizioni di vento gelido,
un indice di raffreddamento che combina la temperatura con la velocità del vento.
Anche le correnti d’aria fredda negli spazi occupati sono un fenomeno ben noto, sebbene più difficile da prevedere rispetto all’effetto di raffreddamento complessivo di una bassa temperatura il vento. Una corrente d’aria è una sensazione localizzata, causata anche da una combinazione della temperatura e della velocità del flusso d’aria, sentita principalmente sulla schiena del collo e dalle caviglie.
Possono verificarsi anche correnti d’aria calde, ma queste lo fanno non presentare al progettista impianti di climatizzazione con la stessa scala di problema come una corrente fredda. A meno che la diffusione dell’aria non sia attentamente pianificata, lo è spesso difficile evitare di produrre correnti d’aria fredda nei momenti di grande raffreddamento . Per evitare la sensazione, è normale progettare per le velocità dell’aria nel zona occupata della stanza nell’intervallo 0,1–0,2 m/s.