Aria indoor: metodi di riduzione del rischio di contagio

di Patrizia Ricci

Climatizzazione senza ventilazioneNon tutti gli impianti di climatizzazione (cioè che controllano temperatura e umidità dell’ambiente interno) sono dotati della funzione di ventilazione (impianti a tutt’aria o aria primaria e terminali locali). Il vantaggio della ventilazione meccanica, dedicata o inclusa nell’impianto di climatizzazione, sta nella possibilità di filtrare l’aria esterna immessa nell’ambiente. Questi impianti, solitamente impiegati per la climatizzazione dei grandi spazi comuni, come ad esempio i supermercati, devono operare con la maggior quantità di aria esterna possibile compatibile con le caratteristiche

dell’impianto stesso, eventualmente eliminando il ricircolo dell’aria interna. Se l’impianto non è dotato di ventilazione, il sistema lavora, se ad aria, con un ricircolo interno totale: aspira l’aria dall’ambiente interno, la raffredda o la riscalda, e la reimmette nello stesso ambiente, modalità, questa, caratteristica di tutti i sistemi di condizionamento detti split, dei ventilconvettori, ad armadietto, a soffitto o canalizzati. In questo caso, a seconda che l’impianto serva un unico ambiente o più ambienti, si possono configurare più scenari per i quali si rimanda ai consigli degli esperti [AiCARR (2020), Prontuario sul ruolo degli impianti di climatizzazione invernale ed estiva nella riduzione della diffusione della COVID-19].Filtrazione dell’aria La filtrazione svolge un ruolo essenziale nel controllo e mantenimento di livelli di contaminazione accettabili. Con l’utilizzo di sistemi filtranti ad elevata efficienza si assicura il corretto ricambio dell’aria, poiché viene immessa aria nuova e filtrata, permettendo l'espulsione di quella inquinata e garantendo protezione anche contro le polveri sottili (PM10 e PM2,5) e i microrganismi. Il sistema di filtrazione può essere posizionato esclusivamente sulle prese d’aria esterne (Outside Air Treatment), soprattutto nel caso di ambienti outdoor particolarmente inquinati; oppure può essere utilizzato per creare zone di bypass all’interno del sistema dei condotti di aerazione (Partial Supply Air Treatment). Questo sistema è valido quando sono note le concentrazioni di inquinanti indoor e outdoor e il livello di riduzione delle concentrazioni richiesto è comunque modesto e facilmente gestibile. I risultati migliori si ottengono nei sistemi in cui si ha l’installazione di opportuni sistemi di filtrazione sugli eventuali punti di ricircolo (ammesso prima dell’emergenza Covid-19) e sopra opportuni sistemi di bypass (Full Supply Air Treatment). I filtri si caratterizzano per:

la frazione arrestata del particolato inquinante (efficienza);
le perdite di carico del flusso d’aria durante l’attraversamento;
l’intervallo di tempo tra una manutenzione (sostituzione o pulizia dei filtri) e l’altra.

Esistono vari tipi di filtri:

filtri meccanici, che arrestano polveri tra 0,5 e 1 µm. Sono dei materassini di materiale fibroso attraversati da aria con velocità compresa tra 1 m/s e 4 m/s. Il costo è contenuto e la perdita di carico è bassa, ma aumenta in modo rilevante con l’intasamento;
filtri elettrostatici, utilizzati per particelle tra 0,001 µm e 0,5 µm. Il campo elettrico (circa 12 kV) ionizza l’aria e la superficie del particolato contenuto in essa. Le particelle aderiscono ad una piastra carica di segno opposto in un campo elettrostatico;
filtri chimici che eliminano particolari gas o vapori, ad esempio i filtri a carbone attivo. Questi filtri sono caratterizzati da processi di adsorbimento.

La filtrazione meccanica dell’aria si basa su diversi meccanismi fisici che possono avvenire singolarmente o in accoppiata. La scelta delle diverse tipologie di filtro è oggi regolata da più normative (UNI EN 10339, EN 779, UNI EN 1822) le quali permettono di definire con precisione le caratteristiche del filtro in relazione alla classe di efficienza e impiego. Senza entrare nel merito della descrizione delle diverse caratteristiche, si possono individuare in base alla norma UNI 779:2012 “Filtri d’aria antipolvere per ventilazione generale – determinazione della prestazione di filtrazione” le tre seguenti macro-categorie o gruppi:

filtri grossolani (G), detti anche pre-filtri;
filtri medi (M);
filtri fini (F).

In particolare, è la norma UNI EN 1822-1 “Filtri per aria ad alta efficienza (EPA, HEPA, ULPA) – Parte 1: classificazione, prove di prestazione, marcatura” che regola l’applicazione dei filtri per l’aria ad alta e altissima efficienza e a bassissima penetrazione (EPA, HEPA, ULPA) utilizzati nel campo della ventilazione e del condizionamento dell’aria. La presa d’aria esterna non deve essere collocata in prossimità di una strada di grande traffico, di una ribalta di carico/scarico automezzi, di scarichi di fumi o prodotti della combustione, in punti vicini a espulsioni industriali, di servizi igienici o comunque di aria viziata o contaminata, in vicinanza di torri di raffreddamento o torri evaporative, oppure a un’altezza minore di 4 m dal piano stradale più elevato di accesso all’edificio. In funzione dell’efficienza, si distingue tra filtri: M: media efficienza;A: alta efficienza;AS: altissima efficienza.La proposta di aggiornamento della UNI 10339:1995 prevede nuovi valori delle portate di ventilazione che dovranno essere comprensive di una quota fissa, costituita esclusivamente da aria di apporto esterna, e di una quota dipendente dalla qualità dell’aria interna desiderata, e quindi tale da limitare le concentrazioni massime degli inquinanti critici. Oltre che da un’adeguata portata d’aria trattata, il raggiungimento della qualità dell’aria desiderata dipende anche dal livello di filtrazione della stessa. Da qui la definizione della classe minima di filtrazione in funzione della destinazione d’uso, del livello di qualità desiderato e del livello di qualità dell’aria esterna. Una maggiore attenzione al risparmio energetico è perseguibile contenendo le portate d’aria, in particolare quella esterna, imponendo la regolazione automatica o manuale delle portate proporzionalmente all’affollamento dell’ambiente, limitando le resistenze aerauliche, utilizzando componenti a più elevata efficienza e provvedendo alla manutenzione dei filtri.Altri metodi di riduzione del rischio di contagioGli impianti a tutt’aria senza ricircolo non pongono problemi per il rischio di contagio aereo. L’aria esterna, infatti, considerata non infetta, viene filtrata normalmente con filtri adeguati all’edificio e poi distribuita negli ambienti tramite una rete aeraulica. Gli impianti che, per motivi essenzialmente dovuti al risparmio energetico, effettuano il ricircolo dell’aria interna con conseguente miscelazione con l’aria di rinnovo esterna, possono presentare invece un maggior rischio di contagio aereo. In questo caso è

necessario inserire dispositivi battericidi e lampade UV per debellare il virus presente nell’aerosol. Nel caso in cui non sia possibile intervenire in tal senso, le norme vigenti impongono la chiusura della serranda del ricircolo in modo da far funzionare l’impianto a sola aria esterna. Per impianti centralizzati si può effettuare la filtrazione antibatterica delle UTA (Unità di Trattamento Aria) sia per impianti di condizionamento che di ventilazione centralizzata. Oggi sono stati messi in commercio kit completi di filtrazione, sistema battericida UV e sistema di controllo della carica batterica e/o virale. Le radiazioni UV che si dimostrano efficaci per l’abbattimento dei microrganismi sono le UV-C. I raggi emessi dalle lampade germicide UV-C hanno lunghezza d’onda centrata su 254 nm che corrisponde alla frequenza di massimo effetto germicida, che permette di inattivare il 97% delle particelle di diametro 0,1 micron e del 95% delle particelle di diametro 1 micron.La filtrazione per effetto fotovoltaico si basa sulla produzione di ioni positivi e negativi che, in presenza di umidità nell’aria, producono acqua ossigenata (H2O2) che attacca e decompone il materiale organico. L’efficacia di questo dispositivo è stata verificata per i batteri (legionella), i virus dell’influenza, della SARS e altri già noti. Lo scorso giugno 2020, alcuni studi dell’Università Statale di Milano hanno dimostrato l’efficacia distruttiva dei raggi UV-C con lunghezza d’onda di 254 nm nei confronti dei legami molecolari di DNA e RNA dei virus, compreso il virus SARS-CoV-2. Sono disponibili anche lampade UV inseribili in qualunque punto del canale d’aria ed esistono in commercio ventilconvettori muniti di lampada germicida UVC ad effetto foto-catalitico igienizzante.Oltre ai sistemi foto-catalitici sono disponibili anche sistemi ionizzanti al plasma freddo o Non-Thermal Plasma (NTP), detti Cold Plasma Generator, CPG. Questi dispositivi agiscono per inattivazione degli agenti patogeni attraverso scariche elettriche nell’aria che producono radicali ossidrilici H e OH che attaccano e uccidono batteri e virus. Questi dispositivi non richiedono le protezioni richieste dai sistemi foto-catalitici e possono anche essere montati su terminali esistenti, sia fancoil che UTA. Nelle UTA si possono montare a valle delle batterie fredde o a monte del ventilatore di mandata o anche all’interno dei canali di distribuzione dell’aria. Ovviamente è molto più semplice costruire nuovi impianti con inglobati i nuovi sistemi di protezione dal contagio aereo piuttosto che intervenire su impianti esistenti, quando disponibili, inserendo ex novo filtri e batterie UV, in quanto occorre tenere presenti problemi di varia natura: spazio insufficiente le nuove apparecchiature; impossibilità di inserire le protezioni per l’uomo per le radiazioni UV-C; indisponibilità di spazi per l’inserimento delle sonde UV nei canali; basso tempo di permanenza dell’aria all’interno delle UTA o dei fan coil in caso di bassi valori di ricircolo dell’aria; necessità di fermare le attività durante i lavori di refurbishment.

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