Benessere ambientale indoor (IEQ): studio sperimentale sulla percezione soggettiva degli occupanti

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INTRODUZIONE 
 
La problematica del contenimento dei consumi energetici di un edificio è legata sia alla 
quantità di combustibile fossile che si deve fornire allo stesso per un suo ottimale utilizzo sia 
all’andamento di numerosi parametri che coinvolgono l’intero sistema EDIFICIO-IMPIANTO. 
Esiste infatti una profonda correlazione tra la domanda di energia e il comfort ambientale 
interno, poiché i fattori che caratterizzano quest’ultimo incidono direttamente sui consumi 
per riscaldamento, ventilazione, climatizzazione e illuminazione di un edificio. 
Generalmente al crescere del livello di benessere si hanno, a parità di caratteristiche 
costruttive del sistema “edificio-impianto” e di condizioni climatiche esterne, consumi 
energetici maggiori. 
I consumi energetici possono poi subire significative variazioni in relazione a molteplici 
aspetti quali ad esempio: 
- aspettative di comfort dell’utente (valori di set point per temperatura, umidità relativa, 
qualità dell’aria, illuminamento ecc.); 
- effettiva disponibilità di risorse naturali per il controllo del microclima (numero di ore di 
luce naturale, numero di ore in estate in cui l’aria esterna è utilizzabile per raffrescare gli 
ambienti ecc.); 
- strategie che l’utente adotta per il controllo ambientale (programmazione temporale dei 
valori di set-point, uso dell’illuminazione artificiale, apertura e chiusura delle finestre ecc.). 
Queste considerazioni portano ad affermare che non ha senso occuparsi della qualità 
energetica di un edificio senza contemporaneamente determinare il livello di qualità 
dell’ambiente interno cui ci si riferisce, sia esso “di progetto” oppure “in esercizio” (Corgnati 
2005). 
A volte però la corsa alla riduzione dei consumi energetici degli edifici finisce per trascurare 
proprio quel benessere degli occupanti che dovrebbe essere preservato sia per motivi 
strettamente legati alla salute, sia per ragioni date dalla produttività degli stessi. Un esempio 
lampante è quello della tendenza della diminuzione dei ricambi d’aria per ridurre i consumi
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energetici. Infatti l’aria esterna per essere immessa deve prima subire dei trattamenti 
energivori, in quanto spesso si trova nelle condizioni di temperatura e/o umidità più lontane 
da quelle di immissione. Al verificarsi di tale situazione la conseguenza diretta è una 
presenza di CO
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 all’interno delle aule superiore alla normativa; ciò ha effetti negativi 
sull’apprendimento e le prestazioni degli scolari, come confermano numerosi articoli 
scientifici (Pawel Wargocki 2012) (D. C.-C. Zs. Bakó-Biró 2011). 
Il risparmio energetico rimane un obiettivo importante che non può però prescindere dal 
raggiungimento di una buona qualità ambientale interna.  
I fattori ambientali più importanti per garantire il benessere degli occupanti e il 
contenimento dei consumi energetici sono il microclima interno, la concentrazione di 
sostanze inquinanti disperse nell’aria e depositate sulle superfici, la qualità e l’intensità 
luminosa e acustica. 
Come ampiamente indicato all’interno della normativa UNI EN 15251:2008 – Criteri per la 
progettazione dell’ambiente interno e per la ventilazione della prestazione energetica degli 
edifici in relazione alla qualità dell’aria interna, all’ambiente termico, all’illuminazione e 
all’acustica (Norma UNI EN 15251 2008), il consumo di energia degli edifici dipende in modo 
significativo dai criteri utilizzati per la progettazione dell’ambiente interno (relativi a 
temperatura, ventilazione e illuminazione), per il progetto dell’intero fabbricato (ivi inclusi gli 
impianti) e  per il suo utilizzo. 
Attraverso i parametri fisico-ambientali, quali la temperatura, l’umidità relativa, l’acustica, la 
qualità dell’aria, l’illuminazione e la ventilazione, viene determinata la sensazione di 
benessere, come complessa risposta di un insieme di fattori ambientali, dell’ambiente fisico 
e dei servizi ma anche delle condizioni fisiologiche individuali, come la salute e le relazioni 
sociali. 
La qualità dell’ambiente interno (IEQ) viene quindi ormai intesa come l’insieme dei tre 
comfort (termico, illuminotecnico e acustico) più la qualità dell’aria, e una corretta 
progettazione degli edifici in cui l’uomo vive e lavora deve necessariamente prevedere un 
approccio sinergico al benessere in tutte le sue componenti. 
Il lavoro mira a sviluppare e validare una metodologia per la valutazione dell’IQE nella aule 
universitarie basata sull’analisi tra i parametri IQE quantitativamente misurati e gli aspetti
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qualitativi del benessere degli occupanti. In particolare, l’attenzione verrà posta sulla 
percezione della qualità dell’aria e della ventilazione indoor da parte degli occupanti in aule 
con e senza ventilazione meccanica controllata, aspetto molto spesso trascurato.  
La valutazione oggettiva della qualità dell’aria indoor viene effettuata attraverso la misura 
della concentrazione di CO
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. La concentrazione degli inquinanti indoor, infatti, può essere 
più o meno correlato alla differenza tra le concentrazioni di CO
2
 interna ed esterna (Bluyssen 
PM 1996). La concentrazione interna di CO
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 è ormai ampiamente utilizzata come indicatore 
della qualità dell'aria interna e per ottimizzare la ventilazione in funzione del grado di 
occupazione degli ambienti (Kusiak A 2009). Tuttavia gli inquinanti che possono essere 
presenti negli ambienti confinati si possono distinguere in due categorie: quelli prodotti dalla 
presenza di persone e quelli che ne sono indipendenti. Questi ultimi possono ad esempio 
avere una fonte esterna inquinante o essere prodotti dai materiali costituenti l’edificio. 
Quindi, dato che solo la prima categoria di inquinanti può essere correlata con la 
concentrazione di CO
2
, il controllo per avere una CO
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 al di sotto di una determinata soglia 
dettata dalla normativa è una condizione necessaria ma non sufficiente per definire la 
qualità dell’aria interna (IAQ) in quanto non esclude la presenza degli altri inquinanti. Ciò 
nonostante la concentrazione di CO
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 può essere utilizzata per determinare il tasso di 
ventilazione di un ambiente sfruttando la produzione delle persone come gas tracciante 
(Persily 1996).  
Nel presente studio si vuole analizzare la qualità dell’ambiente interno (IEQ) in aule 
universitarie dell’Università degli Studi di Roma Tor Vergata. Le due aule analizzate, la T6 
facente parte del complesso di Scienze fisiche e naturali e la A1 della facoltà di Ingegneria, 
sono differenti per tipologia degli impianti tecnici presenti ma confrontabili per 
caratteristiche architettoniche, dimensioni e grado di occupazione. I risultati sono stati 
correlati in ogni caso alle condizioni climatiche esterne. 
La scelta di queste aule è stata dettata da una differenza sostanziale dei tipi di impianti di 
condizionamento presenti, mostrati in maniera riassuntiva nella tabella seguente. Questo 
perché influisce in maniera determinante sia sui parametri ambientali interni che sul 
benessere degli studenti.
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  aula T6 aula A1 
impianto di riscaldamento con ventilconvettori - √ 
impianto di riscaldamento con radiatori √ - 
impianto di raffrescamento con ventilconvettori - √ 
ventilazione forzata (aria primaria) - √ 
ventilazione naturale √ - 
 
L’obiettivo dello studio è stato il capire se al modificarsi delle condizioni ambientali interne vi 
fosse una corrispondenza sul grado di percezione del benessere globale degli studenti, 
trovando le differenze tra le valutazioni oggettive e quelle soggettive.  
La metodologia di analisi utilizzata si sviluppa in tre fasi: 
1) Misurazione dei parametri ambientali interni (temperatura di bulbo secco e umido, 
temperatura media radiante, umidità relativa, velocità dell’aria, illuminamento, 
concentrazione di CO
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) al fine di determinare gli indicatori ambientali di benessere 
termoigrometrico, illuminotecnico e qualità dell’aria, in maniera oggettiva; 
2) Osservazioni e registrazioni delle condizioni ambientali interne e degli occupanti; 
3) Sondaggio effettuato attraverso dei questionari per la valutazione soggettiva della qualità 
ambientale interna da parte degli occupanti. 
Lo studio sperimentale effettuato è avvenuto in due step per le motivazioni sottoesposte. 
Nella prima parte entrambe le aule, la T6 e la A1, e i relativi studenti sono stati oggetto di 
studio nella stagione primaverile-estiva nei mesi di Maggio e Giugno 2015. Durante i giorni di 
analisi nell’aula A1 era in funzione l’impianto di condizionamento dell’aria in assetto estivo 
(ad esclusione del primo giorno di misure in cui a causa di un malfunzionamento non era 
attivo) ed è stato in funzione l’impianto di ventilazione forzata; mentre nell’aula T6 non 
essendo presenti impianti di raffrescamento né tantomeno di ventilazione forzata, i 
parametri ambientali sono stati dipesi dalla sola ventilazione naturale.
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La scelta di questa stagione è stata effettuata in considerazione del fatto che in questo 
periodo si verifica la maggiore differenza dei parametri ambientali interni (soprattutto per 
quanto riguarda la temperatura) tra l’aula A1 in cui è in funzione l’impianto di 
condizionamento e l’aula T6 priva di controlli ambientali. Inoltre, dato che uno degli obiettivi 
è stato il mettere in relazione il benessere percepito dagli studenti e i consumi energetici 
stimati, è stato interessante fare questa analisi nel periodo in cui, generalmente, i maggiori 
consumi energetici annuali di un edificio sito a Roma, legati al fabbisogno di energia termica 
primaria, si verificano proprio nei mesi estivi, in relazione al fatto che sono prevedibili più 
gradi giorno
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 estivi che invernali. 
Durante questo periodo di analisi non si è voluto intervenire attivamente intraprendo azioni 
che potessero modificare i parametri ambientali. Grazie questa azione non invasiva si è 
potuto studiare quello che normalmente si verifica all’interno delle due aule. 
A seguito delle prime considerazioni a cui si è giunti dopo questa parte di analisi, ovvero 
avendo verificato che le sensazioni espresse dagli studenti sulla qualità dell’aria sono 
fortemente influenzate dal benessere termico e sono correlate in maniera positiva tra loro 
(quando viene espressa una buona sensazione termica vengono date buone valutazioni 
anche sulla qualità dell’aria e viceversa in condizioni di discomfort) anche quando i parametri 
ambientali oggettivi suggerirebbero una previsione di un risultato differente, si è deciso di 
intraprendere un secondo studio effettuando una analisi più mirata. Questa apparente “non 
obiettività” delle valutazioni personali sulla qualità dell’aria ha fatto sì di voler approfondire 
questo fenomeno. In questo secondo studio si è intervenuto in modo invasivo sui parametri 
ambientali cercando, in maniera mirata, di capire se le persone percepiscono il 
cambiamento. In particolare sono stati alternati giorni di misura in cui è stato spento 
l’impianto di ventilazione meccanica con giorni in cui ha funzionato normalmente, cercando 
di lasciare invariati tutti gli altri parametri ambientali (con particolare attenzione alla 
temperatura). In questo modo è stato possibile capire se gli studenti percepiscono o meno 
un disagio causato dall’annullamento del numero di ricambi d’aria e conseguentemente un 
aumento consistente e crescente della concentrazione di CO
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 all’interno dell’aula. A causa di 
                                                        
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 I gradi giorno rappresentano la somma delle differenze giornaliere tra la temperatura dell’ambiente, 
convenzionalmente fissata a 20 °C, e la temperatura media giornaliera esterna. La somma delle differenze 
giornaliere, tra le due temperature, viene eseguita per tutti i giorni del periodo annuale convenzionale.
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questo particolare intervento l’aula e gli studenti oggetto di studio sono stati quelli della A1 
in cui essendo presente sia l’impianto di condizionamento che quello di ventilazione forzata 
si è potuto modificare con più facilità i parametri di interesse. L’aula T6 e i relativi studenti 
non sono stati oggetto di studio in questa seconda parte. Il periodo di analisi è stato Marzo 
2016 durante il quale era in funzione l’impianto di condizionamento dell’aria in assetto 
invernale. La scelta di questo periodo è stata dettata sia dal completamento della 
precedente analisi sul benessere globale avendo a disposizione sia dati estivi che invernali, 
sia da una più facile modulazione dei parametri ambientali attraverso l’impianto di 
riscaldamento e ventilazione.