AiCARR Journal #65 - Edifici per la sanità | Covid-19

#65 Organo Ufficiale AiCARR

ISSN:2038-2723

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO11 - DICEMBRE 2020

NORMATIVA CONTROLLO DELLA CONTAMINAZIONE NEI BLOCCHI OPERATORI CEN/TC 156, REQUISITI UE PER LA VENTILAZIONE PER GLI OSPEDALI COME GESTIRE GLI IMPIANTI OSPEDALIERI IN PANDEMIA TAVOLA ROTONDA OSPEDALI, QUALE FUTURO POST-COVID? SALE OPERATORIE ISO5 E RICIRCOLO DELL’ARIA, CONFRONTO ENERGETICO BENESSERE ED EFFICIENZA ENERGETICA PER L’AMBULATORIO CANADESE

ORIGINAL ARTICLES

UN NUOVO MODELLO PER IL SISTEMA ENERGETICO NAZIONALE ED EUROPEO: LE COMUNITÀ ENERGETICHE A NEW MODEL FOR THE NATIONAL AND EUROPEAN ENERGY SYSTEM: ENERGY COMMUNITIES ANNUAL THERMAL PERFORMANCE OF VENTILATED ROOFS IN DIFFERENT CLIMATES: AN ENERGY ANALYSIS PRESTAZIONI TERMICHE ANNUALI DI TETTI VENTILATI IN CLIMI DIVERSI: UN’ANALISI ENERGETICA

EDIFICICOVID-19 PER LA SANITÀ

POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - GIPA/LO/CONV/003/2013.

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Periodico Organo ufficiale AiCARR

EDITORS IN CHIEF Francis Allard (France) Filippo Busato (Italy) HONORARY EDITOR Bjarne Olesen (Denmark) ASSOCIATE EDITORS Karel Kabele (Czech Republic) Valentina Serra (Italy) SCIENTIFIC COMMITTEE Ciro Aprea (Italy) William Bahnfleth (USA) Marco Beccali (Italy) Umberto Berardi (Italy) Anna Bogdan (Poland) Alberto Cavallini (Italy) Iolanda Colda (Romania) Stefano Corgnati (Italy) Annunziata D’Orazio (Italy) Filippo de’ Rossi (Italy) Livio de Santoli (Italy) Marco Dell’Isola (Italy) Giorgio Ficco (Italy) Marco Filippi (Italy) Manuel C. Gameiro da Silva (Portugal) Cesare M. Joppolo (Italy) Dimitri Kaliakatsos (Italy) Essam Khalil (Egypt) Jarek Kurnitski (Latvia) Renato M. Lazzarin (Italy) Catalin Lungu (Romania) Anna Magrini (Italy) Zoltán Magyar (Hungary) Rita M.A. Mastrullo (Italy) Livio Mazzarella (Italy) Arsen Melikov (Denmark) Gino Moncalda Lo Giudice (Italy) Boris Palella (Italy) Federico Pedranzini (Italy) Fabio Polonara (Italy) Piercarlo Romagnoni (Italy) Francesco Ruggiero (Italy) Luigi Schibuola (Italy) Giovanni Semprini (Italy) Jorn Toftum (Denmark) Timothy Wentz (USA) Claudio Zilio (Italy)

DIRETTORE RESPONSABILE ED EDITORIALE Marco Zani MANAGEMENT BOARD Filippo Busato Paolo Cervio Luca Piterà Erika Seghetti Marco Zani EDITORIAL BOARD Carmine Casale, Paolo Cervio, Pino Miolli, Marco Noro, Luca Alberto Piterà, Gabriele Raffaellini, Valentina Serra, Luigi Schibuola, Claudio Zilio COORDINAMENTO EDITORIALE Erika Seghetti redazione.aicarrjournal@quine.it ART DIRECTOR Marco Nigris GRAFICA E IMPAGINAZIONE Fuori Orario - MN Hanno collaborato a questo numero: Riccardo Antoniazzi, Matteo Bo, Filippo Busato, Margherita Carabillò, Carmine Casale, Maurizio Malvaldi, Marco Noro, Anna Laura Pisello, Cristina Piselli, Benedetta Pioppi, Luca Alberto Piterà, Mauro Strada, Cesare Taddia, Roberto Taddia Pubblicità Quine Srl Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 dircom@quine.it Responsabile della Produzione Paolo Ficicchia Traffico, Abbonamenti, Diffusione Rosaria Maiocchi Editore: Quine srl – www.quine.it – traffico@quine.it Presidente Giorgio Albonetti Amministratore Delegato Marco Zani Direzione, Redazione e Amministrazione Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: redazione.aicarrjournal@quine.it Servizio abbonamenti Quine srl, Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: abbonamenti@quine.it Gli abbonamenti decorrono dal primo fascicolo raggiungibile.

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Posta target magazine - LO/CONV/020/2010.

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EDITORIALE

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DOI: 10.36164/AiCARRJ.65.06.01

ATTENZIONE ALLE SEMPLIFICAZIONI Pay attention to simplifications

È affascinante pensare che le soluzioni a problemi complicati possano essere trovate con il classico lampo di genio, con idee semplici e soluzioni rapide e brillanti. Sarebbe bello che il vaccino per il Covid-19 funzionasse da subito per tutti (e continuo a sperarlo vivamente), e sarebbe auspicabile trovare una tecnologia impiantistica adatta a risolvere i problemi di contagio indoor che fosse relativamente semplice e sicura.

Quest’epoca digitale ci ha abituato alle soluzioni rapide, in tempo reale, con app e flussi di informazioni che in diretta interagiscono nella nostra vita e nella nostra professione. Viviamo in un mondo veloce (se Hobsbawm definì il 20º come “Il secolo breve” sarei curioso di sapere come verrà definito il 21º, ma è ancora presto per scoprirlo), e vorremmo che le invenzioni e le scoperte ci venissero in aiuto con uno schiocco di dita.

Invece non è così.

I problemi difficili rimangono difficili, e per comprenderli a fondo dobbiamo stare in guardia dalle tentazioni di semplificazione, dai miraggi.

La pandemia che oggi ci attanaglia sta profondamente condizionando i nostri stili di vita, le modalità del nostro lavoro e sta pesantemente limitando le nostre interazioni sociali, affettive, umane. Lo sta facendo in modo rapido, l’evoluzione del contagio e con esso delle preoccupazioni per la nostra salute viaggiano al ritmo del nostro tempo, un ritmo incalzante, continuo, che sembra a volte non darci tregua.

Come è stato ampiamente sottolineato anche durante uno degli ultimi seminari, a noi di AiCARR sembra di essere catapultati in una realtà che richiede risposte immediate, per cui un po’ nello sbigottimento generale, e forse nell’ansia generata da una situazione di cui nessuno

di noi ha esperienza o memoria, vorremmo trovare una soluzione geniale, unica, e magari semplice, per girare una chiave e avviare il motore della guarigione, della salvezza, della sicurezza, per poter riprendere quanto prima la vita come la conoscevamo fino a un anno fa. Come quando si è in barca nel mezzo di una burrasca, sospinti da frangenti che arrivano da ogni direzione, si ha bisogno cercare un punto fisso, ci piacerebbe vederlo il prima possibile per avere un riferimento, una direzione certa.

Temo però che di questa nuova condizione, malgrado si continui a studiare e ad accrescere la conoscenza, sappiamo ancora poco per poter risolverla in maniera brillante. Ne stiamo imparando il linguaggio, prendendo confidenza con la sua metrica, ci stiamo ponendo sul fronte degli impianti nuovi interrogativi su soluzioni, schemi, tecnologie. Per diventarne padroni servirà tempo, e attenzione, e discussione.

D’altro canto, e forse è ciò di cui al momento siamo meno consapevoli, stiamo prendendo parte ad un momento storico assolutamente nuovo, che nessuno di noi ha mai vissuto prima. Stiamo prendendo parte a quella che potrebbe diventare forse una rivoluzione nel modo di pensare gli ambienti indoor non più solo per il comfort, ma in primo luogo per la salute degli occupanti.

In questo continua a essere forte la nostra voglia di continuare a fare cultura, mettendo per un attimo da parte la voglia dell’immediato e dell’arrivare primi, la voglia di semplificare per correre più leggeri e veloci, a vantaggio di un dialogo più approfondito e di conoscenze più sedimentate. La conoscenza che viene da un confronto serio e prolungato, e la fiducia nelle nostre capacità sono i nostri strumenti di navigazione, l’unico mezzo che abbiamo per navigare e trovare quel porto sicuro a cui aneliamo. Nel frattempo teniamoci forte e continuiamo a navigare.

Filippo Busato, Presidente AiCARR

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#65

CON ARIAPUR DI VALSIR NON SENTIRAI PIÙ CATTIVI ODORI abbinato alla cassetta tRoPea s: silenZiosa, aFFiDabile e Di GRanDe QUalitÀ

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Editoriale 4

Novità prodotti 8

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NORMATIVA Problematiche di controllo della contaminazione nelle sale operatorie: aspetti normativi Il blocco operatorio è sicuramente l’ambiente più critico per il rischio di infezione. Nell’ultimo decennio molti Paesi si sono dotati di norme nazionali e ora si sta lavorando, a livello europeo, per una normativa unitaria L.A. Piterà

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#65

Refrigeration World 10

IL PARERE DI

AiCARR Informa 61

Impianti ospedalieri in presenza di pandemia infettiva Come dovrebbero essere gestiti gli impianti in questa fase pandemica e quali orizzonti per il futuro M. Malvaldi

TAVOLA ROTONDA Ospedali, quale futuro post-covid?

La crisi pandemica ha messo a dura prova il sistema sanitario italiano, un settore nel quale probabilmente non si è investito abbastanza e nel modo giusto. Da dove ripartire per definire una prospettiva futura?

A cura di Erika Seghetti

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CEN/TC 156 Ventilazione per gli ospedali, il progetto di T.S. europeo: requisiti generali e prestazionali L’articolo, suddiviso in due parti, presenta in via preliminare il lavoro che si sta sviluppando in ambito europeo in seno al WG18 “Ventilation in Hospitals” del TC156 del CEN. La prima (Parte1) riguarda i requisiti generali e i processi di verifica, mentre la seconda, (Parte 2) è focalizzata sui livelli prestazionali da conseguire M. Bo, L.A. Piterà

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CASE STUDY Sale operatorie ISO 5: confronto energetico tra ricircolo in sala e ricircolo in UTA Dal confronto di due casi di studio emerge come le differenze di potenze installate in fase di funzionamento estivo siano talmente evidenti a favore del ricircolo in sala da non poter trascurare questo aspetto in fase di progettazione R. Antoniazzi

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ORIGINAL ARTICLES Un nuovo modello per il sistema energetico nazionale ed europeo: le comunità energetiche A new model for the National and European energy system: Energy Communities Anna Laura Pisello, Cristina Piselli, Benedetta Pioppi

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Annual thermal performance of ventilated roofs in different climates: an energy analysis Prestazioni termiche annuali di tetti ventilati in climi diversi: un’analisi energetica Marco Noro, Filippo Busato

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BEST PRACTICE Salute, benessere ed efficienza energetica per un complesso ambulatoriale Accumulo geotermico, trattamento dell’aria esterna indipendente e centrale di riscaldamento/raffrescamento ottimizzata caratterizzano uno dei complessi ambulatoriali energeticamente più efficienti del Canada K. Monteiro, K. Sharples

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LA SOLUZIONE IDEALE: MINIMI INGOMBRI E MASSIMA SILENZIOSITÀ

IL RISPARMIO, L’EFFICIENZA ED IL BENESSERE IN PRIMO PIANO I ventilconvettori Omnia Slim sono stati progettati per coniugare ridotta profondità e notevole silenziosità di funzionamento con la necessità di climatizzare efficientemente gli ambienti durante tutto l’anno; per questo si prestano all’utilizzo in ambito residenziale. L’adozione di speciali ventilatori tangenziali garantisce una ventilazione estremamente silenziosa che li pone ai vertici del comfort acustico. I ventilconvettori Omnia Slim sono installabili in qualsiasi tipo d’impianto a 2 tubi e in abbinamento a qualsiasi generatore di calore, anche a basse temperature; sono compatibili inoltre con tutti i pannelli a muro o con il sistema VMF AERMEC. Grazie alla disponibilità di varie versioni e configurazioni, è facile scegliere la soluzione ottimale per ogni esigenza.

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Novità Prodotti TRAVI FREDDE ATTIVE

TECNOLOGIA INVERTER E REFRIGERANTI ECOLOGICI Clivet continua a perseguire il suo progetto di impiegare la tecnologia inverter nei suoi chiller e pompe di calore al fine di offrire la migliore efficienza energetica tutto l’anno per ogni applicazione nei settori commerciale, industriale e residenziale.

Le soluzioni chiller Clivet includono: - Chiller scroll inverter fino a 200 kW - Chiller vite inverter fino a 1420 kW - Chiller centrifughi inverter fino a 2000 kW

La serie EHT rappresenta l’ingresso di Aermec nel promettente mercato delle travi fredde attive. Le travi fredde attive sono terminali d’impianto statici che creano comfort localmente, a partire dall’aria pretrattata proveniente da una centrale di trattamento aria.

Il progetto Aermec è di nuovissima concezione, il risultato è un notevole incremento nelle prestazioni energetiche e di comfort di questo tipo di sistemi.

Lo studio dei flussi d’aria, effettuato mediante sistemi CFD (Computational Fluid Dynamics), ha permesso di ottimizzare gli ugelli che innescano l’induzione, cioè la ripresa e la successiva re-immissione dell’aria nell’ambiente da climatizzare.

Particolare attenzione è stata dedicata all’ottimizzazione delle batterie di scambio termico: il risultato è il massimo coefficiente di scambio con ridotte perdite di carico lato aria e lato acqua. Il tutto al fine di incrementare l’efficienza globale del Sistema.

L’efficienza energetica è anche garantita dal funzionamento in raffrescamento con acqua a temperatura intorno ai 15-18 °C. L’assenza di formazione di condensa è garanzia d’igiene.

Le travi attive possono funzionare anche in riscaldamento, anche con acqua a partire da 30 °C. La silenziosità è massima grazie all’assenza di parti in movimento e grazie soprattutto all’approfondito studio dei flussi fluidodinamici.

La versatilità è garantita dalla possibilità di realizzare impianti a 2 e a 4 tubi (caldo e freddo contemporaneamente).

Le travi attive EHT sono state concepite per facilitare l’installazione e la manutenzione: tutti i componenti sono facilmente accessibili.

La serie EHT è disponibile in 8 taglie per coprire la totalità delle esigenze di comfort. www.aermec.com

NUOVA GAMMA DI SISTEMI IBRIDI Viessmann arricchisce la sua offerta di sistemi ibridi con la nuova serie Hybridcell, composta di ben sette nuovi modelli adatti a tutte le esigenze.

Tra le novità proposte, il nuovo sistema ibrido Hybridcell-MA si compone di pompa di calore monoblocco idronica Vitocal 100-A fino a 10 kW, caldaia a condensazione serie Vitodens 100/200-W fino a 35 kW e accumulo inerziale ibrido Hybridcell 40 litri.

La pompa di calore Vitocal 100-A è il generatore principale per il riscaldamento, il raffrescamento e per un’eventuale produzione di acqua calda sanitaria. La pompa di calore, posta in modalità riscaldamento, riesce a coprire il fabbisogno termico in modo efficiente fino a una temperatura esterna impostabile, eventualmente con l’integrazione energetica di caldaia per il cosiddetto funzionamento bivalente parallelo; una volta superata la soglia definita, Vitocal 100-A procede avviando automaticamente la caldaia Vitodens in funzionamento bivalente alternato. www.viessmann.it

Tecnologia inverter Direct Drive Centrifugo fino a 2000 kW I Chiller Centrifughi Inverter Direct Drive con refrigerante R-134a sono dotati delle tecnologie più innovative come il compressore centrifugo inverter bistadio con girante back-to-back protetto da 7 brevetti, che è in grado di modulare la capacità fino al 15%. Inoltre l’unità è dotata di scambiatore di calore falling film, che riduce la carica di refrigerante fino al 40% rispetto agli scambiatori di calore di tipo allagato. Tutte queste caratteristiche portano l’efficienza stagionale ai vertici del mercato.

Nel 2020 Clivet ha lanciato il nuovo chiller centrifugo WCH-iZ con refrigerante R1234ze a impatto ambientale quasi nullo (da 800 a 1600 kW) e ad alta efficienza stagionale (SEER fino a 9.6). www.clivet.com

GESTIONE E OTTIMIZZAZIONE DELLA CENTRALE TERMOFRIGORIFERA Nei moderni edifici circa il 30% del consumo energetico totale deriva dal funzionamento della centrale termo-frigorifera. ClimaPRO+, la nuova soluzione Mitsubishi Electric a marchio Climaveneta, cambia il modo di gestire l’impianto di climatizzazione con un approccio tutto nuovo. Grazie a un avanzato sistema di gestione e ottimizzazione, ClimaPRO+ permette all’impianto di lavorare sempre alla massima efficienza, assicurando risparmi energetici fino al 40%, rispetto a tradizionali impianti non dotati di sistemi di controllo.

La logica di ClimaPRO+ si basa sull’acquisizione continua delle variabili di campo e sulla verifica delle prestazioni in tempo reale, selezionando di conseguenza le migliori strategie operative da adottare. Il sistema di gestione ottimizza l’impianto intervenendo su tutte le sue componenti: le unità che producono i fluidi caldi e freddi, le pompe di circolazione dei circuiti primari e secondari, i dispositivi sorgente e il motore di indagine diagnostica per la verifica delle condizioni di lavoro delle unità.

Per soddisfare i carichi termici dell’impianto, garantendo sempre il minimo consumo energetico, ClimaPRO+ seleziona in maniera dinamica la migliore combinazione possibile tra le unità. Il sistema determina l’effettivo carico richiesto e stabilisce quali unità attivare e la percentuale di lavoro di ogni singolo componente al fine di ridurre al minimo i consumi elettrici, soprattutto in presenza di recuperi termici e fornendo, in questo ultimo caso, anche una stima dell’energia gratuita recuperata.

ClimaPRO+ presenta una nuova interfaccia intuitiva e “responsive”, che garantisce massima fruibilità all’utente e adattabilità ai diversi dispositivi mobile.

Attraverso una rappresentazione grafica dell’impianto e delle singole macchine è sempre possibile identificare in maniera rapida e intuitiva I deumidificatori della serie SP e SPW sono stati studiati per le unità in funzionamento e quelle deumidificare e riscaldare piccole piscine o grandi ambienti.

Sono disponibili in tre potenze, da 50 * a 120 * L/giorno sia in stand-by. per l’installazione in ambiente (SP) che per l’installazione Visualizzando in tempo reale l’openel locale tecnico adiacente a quello da deumidificare (SPW ). ratività di tutti i componenti dell’imIl nuovo controllo elettronico, di serie su tutti i modelli, utilizza pianto, è inoltre possibile rilevare fununa sofisticata sonda di umidità e temperatura e può essere zionamenti incoerenti, per prevenire facilmente montato fuori dalla macchina nella posizione più eventuali anomalie e fornire un efidonea e comoda per l’utilizzatore. ficace supporto per gli interventi di La resistenza elettrica ** o la batteria per l’acqua calda ** comassistenza e manutenzione. Climapletano le funzionalità dell’apparecchio PRO+ dispone inoltre di un servizio Deumidificatori SP e SPW: silenziosi, robusti, efficienti. di invio su base mensile del rapporto di funzionamento contenente la raccolta e l’analisi dei dati operativi DISEGNATO E PRODOTTO IN ITALIA necessari per una corretta gestione dell’impianto. http://it.mitsubishielectric.com/it/ CUOGHI s.r.l.

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REFRIGERATION WORLD

a cura di Carmine Casale

NATURAL REFRIGERANT TRADE SHOW FOR THE HVACR, SECONDA EDIZIONE VIRTUALE Una seconda edizione della fiera dei Refrigeranti Naturali per il settore HVACR, Natural Refrigerant Trade Show for the HVACR, diventa virtuale, come preannunciato dalla belga Shecco che adotterà questo formato visto il successo del primo evento tenuto con questo sistema. Il sito dell’evento, che si svolgerà tra il 24 e 25 febbraio 2021, sarà attivo 24h/24h e permetterà ai visitatori virtuali di avere delle conversazioni dirette, 1 su 1 tramite audio e video, con gli espositori virtuali dai quali si desidera ricevere informazioni. Inoltre, ogni stand, il cui espositore sarà facilmente riconoscibile attraverso opportuni avatar, avrà anche una meeting room nella quale si può assistere virtualmente a presentazioni organizzate e sessioni di informazione sui prodotti. Sulla base dell’esperienza acquisita con la prima edizione, questo evento sarà ulteriormente arricchito perché saranno migliorati sia il disegno generale che la funzionalità dell’operazione, a tutto vantaggio dell’industria HVACR che non perderà nulla delle innovazioni proposte nonostante il momento tanto difficile.

IMPIANTI TRANSCRITICI IN CLIMI TORRIDI Il passaggio da R22 a CO2 in transcritico ha permesso il risparmio di 40mila kWh/y in un magazzino di vendita ad Amman in Giordania, un ambiente caratterizzato da elevate temperature. Un supermarket militare di 2000 m2 costituisce la prima applicazione in Medio Oriente che è passata direttamente alla CO2 senza usare altri sistemi intermedi. L’impianto, realizzato da due imprese italiane (Enex e Dorin) e la consulenza dell’Università Norvegese della Scienza e della Tecnica, ha realizzato un risparmio di 40.000 kWh nel primo anno di operazione. Inoltre, l’aumento di efficienza del sistema ha portato alla riduzione di emissioni pari a 32 tonnellate annue di CO2eq. La sfida maggiore era sulla funzionalità di un impianto transcritico in un clima torrido.

La soluzione consiste nell’uso contemporaneo di tecnologie a compressione e a eiezione (Danfoss) unito all’introduzione di scambiatori senza surriscaldamento con ulteriore riutilizzo del calore di risulta per l’acqua calda sanitaria. Questo speciale sistema transcritico mantiene la temperatura degli alimenti raffreddati con una temperatura di evaporazione di -2 °C e quella dei surgelati con evaporazione a -25 °C.

L’EVOLUZIONE DEGLI SCAMBIATORI A PIASTRE SEMISALDATE Una nuova serie di scambiatori a piastre semi-saldate disegnata e costruita appositamente per applicazioni di refrigerazione industriale ad ammoniaca è stata presentata da Danfoss accrescendo così il già vasto portafoglio di scambiatori disponibili.

Questi nuovi scambiatori offrono una performance termica superiore grazie a una nuova geometria del circuito che ottimizza la turbolenza del flusso termico anche a portate ridotte. La sicurezza, essenziale specie negli impianti ad ammoniaca, è assicurata da un nuovo tipo di guarnizione a doppia barriera senza collante che elimina ogni pericolo di scoppio del pacco scambiatore e riduce i rischi di contaminazione permettendo di drenare eventuali perdite al di fuori del pacco stesso. Gli interventi di manutenzione sono agevolati da un sistema che consente un facile accesso al pacco grazie a un rullo di nylon non corrosivo che scorre sulla barra di fissaggio. Inoltre, una serie di bulloni fissati sulla piastra e opportune rondelle eliminano il pericolo di rotazione degli stessi durante lo smontaggio e rimontaggio.

LE POTENZIALITÀ DELL’ACQUA DI MARE PER IL RAFFRESCAMENTO Il raffreddamento con acqua di mare può rappresentare una valida applicazione di energia rinnovabile in un ambiente che diventa sempre più caldo. L’uso dell’acqua di mare negli impianti di raffrescamento tradizionale, SWAC (Sea Water Air Conditioning) e altre applicazioni di raffreddamento, costituisce un’alternativa al raffreddamento tradizionale in un campo in cui la domanda cresce continuamente. L’acqua degli oceani, alla profondità tra 700 e 1500 metri prossima alla costa, con temperature tra 3 °C e 5 °C costituisce una risorsa di immenso valore. Uno studio recente dimostra che 1 metro

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cubo di acqua di mare può fornire altrettanta energia quanto un impianto tradizionale di raffreddamento di 21 pale eoliche o di un impianto solare grande quanto 60 campi di calcio. Naturalmente impianti del genere richiedono investimenti elevati, ma bisogna tener conto che i costi operativi di energia si riducono molto notevolmente. Si può arrivare a ipotizzare anche una specie di “district cooling” ad acqua di mare se le distanze delle applicazioni non sono eccessive.

CATENA DEL FREDDO SOSTENIBILE IN VISTA DEL VACCINO ANTICOVID Carrier lancia un programma per una catena del freddo sostenibile, sicura e non dannosa alla salute che possa preservare e proteggere le forniture di alimenti e medicinali. Si tratta di un programma per la creazione di ambienti salutari che consentano il mantenimento di condizioni altamente igieniche per diversi tipi di prodotti. I quattro principali settori coinvolti sono alimenti e medicinali, vaccini e loro distribuzione, soluzioni digitali per monitorare i movimenti delle sostanze fino alla consegna finale e infine la riduzione di perdite e rifiuti che possano danneggiare l’ambiente. Il programma sarà realizzato attraverso l’uso di 1,2 milioni di mezzi di trasporto refrigerati, 50 mila installazioni di refrigerazione industriale e l’ottimizzazione della logistica e del suo monitoraggio attraverso continui controlli telematici lungo tutta la catena delle consegne. Una notizia di estremo interesse in questo periodo di possibile distribuzione di vaccini anti-covid.

BACNET/SC, NUOVE POSSIBILITÀ PER LA SICUREZZA CIBERNETICA La nuova versione del BACnet Standard Ashrae 2020, 135-2020: BACnet, A data communication protocol for building automation and control network, offre ulteriori possibilità protese alla sicurezza cibernetica. Un BACnet data link completamente compatibile con i link già esistenti apre un percorso sicuro inter-operativo per le comunicazioni BACnet. La nuova versione comprende 17 addenda con relative interpretazioni e 94 errata che aggiungono nuovi profili allo standard esistente. Questa nuova edizione, chiamata BACnet/SC, può essere facilmente aggiunta ai dispositivi BACnet BTL senza eccessivi costi aggiuntivi per resettarli. La sicurezza cibernetica non si può certo ottenere gratuitamente: bisognerà quindi accettare che la sua aggiunta, attraverso BACnet/SC, avrà bisogno di sforzi supplementari per supportarla in modo da ottenere un sistema sicuro ed efficace.

NUOVO COMPRESSORE ROTATIVO A TRIPLA CAMERA DI COMPRESSIONE Per i suoi impianti a volume variabile di refrigerante, VRV, Toshiba Carrier ha preannunciato l’entrata sul mercato di un nuovo compressore rotativo (verticale) a tripla camera di compressione. La nuova serie, che sarà prima impiegata in Giappone, ha una struttura sviluppata sul modello del doppio-rotativo già esistente. Nel nuovo modello i tre cilindri che ruotano intorno a un albero principale sono supportati da un cuscinetto superiore primario che regge il primo cilindro, mentre un cuscinetto intermedio e un cuscinetto secondario inferiore supportano il secondo e terzo cilindro. La struttura è dotata di valvole di scarico multiple sia nella parte superiore che in quella inferiore delle camere di compressione. La capacità del modello maggiore sarà di 20 hp con efficienza superiore all’esistente doppio rotativo e inoltre consentirà un grande vantaggio nella riduzione degli spazi necessari per l’installazione: si consideri infatti che questa unità avrà la stessa capacità di due del modello esistente.

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Normativa

Problematiche di controllo della contaminazionenelle sale operatorie: aspetti normativi

Il blocco operatorio è sicuramente l’ambiente più critico per il rischio di infezione. Nell’ultimo decennio molti Paesi si sono dotati di norme nazionali e ora si sta lavorando, a livello europeo, per una normativa unitaria L.A. Piterà*

I

L TEMA DEGLI IMPIANTI HVAC in ambito ospedaliero è

tanto importante quanto delicato, dal momento che questi hanno molteplici funzioni, che vanno dal garantire i ricambi d’aria esterna alla pulizia dell’aria in ambiente, dalla gestione del gioco delle pressioni tra vari locali all’espulsione delle sostanze contaminanti fino al controllo termoigrometrico.

Una corretta analisi del rischio di una struttura ospedaliera porta alla classificazione delle diverse aree secondo il livello di rischio di contrarre infezioni anche gravi sia per il personale sia per i pazienti.

In particolare, tra queste aree vanno considerati: • i blocchi operatori e in generale gli ambienti in cui si trovano pazienti con ferite esposte; • i reparti in cui si trovano pazienti con ridotta protezione immunitaria.

Altre aree critiche sono i servizi igienici e quelle in cui: • si svolgono attività sporche; • vanno conservati i materiali sterili; • si producono fumane non tossiche; • si producono fumane tossiche, materiali biologici, polveri, ecc.

Il rischio nelle sale operatorie Il blocco operatorio è l’ambiente caratterizzato dalla più elevata intensità tecnologica sotto l’aspetto strumentale e impiantistico. Il blocco operatorio è anche l’ambiente in cui si annidano frequentemente pericoli potenziali per gli operatori e per i pazienti, attribuibili a diverse cause non sempre facilmente identificabili e come tali controllabili.

Per quanto riguarda gli operatori, i pericoli sono costituiti essenzialmente dall’esposizione prolungata a contaminanti di diversa natura e alla possibilità di contrarre un’infezione nel corso dell’intervento chirurgico.

Per quanto riguarda i pazienti, il pericolo maggiore è costituito dalle infezioni correlate alle pratiche assistenziali-ICPA, o SSI, acronimo di Surgical Site Infection. L’SSI è correlato a un indicatore di

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qualità dell’assistenza erogata da parte di un’azienda ospedaliera perché tiene conto di fattori quali l’igiene ambientale, fattori comportamentali e le pratiche professionali, oltre a fattori riferibili al paziente.

La catena epidemiologica che porta il paziente a incorrere in una ICPA o SSI dipende principalmente da due fattori: • caratteristiche del paziente legate all’età, alla malnutrizione e all’obesità, oppure a patologie quali il diabete o neoplasie, o anche al tabagismo, alla presenza di focolai infettivi in atto, all’assunzione di farmaci per terapie cortisoniche e immunosoppressive; • caratteristiche legate all’intervento, quali la degenza preoperatoria, la tricotomia, la profilassi antibiotica, il comportamento del personale operatorio in sala operatoria, la tecnica chirurgica adottata e infine la durata dell’intervento; in particolare, la durata dell’intervento chirurgico è direttamente proporzionale al rischio di infezione, che raddoppia per ogni ora di intervento (Everett et al, ).

Passando al processo chirurgico, è evidente che le criticità sono essenzialmente le seguenti: • comportamento del personale ospedaliero; • lavaggio delle mani; • antisepsi e preparazione del campo operatorio; • utilizzo di dispositivi di protezione individuale; • prestazioni dell’impianto di ventilazione e condizionamento a contaminazione controllata (VCCC) presente in sala operatoria; di cui le prime quattro sono di natura procedurale/ comportamentale e riguardano l’equipe chirurgica, mentre l’ultima è legata all’azione del progettista degli impianti VCCC, cha ha l’arduo compito di trasporre i requisiti della committenza, cioè della Direzione Sanitaria e del RUP, nelle specifiche di progetto degli impianti HVAC. In accordo con la letteratura, si può affermare che la sorgente primaria di contaminazione biologica

in una sala operatoria è certamente la presenza umana (paziente e team chirurgico). Non a caso, l’appendice C della norma UNI EN - (UNI, ) precisa: “La maggioranza delle infezioni chirurgiche post-operatorie in sito sono contratte al momento dell’operazione, quando c’è la possibilità che i microrganismi raggiungano la ferita aperta. La fonte dei microrganismi è esogena, ovvero da personale, oggetti inanimati, altri pazienti, oppure endogena, ovvero da paziente. Nelle operazioni in ambiente pulito, ovvero operazioni in tessuto sterile e dove non si penetra nei tratti intestinali, la cute del personale di sala operatoria e del paziente sono le fonti più importanti di microrganismi”. È noto che le particelle immesse in aria a seguito della desquamazione della cute e quelle rilasciate dai capi di abbigliamento sono tra le più frequenti cause di infezione in caso di presenza di ferite chirurgiche esposte durante una normale operazione, in quanto possono essere veicolo di trasporto di microorganismi patogeni. Infatti, il particolato atmosferico funziona da carrier per molti contaminanti chimici e biologici, inclusi i batteri e i virus che possono essere rilasciati dal corpo umano mediante la normale attività di respirazione, traspirazione e sudorazione.

Come illustrato in Figura , le particelle sospese nell’aria ambiente possono contaminare la ferita direttamente per sedimentazione o indirettamente depositandosi prima sugli

strumenti o su altri elementi che sono portati a contatto con la ferita.

Benché non vi siano posizioni del tutto omogenee nella comunità scientifica internazionale in merito all’incidenza dell’inquinamento microbiologico aerotrasportato e quindi del ruolo degli impianti HVAC sulle infezioni post operatorie, è certo che questi impianti, se ben progettati e gestiti, concorrono in misura non secondaria a ridurre il rischio di infezioni nosocomiali attraverso le seguenti tre importanti azioni: la segregazione aeraulica, la diluizione e la rimozione dei contaminanti virali e batterici presenti nell’aria. Se ciò vale in generale in tutto l’ambiente ospedaliero, a maggior ragione diventa estremamente più significativo e importante nelle sale operatorie, dove i pazienti sono in condizioni di maggiore esposizione

Figura 1 – Catena epidemiologica dell’infezione

al rischio e quindi di maggiore vulnerabilità. A questo proposito si parla di safety ventilation, che caratterizza in modo specifico e univoco gli impianti HVAC ospedalieri, diversificandoli in modo marcato da altre tipologie di utenza.

La continua crescita delle azioni risarcitorie e BOX 1

A livello internazionale le normative adottate dai singoli paesi sono elencate di seguito: (Austria) ONORM H 6020-1 – Lüftungstechnische Anlagen in Krankenanstalten (Francia) NF S90-351 – Health care institutions – Controlled environment areas – Requirements for airborne contamination control (Germania) DIN 1946-4 – Ventilation and air conditioning – Part 4: VAC Systems in buildings and rooms used in the health care sector.

(Italia) UNI 11425 – Impianto di ventilazione e condizionamento a contaminazione controllata (VCCC) per il blocco operatorio – Progettazione, installazione, messa in marcia, qualifica, gestione e manutenzione.

(Russia) GOST R 52539 – Air cleanliness in hospital. General requirements.

(Stati Uniti) ASHRAE Standard 170 – Ventilation of Health Care Facilities (Svizzera) SWKI 99-3F – Installation de chauffage, ventilation et climatisation des hôpitaux.

Per i soci AiCARR al seguente link https://bit.ly/3m44gwz è possibile scaricare una tabella sinottica che mette a confronto e sintetizza le norme citate (previa autenticazione sul sito AiCARR e copiando e incollando il link in una nuova finestra), sulla base: • delle condizioni termoigrometriche; • della classe di contaminazione richiesta; • della superficie minima in sala operatoria; • dei ricambi di aria e ricircoli; • dei livelli di filtrazione; • delle specifiche sul tempo di decontaminazione; • dei tipi di flusso d’aria; • della velocità dell’aria; • della suddivisione delle zone; • della disposizione delle bocchette; • dei gas anestetici; • della portata minima in stand by; • del livello sonoro massimo ammesso.

BIBLIOGRAFIA

∙ Jeffrey E. Everett, David C.W., Statz C. 1994. Characterization and impact of wound Infection after pancreas transplantation. Arch. Surg., 129(12), 1310-1317. ∙ UNI. 2019. Indumenti e teli chirurgici – Requisiti e metodi di prova – Parte 1: Teli e camici chirurgici. Norma UNI EN 13795-1. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione.

penali legate all’ICPA (SSI), aggravata dalla impossibilità di risalire sempre alla causa dell’infezione, richiede una immediata risposta. Innanzitutto, devono essere chiariti i ruoli e le responsabilità delle azioni legate alle decisioni sul progetto, che troppo spesso sono influenzate da vincoli economici. Inoltre, bisogna garantire che all’inizio di un intervento e possibilmente per tutta la durata di quest’ultimo il lavaggio dell’area a rischio sia il migliore possibile e resti stabile nel tempo.

Ai fini delle responsabilità legate al rischio infezioni, il committente, il progettista, il costruttore, il gestore e l’operatore sanitario devono essere tutelati al miglior livello possibile.

Le norme sulle sale operatorie Le maggiori criticità che si riscontrano nelle sale operatorie sono legate ai seguenti fattori: • difficoltà ad individuare le cause delle infezioni post operatorie e loro concause; • incertezza della ricerca sull’effettiva correlazione tra qualità e tipo di distribuzione dell’aria e infezioni; • scelta dei livelli di pulizia e dei sistemi di ventilazione lasciate alla sola responsabilità del progettista; • diluizione e indeterminatezza della catena delle responsabilità.

Per rispondere a queste problematiche, nell’ultimo decennio molti Paesi si sono dotati di norme nazionali sul blocco operatorio (BOX ). Da qui l’esigenza di avere una norma di riferimento, almeno a livello europeo, che non si sovrapponesse alle singole norme nazionali e che non fosse concentrata solo sul blocco operatorio come la gran parte delle norme europee e nazionali, ma estendesse il proprio raggio d’azione a tutti gli ambienti ospedalieri in cui vengono forniti servizi sanitari. Su queste premesse si basa il lavoro del TC /WG “Ventilation for Hospitals” che sta elaborando un progetto di specifica tecnica europea, dal titolo “Ventilation for medical locations – Requirements”, per i cui dettagli si rimanda agli articoli dedicati a tale tema in questo numero di AiCARR Journal.  * Luca A. Piterà, Segretario Tecnico di AiCARR

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Il parere di

Impiantiospedalieri in presenza di pandemia infettiva Come dovrebbero essere gestiti gli impianti in questa fase pandemica e quali orizzonti per il futuro Di M. Malvaldi*

Premessa

Malattie infettive

Gli ospedali sono organizzati per intensità di cura, per cui i reparti di ricovero si distinguono in: • terapia intensiva (rianimazione e cardiologia); • terapia sub intensiva (rianimazione e cardiologia); • reparti di medicina ad alta intensità di cura (tutte le specialistiche); • reparti di medicina a media intensità di cura (tutte le specialistiche); • reparti di medicina a bassa intensità di cura (tutte le specialistiche); • reparti di chirurgia e neurochirurgia.

Il reparto di malattie infettive, che fa parte dell’area medica, per ovvi motivi di prevenzione, ha una sua propria collocazione.

Questa premessa è necessaria per capire dove potrà essere ricoverato il paziente con problematiche causate da infezione per virus Covid-.

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Il paziente Covid, in base al livello di gravità, necessiterà di cure in terapia intensiva o potrà essere curato in area medica, possibilmente nel reparto di malattie infettive o in altre aree di medicina opportunamente adeguate ad accogliere questi pazienti.

Ci troviamo di fronte alla problematica di capire se lo stato attuale dei citati reparti necessiti o meno di modifiche architettoniche e impiantistiche per questo utilizzo; infatti la cura di un paziente infetto richiede la presenza di: • pressione negativa nel locale degenza; • impianti di immissione dell’aria senza ricircolo dell’aria interna (impianti a tutta aria); • filtrazione assoluta dell’aria immessa nel locale e dell’aria estratta una volta espulsa all’esterno.

Il caso più semplice è il reparto di malattie infettive dove sono presenti opportuni impianti di trattamento e filtrazione dell’aria, percorsi definiti con zone filtro correttamente progettati. Sono presenti locali di degenza in cui l’impianto di trattamento aria è in grado di variare lo stato di pressione in base alle esigenze. In caso di ricovero di persona infetta la pressione del locale sarà negativa rispetto alla zona filtro proteggendo chi opera nel reparto; nel caso di paziente immunodepresso la pressione del locale sarà positiva in modo da proteggere il paziente da possibili complicazioni del suo stato a causa di

locali adiacenti nel senso della camera di degenza; gli operatori sanitari e gli utenti dell’ospedale sono preservati dalla contagiosità del paziente. Tutto ciò richiede una specifica configurazione architettonica e impiantistica. Nella Figura  è rappresentata la caduta di pressione tra i locali.

Terapia intensiva

Figura 1 – Serrande sulle condotte dell’aria (assetto per malati immunodepressi e infettivi)

Bagno (--) Degenza (-)

-30 Pa

-20 pa

Filtro (+-) Corridoio (+)

-10 pa

evitata) da azioni del vento che influenzino i percorsi dell’aria. Dal punto di vista architettonico il locale di degenza in presenza di malattie infettive deve prevedere, in prossimità della camera, un locale filtro che separi dal resto del reparto e permetta di realizzare la seguente configurazione di pressione: pressione negativa con flusso dell’aria dai

Il reparto di terapia intensiva è composto da uno o più locali a più postazioni con monitoraggio in continuo dei parametri vitali e uno o due locali monoposto ciascuno con zona filtro dedicata e in cui la pressione è negativa per ospitare pazienti infetti.

In presenza della pandemia da Covid- è apparsa subito evidente la necessità di ampliare l’utilizzo dei posti letto (p.l.) dedicati a malati infetti.

In genere è stato scelto di dedicare una delle stanze pluriposto (il cui numero di p.l. varierà in genere da un minimo di  a ) che è costruita con un impianto di trattamento aria tale da assicurare una pressione positiva nell’ambiente a difesa dello stato sanitario dei pazienti. Quindi la prima operazione che tutti gli ospedali hanno dovuto fare è stata la riduzione dell’aria immessa e l’aumento dell’aria estratta in modo da assicurare una pressione negativa nel locale.

Ci troveremo a dividere il reparto in una zona per le attività tradizionali e un’area dedicata a soli pazienti Covid, assicurando la divisione fisica delle aree con percorsi dedicati ai pazienti e al personale sanitario e identificando zone filtro con pressione neutra rispetto alle stanze di degenza. Un esempio è riportato nella Figura  che rappresenta lo stato di progetto per l’ospedale S. Luca di Lucca. Il reparto ha due locali da  p.l. e  locali da  p.l. per pazienti infetti. Si è pertanto deciso di dedicare un locale grande e uno piccolo ai pazienti Covid ( p.l.) e altrettanto ai pazienti no Covid ( p.l.).

Figura 2 – Caduta di pressione tra i locali contaminazione che provenga dall’esterno della stanza. Tutto questo è reso possibile agendo con opportune serrande sulle condotte aerauliche come illustrato nella Figura .

Inoltre l’impianto di trattamento aria dedicato al reparto di malattie infettive ha un filtro assoluto in uscita dalla canalizzazione di estrazione aria contenuto in un canestre dl tipo bag in /bag out in modo da proteggere l’esterno sia come persone che possono transitare in zona che come rischio di cortocircuitazione tra questa aria e quella estratta di aspirazione da unità di trattamento aria (UTA) per eccessiva vicinanza (normalmente

Reparto di terapia intensiva ( +  p.l.) e terapia sub intensiva ( p.l.)

Figura 3 – Stato di progetto per l’ospedale S. Luca di Lucca

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La disposizione delle degenze in verticale ha favorito la suddivisione lasciando una zona filtro comune per l’accesso del personale sanitario e visitatori (per l’area no Covid) e una stanza di filtrazione del personale sanitario che accede alla zona Covid ove si trovano i dispositivi di protezione individuale da indossare. Le barriere fisiche indicate in rosso servono ad impedire passaggi non filtrati tra le due zone.

In previsione di maggiore necessità di p.l. per pazienti infetti all’ospedale S. Luca è stato progettato un ampliamento della zona Covid, dedicando a tale attività la parte di sub intensiva rappresentata sulla destra della planimetria di Figura  che comunica con la zona Covid già scelta.

Questo intervento chiede un maggior impegno di opere impiantistiche perché le degenze di sub intensiva non hanno la filtrazione assoluta dell’aria sia in immissione che in estrazione oltre ad operare in stato di pressione positiva. Pertanto è necessario installare una nuova unità di trattamento aria con filtrazione assoluta in mandata e nuova sezione di ripresa dell’aria con filtro terminale assoluto. Le portate d’aria saranno aumentate passando da  ric/h a valori di - ric/h in base alla destinazione d’uso dei locali. La portata d’aria in estrazione sarà aumentata fino ad assicurare una pressione negativa nelle stanze di degenza, nei servizi igienici e nei locali dedicati allo sporco.

Al fine di realizzare correttamente le condizioni di pressione saranno installati sistemi di regolazione a serrande sulle condotte aerauliche controllate elettronicamente; la funzionalità del sistema sarà verificata da sonde di acquisizione del valore di pressione differenziale.

Lo stato finale del reparto permetterà di usufruire di  p.l. dedicati a pazienti Covid e  p.l. per pazienti non Covid.

Degenza medica Se si ha necessità di utilizzare degenze di medicina per la cura di pazienti infetti Covid la modifica architettonica e impiantistica è radicale, come si è visto per le terapie sub intensive sopra trattate, essendo carente la filtrazione dell’aria in immissione ed estrazione, la portata d’aria, le condizioni di pressione differenziata tra stanze di degenza e le parti comuni protette da zone filtro che si devono creare.

In alcuni casi, volendo utilizzare uno o due locali degenza per pazienti infetti si mettono in atto sistemazioni localizzate inserendo per ogni stanza un sistema di estrazione composto da ventilatore, cassetta con filtro HEPA e condotte per una estrazione aria suppletiva tale da garantire la pressione negativa come rappresentato nello schema di Figura .

Osservazioni per il futuro Pensando alle realizzazioni future in ambito sanitario appare importante fare due tipi di riflessioni.

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Figura 4 – Adeguamento di due stanze di degenza medica per pazienti Covid La prima nasce dalla situazione attuale che, con il rapido evolversi dell’epidemia da Covid-, ha portato a una rapida saturazione dei posti in terapia intensiva e quindi alla necessità di espandere all’interno del presidio ospedaliero la dotazione di p.l. appropriati in tempi brevissimi. Da questa esperienza è possibile trarre considerazioni per la progettazione futura occorre pensare ad ambienti sanitari duttili in grado di essere riconvertiti al bisogno in locali capaci di ospitare pazienti con necessità specifiche sia in termini di dotazioni sanitarie che impiantistiche.

Una seconda riflessione è da fare in merito ai sistemi di filtrazione e sanificazione. Come si vede negli esempi rappresentati, negli ospedali, di norma, le unità di trattamento aria per i reparti che necessitano di maggiore sanificazione dell’aria quali sale operatorie, terapie intensive, reparti con pazienti infetti o immunodepressi utilizzano filtri HEPA la cui efficienza di filtrazione arriva al ,% (H) che pur assicurando un’elevata efficienza, determinano elevate perdite di carico e quindi maggiori consumi energetici e impegno manutentivo nella frequenza di sostituzione e conseguente smaltimento di materiale tossico.

Esistono altre tecnologie da tempo note che, in questo momento in cui il trattamento dell’aria è oggetto di numerosi studi, propongono interessanti applicazioni che sarebbero ottime per un uso in ambiente ospedaliero.

Un sistema di facile applicazione è l’uso di lampade ultraviolette UV-C (con lunghezza d’onda tra  e  nm) utilizzate su lunghezze d’onda di  nm.

I sistemi UV-C sono una tecnologia nota da più di  anni, ma adesso il livello di studio e la verifica sperimentale rendono possibile, con elevati gradi di efficienza, il loro inserimento nelle condotte aerauliche, abbattendo la carica batterica e virale. Diversi centri scientifici, tra cui il centro di

ricerca INAF, hanno recentemente verificato l’alta efficienza di tali sistemi.

Potrebbe essere una ottima soluzione utilizzare le lampade UV-C nelle condotte aerauliche insieme a filtri con minor livello di efficienza (ad esempio un H con livello di efficienza %) in modo da ridurre le perdite di carico e raggiungere un sicuro abbattimento della carica virale anche sulle parti di aerosol che potrebbero passare con la presenza di soli filtri assoluti. Non dobbiamo dimenticare che trattandosi di filtrazione di un liquido in un gas, a causa della coalescenza delle droplet, si possono verificare fenomeni di passaggio a valle del filtro delle particelle di dimensioni ridotte.

Esistono in mercato sia blocchi con lampade da inserire nelle condotte esistenti che delle unità di trattamento aria già predisposte con lampade UV-C correttamente dimensionate alle potenzialità del sistema.

Un approfondimento nell’uso delle lampade UV-C, comprese le prove effettuate dall’istituto di ricerca INAF, si può trovare nel fascicolo di “Linee guida per gli impianti di purificazione dell’aria per prevenire la diffusione del virus Covid-19” a cura dell’ing. Spinazzola Antonio, ing. Rosabianca Paolo, ing.

Nanni Alessandro e del sottoscritto, presente nei siti degli Ordini degli Ingegneri di Livorno e Lucca.  * Maurizio Malvaldi, Presidente dell’Ordine degli Ingegneri di Livorno

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Tavola rotonda

Ospedali, qualefuturo post-covid?

La crisi pandemica ha messo a dura prova il sistema sanitario italiano, un settore nel quale probabilmente non si è investito abbastanza e nel modo giusto. Da dove ripartire per definire una prospettiva futura?

A cura di Erika Seghetti

L’emergenza SARS-CoV2 ha esercitato una pressione senza precedenti sul sistema sanitario italiano, riportando al centro del dibattito il tema della gestione delle strutture ospedaliere. Una riflessione che dovrà sicuramente proseguire a emergenza finita, quando si avrà il tempo, e forse una maggiore lucidità, per tirare le somme e per individuare con chiarezza le criticità emerse e gli elementi da cui ripartire. La crisi, da questo punto di vista, potrebbe essere infatti un’occasione utile per accelerare un processo di trasformazione di un settore che spesso si è dimostrato lento nel recepire i cambiamenti.

Per capire qual è lo stato dell’arte della progettazione sanitaria, quali gli aspetti messi maggiormente a dura prova dalla pandemia e che necessiterebbero una revisione e soprattutto per definire una prospettiva futura

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per gli spazi ospedalieri abbiamo coinvolto chi di questo settore si occupa da anni.

Nel dibattito, di cui vi riportiamo una sintesi, sono emersi diversi spunti di riflessione molto interessanti, che necessiterebbero un approfondimento e che probabilmente dovrebbero avere l’opportunità di approdare in altre sedi.

La scelta di affiancare la voce, e quindi il punto di vista, degli ingegneri Mauro Strada, Roberto Taddia, Cesare Taddia e Matteo Bo a quella di un architetto, Margherita Carabillò, ci è sembrata un punto di partenza. Perché forse è anche questo dialogo fra i diversi soggetti coinvolti nella progettazione sanitaria che andrebbe innanzitutto promosso in vista di quella interdisciplinarietà che dovrebbe caratterizzare il settore e di cui hanno ampiamente parlato gli intervistati.

I partecipanti: Arch. Margherita Carabillò, (Tecnicaer Engineering srl, Milano), Ing. Roberto e Cesare Taddia (Progettisti Associati Tecnarc Srl, Milano), Ing. Matteo Bo (Prodim srl, Torino), Ing. Mauro Strada (Steam Srl, Padova)

Partendo dal presente e dal drammatico periodo che stiamo vivendo, con quali situazioni, problematiche e richieste vi siete dovuti confrontare, a livello impiantistico, nell’ottica di far fronte all’emergenza?

M.S. Durante la prima ondata abbiamo dovuto mettere in campo una serie di interventi sulla parte impiantistica basati su alcuni principi fondamentali, che sono la segregazione, ovvero la separazione dei pazienti infetti dagli altri, e la diluizione dell’aria. Su quest’ultimo fronte all’inizio non era chiarissimo l’impatto della trasmissione aerea del virus ma già dai primi confronti fra noi tecnici, che si sono poi tradotti nel Protocollo AiCARR (Protocollo per la riduzione del rischio da diffusione del SARS-CoV- mediante gli impianti di climatizzazione e ventilazione esistenti, ndr), era emerso come fosse necessario aumentare il più possibile i ricambi di aria esterna negli ambienti dove sono ricoverati pazienti infetti sia nelle degenze sia nelle terapie intensive o sub-intensive. Questi principi li abbiamo poi applicati nei vari casi con cui ci siamo confrontati. I nostri consigli a chi ci chiedeva come gestire gli impianti erano quelli di mettere sempre in depressione, con gli opportuni accorgimenti impiantistici, gli ambienti dove erano presenti i pazienti infetti in modo tale da non contaminare gli altri ambienti e di aumentare la portata di espulsione senza diminuire quella di mandata. Alcune problematiche si sono verificate in tutti quegli ospedali che non erano stati dedicati solo a pazienti “covid”. In questi casi vi è stata la necessità di dividere le varie zone, creando dei percorsi separati, con filtri di passaggio, laddove fosse possibile e mantenendo sempre le corrette pressioni differenziali tra i vari ambienti.

“Durante la prima ondata abbiamo applicato, nei vari casi con cui ci siamo confrontati, alcuni dei principi che si sono poi tradotti nel Protocollo AiCARR. Fra tutti, quelli della segregazione e della diluizione dell’aria.”

Mauro Strada R.T. Io mi sono confrontato con situazioni differenti. Ospedali che, in tutta fretta hanno cercato di adeguare parte di reparti esistenti o addirittura ospedali dove un intero Blocco Operatorio è stato utilizzato per ospitare letti di terapia intensiva Covid. E poi l’intervento dell’ospedale in Fiera, quindi una struttura di emergenza realizzata appositamente per creare dei reparti di terapia intensiva per pazienti covid. Situazioni diverse ma accomunate da un unico grande problema: la mancanza di una conoscenza, da parte di tutti i soggetti coinvolti, delle vere problematiche da affrontare. Primo fra tutti, il problema sanitario. Il doversi confrontare con un virus nuovo e quindi sconosciuto, ha portato a una gestione improvvisata. Lo dimostra, ad esempio, un’evidenza: mentre in fiera realizzavamo reparti di terapia intensiva veri e propri con pressioni negative e filtrazione assoluta, in altri ospedali avevano invece optato per delle strutture provvisorie dove nessuna di queste condizioni poteva essere rispettata. Eppure il virus non si è diffuso di più.

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“Il vero grande problema è stato la mancanza di una conoscenza delle problematiche da affrontare. Dovrebbero essere i medici e gli scienziati che studiano il virus a fornire all’impiantista e al tecnico le giuste informazioni sul rischio che si sta correndo, in funzione del quale si possono individuare le scelte e gli interventi più corretti da attuare.”

Roberto Taddia Questo conferma che il punto di partenza dovrebbe essere più che mai di tipo sanitario. Dovrebbero essere i medici e gli scienziati che studiano il virus a fornire all’impiantista e al tecnico le giuste informazioni sul rischio che si sta correndo, in funzione del quale si possono individuare le scelte e gli interventi più corretti da attuare.

Faccio un esempio. In fiera abbiamo lavorato molto sulle pressioni negative e sulla filtrazione, con impianti progettati con temperature di esercizio classiche. Non si è però tenuto conto del fatto che i medici e gli operatori sanitari, costretti ad indossare specifici DPI, soffrivano enormemente il caldo e hanno iniziato a chiederci il freddo. Un altro aspetto è quello legato alla procedura di svestizione, che è quella più rischiosa. Il locale di svestizione è quindi diventato quello più importante, a livello anche di gestione impiantistica.

Sicuramente la gestione della prima ondata ha provocato panico e soluzioni improvvisate. Ora cos’è cambiato? Come è stata affrontata la seconda ondata e soprattutto, a mente un po’ più fredda, quali riflessioni possono essere fatte per il futuro?

M.S. Le idee per il futuro possono essere varie. Si possono, ad esempio, creare delle zone espandibili, nell’ottica dell’ospedale flessibile, per cui nel momento in cui si verificasse una nuova pandemia si possono separare delle aree mantenendo l’ospedale in funzione per i pazienti non covid. A livello impiantistico questo andrebbe gestito con dei semplici automatismi fatti con BMS. Chiaramente i sistemi di controllo dovrebbero essere ancora più potenti di quelli che usiamo attualmente perché dovrebbero essere in grado di gestire dei cambiamenti delle portate d’aria in base alle necessità degli ambienti.

R.T. L’esperienza di marzo sicuramente ci ha portato a una maggiore conoscenza del problema. Ora come ora, a emergenza conclusa, dovremmo pensare a dei reparti separati con una precisa e funzionale suddivisione dei percorsi (infetto/non infetto) e dotati della giusta filtrazione. A questi dovrebbero affiancarsi dei reparti reversibili e che possono, quindi, in base alle esigenze, essere messi in depressione

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o sovrappressione. Si tratta ad ogni modo di impianti complicati e anche di concetti piuttosto nuovi, perlomeno per i committenti, ma è da loro che dovrebbe partire l’input corretto su come costruire e progettare i reparti e l’impiantistica dedicata.

Torno alla mia esperienza dell’ospedale in fiera, perché è significativo di un problema che dal mio punto di vista è politico. A inizio estate abbiamo dovuto interrompere i lavori per via delle polemiche scoppiate in merito all’inutilità di un’opera per cui si sarebbero spesi molti soldi. Quando è scoppiata la seconda ondata e ci hanno chiesto di riprendere i lavori per attivare ulteriori  posti letto, non c’era più il tempo necessario per farlo. Ci sarebbe voluto almeno un mese e quindi si è rinunciato all’idea.

Una delle tematiche più “calde” è proprio quella relativa al modello di ospedale flessibile. È un concetto che, secondo voi, andrebbe perseguito?

M.B. In questo momento si è tutti concentrati sull’idea di dover progettare o ri-progettare gli ospedali per gestire un’onda pandemica.

Personalmente, però, credo che il problema sia di più ampio spettro. Si parla molto della necessità di un ospedale flessibile, in grado di offrire soluzioni di varia natura semplicemente “schiacciando un bottone”. È una sfida impegnativa ma soprattutto non è sempre detto che al concetto di flessibilità corrisponda quello di efficienza. La flessibilità infatti si paga, perché si porta sempre dietro dei compromessi.

“La flessibilità comporta dei compromessi. Quanti ne vogliamo accettare?

Io credo che si debbano avere delle condizioni ottimali nella normalità, accettando piuttosto dei compromessi in caso di emergenza.”

Matteo Bo Quindi la prima cosa che dobbiamo capire è quanti compromessi siamo disposti ad accettare. Se la flessibilità porta alla conseguenza di dover accettare dei compromessi pesanti nelle normali condizioni operative dei reparti, forse non ne vale la pena. Io credo che si debbano avere delle condizioni ottimali nella normalità, accettando piuttosto dei compromessi in caso di emergenza.

Per chiarire meglio il concetto facciamo ad esempio il caso di una degenza ordinaria che debba eventualmente essere trasformata in una degenza per pazienti infettivi tipo COVID- (infettivo pericoloso).

Se dovessimo progettare tale locale utilizzando le indicazioni che in tal senso fornisce l’autorevole progetto di Technical Specification europeo “Ventilation in Hospitals” in corso di ultimazione da parte del WG del TC del CEN, illustrato in altri articoli del presente numero della rivista, trattandosi di “rischio alto” in quanto dovuto a pazienti affetti da infezioni non ben conosciute o non ancora diagnosticate, dovremmo progettare tali ambienti con portate dell’aria di ricambio elevatissime dell’ordine di grandezza di  Vol/h in modo da garantire la massima diluizione. Poiché tale valore è almeno  volte superiore a

quello di una degenza in condizioni ordinarie (- Vol/h) ha davvero senso progettare impianti così surdimensionati, che molto probabilmente si spera non verranno mai utilizzati in tali condizioni?

M.C. Il tema della flessibilità è un tema vecchio, che avremmo dovuto affrontare da tempo. E questo non è mai stato fatto per una questione forse di compromessi ma anche e soprattutto di costi. La flessibilità ha un costo. Non a caso, ci sono dei paesi in cui, potendo investire di più, sono state implementate delle soluzioni flessibili dal punto di vista impiantistico e strutturale. Mi vengono in mente le cosiddette universal room americane, dove si può passare facilmente da una degenza di tipo ordinaria a una degenza intensiva perché sono già state progettate con un’impianstistica, evidentemente sovradimensionata, che lo consente. Così come penso ad Israele dove, essendoci una situazione emergenziale permanente a causa dei conflitti, alcune aree di parcheggio sono state progettate per essere convertite facilmente in ospedali di emergenza. Il nostro Paese ha sempre avuto un sistema sanitario contraddistinto da una contrazione di costi, che ha impedito anche solo il pensare di intraprendere alcune scelte in tal senso. Adesso, grazie anche ai meccanismi europei, le cose potrebbero cambiare.

R.T. Io ribadisco che queste sono scelte innanzitutto politiche, che non spettano a noi progettisti e che dovrebbero essere supportate da un’attenta analisi da un punto di vista sanitario. È da lì che deve arrivare l’input di ciò che serve e dei rischi che possono essere ritenuti accettabili rispetto al normale funzionamento di un ospedale.

C.T. In un secolo abbiamo avuto due pandemie, spagnola e covid. È sensato progettare ospedali pensando alla prossima epidemia? Mi sembra che si stia ragionando spinti da un’onda emozionale. Senza considerare poi che facciamo già fatica a manutenere ciò che viene utilizzato normalmente, figuriamoci con ciò che presumibilmente non verrà usato per decenni.

Cosa si dovrebbe fare? Piuttosto realizzare ospedali con altezze interne maggiori di quelle attuali, tornare alle torri tecniche affiancate ai padiglioni. Bisogna promuovere l’obbligo della ventilazione nelle degenze, che è l’unico strumento utile ad oggi per un corretto funzionamento delle malattie conosciute e potrebbe essere uno strumento utile per un domani. E infine abolire i terminali ad acqua. Dovremmo promuovere una crescita culturale per l’ospedale.

“Non possiamo pensare di progettare ospedali pensando alla prossima epidemia.

Non fermiamoci all’onda emozionale, occorre il supporto di un’attenta analisi sia del rischio accettabile che del costo beneficio.”

Cesare Taddia

Quindi su quali fronti bisognerebbe investire per fare un salto di livello?

M.B. Nel prossimo futuro ci sarà un significativo investimento nel settore sanitario. Non limitiamoci alla questione pandemica, andiamo oltre. È importante che tali soldi siano spesi nel migliore dei modi utilizzando regole progettuali quanto più possibilmente condivise e uniformi.

In tal senso dobbiamo prima di tutto promuovere un dialogo e una collaborazione più serrati fra architetti e impiantisti per arrivare finalmente alla definizione dei migliori e più universali criteri di integrazione fra sistema edilizio e sistema impiantistico. A mio giudizio infatti oggi si riscontrano ancora troppe disuniformità.

In ambito più strettamente impiantistico servirebbe poi la definizione di principi e regole a livello generale e particolare, in altre parole la definizione di standard e norme tecniche di riferimento. In Italia siamo purtroppo digiuni di normativa tecnica specifica in questo settore al contrario di altri paesi quali ad esempio la Germania la cui prima versione della norma DIN - sugli impianti di ventilazione e condizionamento negli ospedali risale al lontanissimo  ! . Dopo la norma UNI  del  sugli impianti nelle sale operatorie promossa da AiCARR, non si è andati oltre e invece ci sarebbe un gran bisogno di precisi punti di riferimento. E certamente un percorso lungo, ma che va iniziato quanto prima. Credo che in tal senso AiCARR potrebbe avere un ruolo importante.

“Andrebbe fatto un importante lavoro di team, che coinvolga non solo gli architetti e gli impiantisti ma anche gli igienisti, i medici. È necessario un tavolo di lavoro interdisciplinare, perché la progettazione ospedaliera è la massima rappresentazione dell’inter-disciplinarietà.”

Margherita Carabillò M.C. Questo è vero. Ci confrontiamo con una normativa vecchia, superata, diversa da Regione a Regione. I nostri riferimenti, parlo perlomeno per la parte architettonica e strutturale, sono superati e spesso inesistenti a causa della veloce evoluzione delle tecnologie di diagnosi e cura.

Andrebbe fatto un importante lavoro di team che coinvolga non solo gli architetti e gli impiantisti ma anche le direzioni sanitarie, gli igienisti e i medici. Il progetto di un ospedale parte innanzi tutto dalla definizione di un modello organizzativo e dei processi di cura, per poi tradursi in scelte spaziali e tecnologiche; una corretta progettazione deve pertanto tenerne conto e integrare tutti i contributi degli attori coinvolti. È necessario un tavolo di lavoro interdisciplinare, soprattutto sul fronte dell’edilizia ospedaliera, che è la massima rappresentazione dell’interdisciplinarietà.

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Informazioni dalle aziende

UNITÀ DI TRATTAMENTO ARIA PRIMARIA MEKAR 23MK-HP N

egli ultimi anni l’attenzione alla semplificazione impiantistica, intesa come riduzione dei costi e dei tempi complessivi degli interventi di installazione, contestualmente alla crescente richiesta di efficientamento delle componenti di impianto, hanno stimolato il mercato a considerare con ampio interesse le unità di trattamento aria “autonome”, ovvero unità che non necessitano di ulteriori fonti di integrazione esterne mediante fluidi termovettori.

L’incremento recente delle efficienze di recupero di calore lato aria con la conseguente riduzione dei fabbisogni termofrigoriferi e la consolidata affidabilità ed efficienza delle pompe di calore anche a basse temperature, hanno spinto l’azienda MEKAR di Isola della Scala in provincia di Verona a progettare e sviluppare le nuove unità di trattamento aria con circuito frigorifero integrato serie MK-HP, al fine di proporre un sistema di ventilazione dedicato al trattamento dell’aria esterna (Dedicated Outdoor Air System) in grado di fornire aria primaria purificata e trattata a livello termoigrometrico, recuperando contestualmente l’energia dal flusso d’aria di estrazione.

Queste unità sono concepite per gestire i carichi principalmente sensibili dell’aria esterna immessa in ambiente e ben si accoppiano ai comuni impianti a terminali idronici oppure a tecnologia VRF destinati alla gestione dei fabbisogni sensibili e latenti dell’ambiente interno e alla compensazione delle dispersioni dell’involucro.

Il driver principale nell’innovazione di queste unità, in linea con la filosofia aziendale di MEKAR, è di rendere la gamma fortemente flessibile e corredabile di tutti gli accessori solitamente disponibili nelle unità di trattamento aria, così come la possibilità di scegliere diverse tipologie di materiali in funzione dell’applicazione e della destinazione d’uso.

Descrizione dell’Unità La serie MK-HP nasce dalla base meccanica della ben nota gamma di centrali trattamento aria MK, certificata Eurovent, qui nell’esecuzione con pannello sandwich di spessore  mm a taglio termico coibentato in schiuma poliuretanica espansa a  kg/m o in lana minerale a  kg/m (Rw =  dB) e profilo strutturale in alluminio anodizzato, anch’esso a taglio termico, che colloca l’unità in classe di trasmittanza termica T e fattore di ponte termico TB secondo EN . L’esclusiva tecnologia MEKAR di tenuta a doppia guarnizione interna ed esterna ed i montanti interni assicurano inoltre la classe di trafilamento L(M).

Le MK-HP sono unità di trattamento aria primaria con doppio recupero di calore integrato per l’immissione in ambiente di aria di rinnovo a condizioni di temperatura neutra. Il doppio recupero di calore è costituito da un primo scambio termico realizzato

23MK-HP

attraverso recuperatore rotativo con settore di pulizia (in fase di sviluppo anche la variante con recuperatore a piastre in controcorrente) e da un secondo di tipo termodinamico con circuito frigorifero in pompa di calore il quale utilizza come sorgente termica l’aria espulsa per portare l’aria primaria alle condizioni di temperatura desiderate.

I compressori usati sono di tipo ermetico rotativo o scroll con motore DC-Brushless azionati da inverter che garantiscono una modulazione continua della capacità ed un alto livello di prestazioni in tutte le condizioni di lavoro, mantenendo bassi livelli di rumorosità e vibrazioni, in combinazione ad una valvola di espansione elettronica che assicura un controllo del surriscaldamento ottimale.

Sistema di Controllo L’unità è di tipo Plug&Play quindi completa di sensoristica e sistema di regolazione ed il microprocessore è in grado sia di gestire i parametri di funzionamento dell’unità, sia di controllare gli eventuali elementi aggiuntivi rispetto al sistema base e di dare al contempo molte informazioni utili al gestore dell’impianto.

Il controllo principale è quello della temperatura di mandata a punto fisso con gestione automatica del cambio stagione e compensazione dinamica del set-point mentre la gestione del recuperatore di calore è in grado di sfruttarne la modulazione di capacità fino ad operare in regime di freecooling e di attuare procedure di sbrinamento a basse temperature esterne.

Gli algoritmi di regolazione gestiscono il circuito frigorifero e le altre risorse collegate al trattamento del flusso d’aria di rinnovo con una logica a cascata in grado di massimizzare l’efficienza energetica del sistema ed offrono la possibilità di raggiungere i massimi risultati di risparmio così come definiti dalla norma EN . È possibile gestire una modulazione di portata in funzione della qualità dell’aria, tramite sonda CO o VOC al fine di contenere il consumo di energia, oppure di tipo costante (CAV) per compensare automaticamente lo sporcamento dei filtri e delle perdite di carico del sistema.

ulteriore livello di sicurezza, è disponibile un sistema di rilevamento fughe gas con segnalazione di allarme.

Alta Sensibilità all’Indoor Air Quality La crescente attenzione ai parametri di IAQ, legata anche al momento storico che stiamo vivendo, ne fa un prodotto altamente flessibile anche sul piano di scelta delle componenti di filtrazione e purificazione dell’aria. Di seguito alcune opzioni, già da molti anni consolidate nella tradizionale gamma MK: filtrazione con media batteriostatico, terzo stadio di filtrazione in mandata di classe HEPA H, filtrazione elettrostatica attiva a basse perdite di carico ed effetto battericida a cui ben si accoppiano sistemi di ionizzazione, lampade germicide UV-C ad alta intensità e lunga vita operativa e filtri molecolari.

Tools di Configurazione e di Analisi Energetica 23MK-HP: vista laterale aperta Il software contiene al suo interno i parametri di gestione del programma operativo e di manutenzione secondo la norma VDI - e fornisce all’utilizzatore segnalazioni di richiesta svolgimento attività programmate.

Gas Refrigerante La scelta del gas refrigerante RA (fluido di classe A non tossico e non infiammabile, GWP ) è legata al panorama attuale dei gas refrigeranti, mutevole ed in continuo aggiornamento; alternative a ridotto GWP saranno valutate in funzione dell’effettiva disponibilità della componentistica sul mercato e delle evoluzioni normative.

L’unità MK-HP racchiude tutti i componenti del circuito frigorifero (ad eccezione delle batterie di scambio termico) in un vano tecnico separato dai flussi d’aria in modo che, in caso di accidentale fuoriuscita del refrigerante verso l’esterno del circuito, esso non possa essere immesso negli ambienti occupati.

Per installazioni dove viene richiesto un 23MK-HP: dettaglio circuito frigorifero

Per la serie MK-HP è stato sviluppato un tool di simulazione dedicato basato su un algoritmo di calcolo a rete neurale; tale strumento consente di effettuare in tempi rapidi il bilancio termodinamico dei componenti del sistema a pompa di calore in combinazione alla prestazione del recuperatore passivo.

La rapidità di calcolo del simulatore e la sua predisposizione all’inserimento dei dati di input in forma tabellare si presta con efficacia al calcolo multi-punto e quindi ad analisi estese delle prestazioni di macchina.

Grazie a questo strumento, Mekar è in grado di dare un completo supporto al Progettista per simulazioni puntuali delle prestazioni a specifiche condizioni di progetto o per l’elaborazione di simulazioni energetiche annuali basate su profili climatici.

Le analisi energetiche sono essenziali per confrontare in modo significativo, dal punto di vista del rapporto fra costi e benefici, la soluzione proposta con altre soluzioni impiantistiche comunemente utilizzate. Queste analisi inoltre risultano determinanti anche per confrontare fra loro diverse configurazioni dell’unità e scegliere la più conveniente per l’applicazione in esame: ad esempio si può valutare l’impatto della scelta di un recuperatore rotativo di tipo entalpico anzichè sorption oppure valutare l’incidenza sui consumi di energia di diverse soluzioni di filtrazione.

Servizi all’Installatore e all’Utente Il microprocessore con terminale grafico, anche touch screen, dispone di Interfaccia Web integrata e connettività ethernet di facile integrazione con i più comuni protocolli della Building Automation quali BACnet, Modbus e LonWorks per l’interfacciamento a sistemi di supervisione esterni.

L’unità è composta da  sezioni accoppiate con connessioni elettriche rapide per facilitare la movimentazione e la posa in opera in situazioni di difficile accesso; in alternativa le  sezioni possono essere fornite preassemblate su un unico basamento per ridurre i tempi di installazione.

La concezione costruttiva unitamente all’alta flessibilità aziendale permettono la possibilità di assemblaggi e montaggi in cantiere soprattutto all’interno di locali tecnici difficilmente accessibili. Trasporto, logistica, movimentazione in cantiere completa di piano di sicurezza sono tutti servizi gestiti da MEKAR attraverso un team di maestranze dedicate alle attività in loco. www.mekar.it

CEN/TC 156

Ventilazione per gli ospedali, il progetto di T.S.europeo: requisiti generali M. Bo, L.A. Piterà*

Q

di presentare in via preliminare il lavoro che si sta sviluppando in ambito Europeo in seno al WG “Ventilation in Hospitals” del TC del CEN. Per questioni editoriali è stato suddiviso in due parti.

La prima (Parte ) riguarda i requisiti generali e i

24

UESTO ARTICOLO HA LO SCOPO

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processi di verifica, mentre la seconda, (Parte ) è focalizzata sui livelli prestazionali da conseguire.

Il progetto di T.S. dal titolo “Ventilation for medical locations – Requirements”, si prefigge l’obiettivo di non concentrarsi solo sul blocco operatorio come la gran parte delle norme europee e nazionali,

ma di estendere la propria attenzione a tutti gli ambienti ospedalieri in cui vengono forniti servizi sanitari.

Per il momento nel progetto di T.S. sono però stati solo affrontati con un certo dettaglio solo due reparti

ospedalieri: il blocco operatorio e le degenze isolate per pazienti infettivi o immunodepressi, che costituiscono per l’appunto l’oggetto dei due articoli. Questo T.S. fornisce livelli specifici di qualità dell’aria/pulizia e comfort che devono essere conseguiti per queste aree oltre ai requisiti minimi dei sistemi di ventilazione e in particolare: • le specifiche relative alla individuazione dei requisiti dell’utenza (User Requirement Specification URS); • i requisiti: ⚬ per la progettazione definitiva; ⚬ per i componenti nella progettazione esecutiva; ⚬ per la costruzione; ⚬ per il funzionamento; ⚬ per i processi di verifica; ⚬ per la manutenzione; ⚬ per la successiva riverifica degli impianti.

Descrive inoltre i seguenti problemi igienici che gli impianti di ventilazione ospedalieri devono garantire in relazione: a. alla protezione dei pazienti, del personale e dei visitatori contro agenti biologici e altri agenti nocivi aerotrasportati; b. alla riduzione della crescita dei microrganismi all’interno degli impianti aeraulici (ad es. pulizia, accessibilità, presenza di superfici umide, accumulo di particelle); c. alla qualità dell’aria interna (ad es. livello di pulizia, temperatura, umidità, quantità d’aria, comfort termico); d. al controllo della direzione dei flussi d’aria fra i vari ambienti (ad es. classi di tenuta e delle costruzioni, differenziali di pressione).

Si rivolge a tutti i project manager, ai progettisti degli impianti HVAC, alle Commissioning Authority, ai gestori immobiliari e ai servizi di gestione e manutenzione

Organizzazione delle fasi di progettazione, costruzione e gestione I sistemi di ventilazione meccanica in ambiente sanitario devono essere definiti, progettati, costruiti, assoggettati ad attività di Commissioning, verificati e sottoposti a manutenzione al fine di garantire le condizioni di funzionamento idonee in ambito sanitario.

Tabella 1 – Processo di progettazione, costruzione e gestione (fonte: progetto T.S.) Fasi del progetto

Step del progetto

Obiettivi

Soggetto responsabile

 - Analisi

Determinazione dello stato di fatto e definizione delle condizioni di base del progetto.

Team di progettazione

 - Requisiti per l’utenza (URS)

Definizione degli obiettivi del progetto in termini di specifiche del sistema e di aspetti funzionali, operativi e/o tecnici necessari per ottenere la qualità dell’aria desiderata.

Committenza (Direzione Sanitaria e RUP)

Fase di  - Progettazione Trasposizione dei requisiti della committenza (URS) progettazione definitiva (FD) nelle specifiche di progetto degli impianti HVAC. () Traduzione delle specifiche e dei requisiti della  - Progettazione committenza e della progettazione definitiva (FD) esecutiva(DD) in calcoli, disegni e specifiche tecniche in base alle quali possono essere costruite le opere.  - Verifica del progetto (DV)

Fase di Gestione e manutenzione ()

Team di progettazione

Validazione della progettazione degli impianti, dei sistemi Committenza e delle attrezzature, verificando che essi siano idonei (RUP) all’uso previsto sulla base di quanto definito nell’URS.

Fase di  - Realizzazione a. applicazione dell’URS; costruzione () b. documentazione as-built.

Fase di verifica ()

Team di progettazione

Appaltatore

 - Verifica dell’installazione (IV)

Volta a garantire che le apparecchiature siano fornite e installate o modificate, conformemente al progetto esecutivo approvato e alle raccomandazioni del costruttore.

Appaltatore supervisionato dal referente della Direzione Sanitaria

 - Verifica funzionale (OV)

Volta a garantire che gli impianti e i sistemi di ventilazione, installati o modificati, funzionino come previsto nelle specifiche funzionali in tutte le possibili condizioni di esercizio.

Appaltatore supervisionato dal Direttore dei Lavori

 - Verifica prestazionale (PV)

Volta a garantire che gli impianti e i sistemi di ventilazione Committenza collegati tra loro possano funzionare in modo efficace e (Direttore siano in grado di fornire le prestazioni previste nell’URS. dei Lavori)

 - Gestione e Manutenzione

a. formazione del personale; b. aggiornamento e integrazione del sistema e della relativa documentazione; c. gestione della manutenzione; d. smaltimento dei materiali di consumo.

Committenza (Servizio Tecnico)

 - Riverifica

a. riverifica; b. ottimizzazione del funzionamento.

Committenza (Servizio Tecnico)

NOTA  La verifica di installazione (IV) o collaudo in corso d’opera, può iniziare durante la fase di costruzione specialmente per componenti e sistemi che sono nascosti all’interno della struttura o sono difficili da accedere in un secondo momento.

NOTA  La verifica delle prestazioni viene effettuata dopo la consegna del sistema all’utente finale.

Non fa parte del trasferimento giuridico dell’opera tra l’Appaltatore e il Cliente.

All’interno della Tabella  sono rappresentate le fasi del progetto.

Queste fasi hanno relazioni in sequenza e livello di astrazione e possono essere presentate in un modello a V secondo la Figura .

L’approccio delle fasi della Tabella  e della Figura  è il seguente: • i passi sono definiti dalla sequenza: input → trattamento → output, essendo quest’ultimo l’input per il passo successivo; • gli stadi sullo stesso livello sono tra loro correlati: il lato sinistro del modello V (Progetto) deve contenere criteri espliciti e inequivocabili che devono poter essere verificati durante le fasi di verifica (lato destro del modello V).

Gli impianti HVAC per il blocco operatorio Relativamente al blocco operatorio il progetto di T.S. individua, uniformandosi in tal senso ad altre norme di paesi europei come ad esempio la DIN

Figura 1 – Rappresentazione grafica del processo in Tabella 

-, tre distinti livelli di “classe di ventilazione” come di seguito definite: 1. CL-a 2. CL-b 3. CL-

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Tabella 2 – Classi di ventilazione in relazione ai diversi livelli di attività in sala operatoria (fonte: rielaborazione Tabella informativa T.S.) Sale Operatorie – tipologie di attività e procedure

Classe di rischio

Interventi chirurgici specialistici quali trapianti di organi, l’impianto di protesi

CL-a/b

Interventi vascolari, ortopediche, reti erniali, urologiche, neurochirugia, su ustioni e chirurgia ricostruttiva

CL-

Interventi di ostetricia, ginecologia, artroscopia, emodinamica

CL-

Interventi di endoscopia

CL-/

Tabella 3 – Prestazioni degli impianti di ventilazione in funzione della loro classe di appartenenza (fonte: progetto T.S.) acustici Classe ISO Classi di Tipologia Aria immessa Direzione Livelli di ventilazione (SUP) del flusso del sistema di (at rest) diffusione ventilazione ** CL-a

UDAF

ISO  isolamento

CL-b

TM

ISO  recovery ≤  min

CL-

TM

CL-

TM

SUP  *

CL-

TM

SUP  *

CL-

TM

CL-IR

TM

SUP  * + ≥ H

Verso l’esterno dalla zona pulita alle altre zone

≤  db(A)

ISO  recovery ≤  min

Commenti

Condizioni operative CZ ≤  CFU/m Per ≤  CFU/m

Possibile utilizzo di CZ ≤  CFU/m SEC per Per ≤  CFU/m conseguire i requisiti ≤  CFU/m

≤  db(A)

N.A.

Altre stanze nel blocco operatorio

N.A.

N.A.

≤  db(A)

N.A.

Stanze per trattamenti

N.A.

SUP  *

N.A.

≤  db(A)

N.A.

Degenze

N.A.

SUP  ****

Verso l’esterno o verso l’interno ***

≤  db(A)

recovery

camere di degenza isolate ***

Fattore di diluizione ***

*

Osservazioni alla SUP (EN - – UNI, ): . La portata di aria immessa (SUP) può essere integrata da una portata di aria secondaria (SEC) di pari qualità. L’aria SUP, SEC e l’aria di estrazione (ETA) negli impianti di ventilazione deve essere progettata, controllata, gestita e manutenuta in modo tale che sia impedita una sua inaccettabile contaminazione ad es. da sostanze inorganiche o organiche, da gas nocivi presenti all’interno del sistema. . L’aria estratta dai locali sanitari (ETA) è definita come ETA “aria estratta con livello di inquinamento moderato” o un livello di inquinamento più elevato secondo la norma EN - (UNI, ). . Il ricircolo dell’aria e dell’aria mista (RCA, MIA secondo la norma EN - – UNI, ) è consentito in ambito sanitario solo se: a. il sistema di ventilazione serve con l’aria secondaria (SEC, secondo la norma EN - (UNI, )) esclusivamente lo stesso ambiente; b. il sistema di ventilazione immette l’aria di trafilamento per sovrapressione solo nei locali annessi. ** Secondo la norma EN-ISO  (ISO, ). *** Si rimanda al paragrafo sulle camere di degenza isolate.

Tabella 4 – Condizioni di progetto della qualità dell’aria nelle sale operatorie. (fonte: progetto T.S.) Ambiente

Classe di ventilazione

Portata di aria esterna

Umidità Relativa*

Temperatura**

Sala Operatoria

CL-a, CL-b e CL-

≥  l/s

< % a  °C

 ÷  °C

Deposito sterile

Conforme alle sale operatorie associate

 l/s pers. + , l/s m

< % a  °C

-

* Umidificazione dell’aria durante la stagione invernale non obbligatoria. ** Intervallo in cui il parametro può fluttuare.

Per ciascuna di esse vengono specificati successivamente i livelli prestazionali che sono chiamati a fornire gli impianti di ventilazione e condizionamento.

Seguendo la consolidata prassi delle norme europee il progetto di T.S. prevede che siano le singole nazioni (cfr. Appendice A – normativa) a dover territorialmente definire quali classi di ventilazione è consigliabile prevedere in relazione al livello delle attività chirurgiche che verranno eseguite nelle sale operatorie in progetto e quali debbano essere le dimensioni minime dell’area critica (lettino operatorio + area movimentazione team chirurgico + tavolo porta ferri) da proteggere.

Fornisce però a titolo esclusivamente informativo, una serie di suggerimenti in tal senso come illustrato nella Tabella .

Il progetto di T.S. individua due possibili tipologie di sistemi di diffusione dell’aria in ambiente: a. Protected Zone system corrispondente al flusso unidirezionale misto che chiama UDAF – Uni Directional Air Flow; b. Diluition Mixing System corrispondente al flusso turbolento che chiama TM Turbolent Mixing Air Flow È importante sottolineare che in base a questo standard “entrambi i sistemi di ventilazione possono ottenere le prestazioni richieste dai livelli CL-1 e CL-2”.

Per ciascuna classe di ventilazione il progetto di T.S. definisce poi tutta una serie di scelte progettuali (per esempio tipologia del sistema di ventilazione se UDAF o TM, esigenza o meno del controllo della sovrapressione ambiente) e tutta una serie di condizioni di progetto (per esempio portata minima aria esterna, temperatura, umidità relativa, livello sonoro impianti VCCC).

Nelle Tabelle  e  sono riportati tali valori.

Il sistema a zona protetta con flusso unidirezionale (UDAF) Figura 2 – Sistema a zona protetta. Tende a realizzare in corrispondenza dell’area critica il modello ideale della diffusione dell’aria a “perfetta rimozione”

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Figura 3 – Sistema a diluizione per miscelazione. Tende a realizzare il modello ideale della diffusione dell’aria a “perfetta miscelazione”

Il sistema a zona protetta illustrato in Figura  è basato sul concetto di flusso unidirezionale (UDAF) e ha l’obiettivo di creare una segregazione aerodinamica dell’area critica da proteggere mediante spostamento d’aria,

azione con la quale, oltre a “lavare” con aria sterile il campo operatorio si crea una barriera contro l’ingresso di contaminanti dal resto della sala. Tale flusso viene generato da quello che la norma italiana UNI : chiama Diffusore a Flusso Unidirezionale DFU, più comunemente noto come plafone filtrante o cielino filtrante.

Questo sistema è prescritto per le sale operatorie di eccellenza appartenenti alla classe CL-a.

Il T.S. fornisce le procedure per il calcolo della portata minima dell’aria da immettere con il DFU, la quale deve essere pari al valore maggiore risultante dalle tre seguenti verifiche di calcolo: 1. energia cinetica necessaria per garantire un flusso dell’aria con filetti quanto più possibili stabili (flusso laminare) e quindi un fronte quanto più possibile compatto in grado di massimizzare per spostamento la rimozione del particolato e con esso la rimozione dei microrganismi patogeni, definendo, in altre parole, portata dell’aria conseguente alla corretta velocità del getto dell’aria in uscita dal DFU; 2. controllo del carico microbiologico; 3. controllo del carico termico.

Tali procedure sono illustrate nella Parte  del presente articolo.

Per questo sistema di ventilazione non è ritenuta necessaria la verifica del recovery time.

Il sistema a diluizione per miscelazione con flusso turbolento (TM) Il sistema a diluizione per miscelazione, meglio noto come sistema a flusso turbolento, si basa sul principio della diluizione degli inquinanti microbiologici, mediante una rapida miscelazione dell’aria ambiente contaminata con aria pulita e sterile come illustrato in Figura .

La portata dell’aria da immettere deve in questo caso essere pari al valore maggiore risultante dalle seguenti verifiche di calcolo: 1. controllo del carico microbiologico; 2. controllo del carico termico; 3. recovery time.

Verifiche prestazionali degli impianti VCCC per il blocco operatorio Sono previste due tipologie di test

Figura 5 – Modalità di esecuzione del test di segregazione della zona protetta

di verifica prestazionale (Performance Verification PV) per la convalida degli impianti VCCC al servizio del blocco operatorio.

Test delle prestazioni in condizioni AT REST Dopo che l’impianto è stato completato e messo in servizio, devono essere eseguiti i test per le verifiche in condizioni at rest i cui risultati dovrebbero rientrare all’interno dei valori che riporta la Tabella  della Parte .

Le tipologie di test da effettuare dipendono dal tipo di ventilazione presente se UDAF o TM. Una volta superati questi test, è possibile utilizzare la sala operatoria e programmare l’esecuzione dei test in condizioni operational.

Test delle prestazioni in condizioni OPERATIONAL La verifica delle prestazioni in condizioni operational si esegue mentre sono in corso le attività chirurgiche e ha lo scopo di stabilire le prestazioni dell’impianto VCCC in presenza di tutte le condizioni operative di funzionamento, quali carico termico, numero, posizione, abbigliamento e comportamento del personale e attrezzature. Durante questi test i parametri del sistema di ventilazione dovrebbero rientrare all’interno dei valori che riporta la Tabella  della Parte .

Verifiche prestazionali degli impianti VCCC in condizioni AT REST Test di verifica delle prestazioni di un sistema a zona protetta e in particolare test di segregazione della zona protetta (UDAF) Tale verifica consiste nel valutare l’effetto protettivo del flusso generato dal DFU misurando la

Figura 6 – Modalità di esecuzione del test di misura della classe di contaminazione particellare in un sistema TM

concentrazione di particelle nell’area protetta, mentre nella zona periferica della sala operatoria viene immesso un determinato carico di particelle di riferimento ( *  P/s ± % con particelle ≥ , µm o , µm).

La zona protetta viene definita come l’area in cui il numero misurato di particelle è inferiore al valore di soglia.

Durante le misurazioni viene generato un determinato carico termico interno (n.  manichini con fornetti di potenza pari a  W) per simulare la presenza del personale.

La Figura  illustra le modalità di apprestamento della sala per l’esecuzione di questo test.

Il test di segregazione è superato se il valore medio in  minuti di ogni singola misura per particelle con dimensioni ≥ , μm non supera le . particelle/m.

Test di verifica delle prestazioni di un sistema a diluizione per miscelazione (TM) Tale verifica consiste in due tipi di misure da effettuare in condizioni at rest: 1. misura della classe di contaminazione particellare nei punti di misura indicati nella Figura ; 2. misura del recovery time : per particelle ≥ , μm mediante un contatore di particelle a misurazione continua in base alla procedura descritta nella EN ISO - (UNI, ). La misura deve essere effettuata sia nell’area critica al centro del locale a , m dal livello del pavimento, sia su una delle griglie inferiori di estrazione aria.

Test di verifica del disturbo alla diffusione dell’aria di tipo unidirezionale UDAF in uscita da un DFU Tale verifica consiste nel verificare l’influenza

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Tabella 8 – Requisiti delle camere di degenza isolate (fonte: progetto di T.S.) Tipologia di locali

Classe di ventilazione (vedere tabella )

Quantità di aria esterna (ODA)

Umidità Relativa**

Camera di degenza

CL-IR*

***

L’umidificazione dell’aria durante la stagione invernale non è obbligatoria, ma può essere applicata in casi speciali

Air lock di accesso

CL-IR*

***

L’umidificazione dell’aria durante la stagione invernale non è obbligatoria

Temperatura Riscaldamento 20 – 24 °C Raffrescamento 23 – 26 °C

* per l’isolamento protettivo e combinato deve essere prevista la filtrazione assoluta terminale H. ** non è ammessa la condensazione nei componenti impiantistici *** Sulla base sia dei requisiti del progetto sia della classe (alta) dei livelli di pulizia accettabile ai sensi della EN  (UNI, ), ovvero per le condotte di immissione (SUP) < , g/m, mentre per le condotte di ricircolo o di aria secondaria < , g/m.

Nota : Il grassetto indica l’intervallo su cui il set point può essere selezionato.

degli oggetti presenti sul percorso del flusso unidirezionale in uscita dal DFU. La stabilità del flusso unidirezionale è infatti influenzata dalla presenza di oggetti di grandi dimensioni che costringono i filetti fluidi a seguire percorsi non più laminari. Ciò può dar corso al rischio di possibile detenzione di contaminanti sotto l’oggetto in questione. In generale tali oggetti sono costituiti dalla lampada scialitica.

In questo test, un contatore di particelle viene posizionato sul tavolo operatorio e viene misurato il recovery time : dopo aver rilasciato il carico di particelle richiesto appena sotto la lampada scialitica.

A una velocità dell’aria di circa , m/s in una situazione UDAF non disturbata il tempo necessario per rimuovere eventuali contaminanti sarebbe di circa  secondi in base a un’altezza del DFU di  metri e un’altezza del tavolo di circa , metri.

Sotto un ostacolo come una lampada da sala operatoria in pratica si possono riscontrare tempi di recupero : dell’ordine di diversi minuti.

Come valore indicativo viene fornito un massimo di  minuti per il recovery time : sotto l’oggetto che ostruisce il flusso.

Verifiche prestazionali degli impianti VCCC in condizioni OPERATIONAL Test di campionamento attivo delle CFU nell’aria È descritto nell’Appendice F e consiste nell’effettuare il campionamento attivo delle CFU presenti nell’aria utilizzando o il metodo per impatto diretto o quello per impatto indiretto in conformità con EN  (CEN, ). Nel primo caso le particelle aerodisperse che trasportano patogeni (unità formanti colonie CFU) vengono intrappolate tramite filtrazione utilizzando filtri a membrana di gelatina, nel secondo caso tramite impattamento diretto su una piastra di agar.

Almeno  ma preferibilmente  campioni di  minuti dovrebbero essere prelevati durante l’intervento chirurgico in corso. Ogni set di campioni deve contenere tutte le informazioni relative alle condizioni di prelievo (il tipo di intervento chirurgico, il numero di persone presenti, il loro sistema

28

#65

di abbigliamento e il numero di aperture delle porte, ecc).

Le posizioni di campionamento sono da prevedere a una altezza di circa , m, a una distanza ≤ , m dal sito chirurgico, sul carrello degli strumenti e nella periferia della stanza.

Gli impianti HVAC per le camere di degenza isolate per pazienti infettivi o immunodepressi Per progettare gli impianti HVAC al servizio delle camere di degenza isolate per pazienti infettivi e per le camere di degenza protette per pazienti immunodepressi, è essenziale definire quale forma di isolamento è necessario ottenere.

In primo luogo, il progetto di T.S. precisa che non prende in considerazione le problematiche dovute ai rischi di contagio per “contatto” (per esempio epatite, gastroenterite, ecc) in quanto l’isolamento da contatto è garantito dalle normali stanze per pazienti singoli e non richiede requisiti aggiuntivi per i sistemi di ventilazione.

Il progetto di T.S. prende pertanto solo in considerazione i rischi per via aerea individuando i seguenti diversi tipi di isolamento aeraulico: • isolamento della fonte. Per isolamento della fonte si intende un ambiente idoneo a ospitare un paziente infettivo contagioso per via respiratoria (per esempio da SARS-CoV-, meningite, tubercolosi, ecc). Il progetto di T.S. individua due tipologie di rischio per i suddetti pazienti:

BIBLIOGRAFIA

⚬ rischio normale: è quello dovuto a pazienti affetti da infezioni conosciute che vengono classificati come “fonte (source) A” Per essi è individuato un livello di isolamento SA; ⚬ rischio alto: è quello dovuto a pazienti affetti da infezioni non conosciute o non ancora diagnosticate che vengono classificati come “fonte (source) B”. Per essi è individuato un livello di isolamento maggiore SB; • isolamento protettivo. Per isolamento protettivo si intende un ambiente idoneo a ospitare un paziente immunodepresso; • isolamento combinato. Per isolamento combinato si intende un ambiente idoneo a ospitare sia un paziente infettivo, sia un paziente immunodepresso.

La Tabella  riporta i requisiti progettuali consigliati per le suddette camere di degenza isolate.  * Matteo Bo, Prodim srl – Torino Luca A. Piterà, Segretario Tecnico di AiCARR e Membro del TC/WG

∙ ISO. 2004. Acoustics – Measurement of sound pressure level from service equipment in buildings – Engineering method. Norma: ISO 16032:2004. Ginevra. Organizzazione internazionale per la normazione. ∙ CEN. 2020. Cleanrooms and associated controlled environments – Biocontamination control – Norma: EN 17141:2020. Bruxelles. European Committee for Standardization. ∙ UNI. 2011. Ventilazione degli edifici – Condotti – Pulizia dei sistemi di ventilazione. Norma: UNI EN 15780:2011.

Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ UNI. 2018. Prestazione energetica degli edifici – Ventilazione per gli edifici – Parte 3: Per gli edifici non residenziali – Requisiti prestazionali per i sistemi di ventilazione e di condizionamento degli ambienti (Moduli M5-1, M5-4). Norma: UNI EN 16798-3. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ UNI. 2019. Camere bianche ed ambienti associati controllati – Parte 3: Metodi di prova. Norma: UNI EN ISO 146443:2019. Ginevra. Organizzazione internazionale per la normazione.

CEN/TC 156

Ventilazione per gli ospedali, il progetto di T.S.europeo: requisiti prestazionali M. Bo, L.A. Piterà*

S

ULLA BASE DI QUANTO introdotto

nell’articolo precedente, il presente articolo (Parte ) focalizza la sua attenzione sui livelli prestazionali che il progetto di T.S. suggerisce sia per le sale operatorie sia per le degenze isolate.

Gli impianti HVAC per il blocco operatorio Livelli prestazionali richiesti per i sistemi di ventilazione UDAF e TM Per entrambi i sistemi di ventilazione UDAF e TM illustrati nella Parte  il progetto di T.S. riporta

in specifiche tabelle le prestazioni minime che essi sono tenuti a garantire sia in condizioni at rest, sia in condizioni operational.

Le prestazioni in condizioni at rest sono riportate nella Tabella . Come si può osservare la prestazione più significativa è costituita dal valore della classe di contaminazione particellare, che essendo

#65

29

valutata in condizioni at rest non è direttamente influenzata dalle modalità d’uso della sala operatoria (numero di persone, vestiario, protocolli, ecc.) e pertanto dipende solo dalle dimensioni dell’ambiente e soprattutto dalla portata d’aria in gioco (numero di ricircoli attraverso i filtri assoluti).

Le prestazioni in condizioni operational sono riportate nella Tabella .

La richiesta di controllare durante il normale svolgimento di interventi chirurgici la concentrazione delle unità formanti colonia presenti nell’aria [CFU/m] rappresenta certamente uno degli aspetti più importanti che questo T.S. intende introdurre.

Com’è noto questa specifica prestazione è fortemente legata ai protocolli di utilizzo della sala chirurgica e in particolare al numero massimo di persone presenti e al loro abbigliamento, giacché da questi due elementi dipende la quantità di contaminanti microbiologici immessi in ambiente.

Tale parametro viene chiamato dal progetto di T.S. “intensità della fonte qs” (source strength) ed è definito come il numero medio di particelle portatrici di batteri (CFU) rilasciate al secondo da una persona che indossa un particolare capo di abbigliamento. L’intensità della fonte dipende dalle caratteristiche dell’indumento e dal materiale utilizzato, ma anche dall’utilizzatore (uomo o donna) e dal tipo di attività svolta.

Essa costituisce certamente un dato di non facile acquisizione. I materiali dei camici indossati dall’equipe chirurgica sono testati secondo la norma UNI EN - (UNI, b), la quale fornisce informazioni sulle caratteristiche delle tute per i blocchi operatori monouso e riutilizzabili utilizzati come dispositivi medici dal personale clinico, destinati

a prevenire la trasmissione di agenti infettivi tra pazienti e personale clinico durante gli interventi chirurgici e altre procedure invasive. La norma specifica i metodi di prova per valutare le caratteristiche delle tute per blocchi operatori e stabilisce i requisiti di prestazione per questi prodotti.

In particolare, essa precisa al punto E. il “metodo di prova per misurare l’intensità della fonte”.

Le misurazioni possono essere effettuate in laboratorio in una specifica camera di misura chiamata camera di dispersione oppure direttamente in sala operatoria durante le procedure chirurgiche.

Specifici studi e ricerche in quest’ambito sono stati condotti dagli svedesi (Tammelin et al, , , Ljungqvist et al,  e a&b). Riferendosi a tali studi il progetto di T.S. fornisce indicazioni in merito alla stima del valore numerico da attribuire a tale parametro qs, precisando quanto segue: i camici chirurgici di tipo clean air forniscono una emissione media di circa , CFU/s per persona, mentre i camici di tipo ordinario forniscono una emissione media fino a  CFU/s per persona.

La norma UNI EN - (UNI, b) richiamando anch’essa gli studi degli Autori in precedenza citati precisa: “le comuni tute per blocco operatorio presentano un’intensità della fonte tra 2,5 CFU/s e 3,5 CFU/s nella camera di dispersione e tra 1 UFC/s e 2 UFC/s nella sala operatoria. Una tuta per aria pulita a prestazioni elevate fornisce un’intensità della fonte tra 0,5 UFC/s e 1,5 UFC/s nella camera di dispersione e di < 1 UFC/s nella sala operatoria. Il motivo della differenza dell’intensità della fonte dello stesso indumento tra le misure in laboratorio e le misure in sala chirurgica è dovuto al fatto che i movimenti nella camera sono più vigorosi rispetto alla sala; inoltre, i soggetti

Tabella 1 – Prestazioni in condizioni AT REST dei sistemi di ventilazione UDSF e TM (fonte: progetto di T.S.) Classe di rischio

Parametro Concentrazione particellare (ISO - (UNI, ), ≥ , μm)

CL-a

Tipo Area Area diffusione Critica Periferica UDAF

Test di disturbo UDAF (Progetto T.S. : ≥ , μm) Concentrazione microbica (EN , CEN, , CFU/m)

ISO 

ISO

≤  min

n.a.

<

<

Concentrazione particellare (ISO -, ≥ , μm) CL-b

Recovery time (ISO - (UNI, a), : ≥ , μm) Concentrazione microbica (EN , CFU/m)

ISO  TM

<  min <

Concentrazione particellare (ISO -, ≥ , μm) CL-

ISO 

Recovery time (ISO -, : ≥ , μm)

<  min

Concentrazione microbica (EN , CFU/m)

< 

Tabella 2 – Prestazioni in condizioni OPERATIONAL dei sistemi di ventilazione UDSF e TM (fonte: progetto di T.S.) Classe di rischio CL-a/b CL-

30

Parametro Concentrazione microbica (EN , CEN, ), CFU/m) Concentrazione microbica (ISO -& (UNI, a&b), CFU/m)

#65

Tipo Area Area diffusione Critica Periferica UDAF/TM

< 

< 

TM

< 

< 

di prova presenti nella sala operatoria sono per la maggior parte donne e quindi disperdono meno microorganismi cutanei rispetto agli uomini presenti nella camera.

Sono comunque necessari ulteriori studi per stabilire con maggior precisione la relazione tra la penetrazione microbica del tessuto e l’intensità alla fonte”.

Il calcolo della portata dell’aria di immissione Come è stato precisato nella Parte  il calcolo della portata dell’aria da immettere per ciascuno dei due possibili sistemi di ventilazione dipende da una serie di verifiche.

Le relazioni da utilizzare per condurre tali verifiche sono quelle riportate di seguito.

Controllo della stabilità del flusso unidirezionale in un sistema UDAF L’equazione da utilizzare per questa verifica è la seguente: = Qi ADFU ⋅ v dove: Qi: portata di aria da immettere [m/s]; ADFU: area del diffusore a flusso unidirezionale DFU [m]; v: velocità media di immissione aria dal DFU [m/s]. Al riguardo il T.S. non tratta, almeno per ora, in modo esaustivo questo importante aspetto progettuale limitandosi a dare, molto genericamente un campo di valori per altro molto ampio da , m/s a , m/s. Nell’esempio che però viene fornito nel progetto di T.S. utilizza un valore di velocità pari a , m/s che è certamente molto in linea con quelli maggiormente consigliati dai più autorevoli riferimenti normativi.

Controllo del carico microbiologico L’equazione da utilizzare per questa verifica è la seguente: n ⋅ qs Qs = c ⋅ CRE dove: Qi: portata di aria da immettere [m/s]; qs: quantità di CFU emesse da una persona al secondo [CFU/s]; CRE: efficienza di rimozione dei contaminanti. Quando i valori di qs sono stati derivati da misure durante l’intervento chirurgico il valore CRE è in effetti già tenuto in conto pertanto CRE = ;

c: concentrazione di CFU consentita (cfr. Tabella ).

Controllo del recovery time 100:1(solo per sistemi TM) L’equazione semplificata da utilizzare per questa verifica è la seguente: V  1  − ⋅ ln Qi =  tr  100  dove: Qi: portata aria immessa [m/s]; tr: recovery time [s] (cfr. Tabella ); V: volume della stanza [m].

Controllo del carico termico L’equazione da utilizzare per questa verifica è la seguente: Ps Qi = ρ ⋅ cpi ⋅ ∆t dove: Qi: portata aria immessa [m/s]; Ps: carico termico sensibile [kW]; ρ: densità dell’aria = , kg/m; cpi: calore specifico dell’aria =  kJ/kg °C; ∆t: salto termico fra aria immessa e aria ambiente Valore prescritto dalla UNI  (UNI, ) ≤  °C. Confronti fra le diverse verifiche La Tabella  riporta un esempio di calcolo per sale chirurgiche in classe CL-a o CL-b da cui si evince che il valore maggiore della portata da immettere è dovuto alle esigenze della stabilità del flusso unidirezionale nel caso dei sistemi UDAF. Analoghe conclusioni si deducono dal progetto del T.S. il quale riporta il confronto fra le portate

Tabella 3 – Esempio di calcolo delle portate dell’aria di immissione per sale chirurgiche di classe CL-a e CL-b Dati di input Classe di ventilazione

Portata Qi [m/s]

Vol/h [h]

. Stabilità del flusso unidirezionale

2,88

69,1

. Controllo carica microbica

,

,

. Recovery time

,

,

. Controllo carico termico

,

,

CL-1a/b

Concentrazione massima ammessa [CFU/m]

10

Numero di persone

8

qs emissioni CFU in funzione del vestiario [CFU/s]

1,5

Superficie sala operatoria [m]

50

Volume sala operatoria [m]

150 9

Dimensione del DFU  *  m [m] Velocità immissione aria dal DFU [m/s]

Verifica

0,32

Recovery time [min]

10

Carico termico sensibile [kW]

6

Salto termico fra aria immessa e aria ambiente [°C]

2

dell’aria di immissione relative ai due sistemi di diffusione aria UDAF e TM in funzione del numero di persone presenti in sala operatoria.

La Figura  tratta dal progetto di T.S. sintetizza questo confronto per diverse tipologie di camici chirurgici e due dimensioni del DFU nel caso di una concentrazione c ≤  CFU/m.

Quando l’abbigliamento dell’equipe chirurgica è di tipo comune (abbigliamento misto a base % cotone, % poliestere) e quindi l’intensità della fonte qs è molto alta ( CFU/s per una persona) un sistema di miscelazione a flusso turbolento TM con  persone richiede la stessa portata d’aria di un sistema a flusso unidirezionale UDAF avente un DFU di  m e una velocità di immissione aria pari a , m/s. Lo stesso vale per una sala chirurgica a flusso turbolento con  persone comparata con una sala a flusso unidirezionale con un DFU di , m e v = , m/s.

In altre parole, emerge che i sistemi UDAF essendo dimensionati in funzione della dimensione

del DFU e della necessaria velocità di uscita dell’aria per garantire una buona stabilità del flusso unidirezionale, richiedono maggiori portate dell’aria di immissione rispetto ai sistemi TM a parità di concentrazione microbiologica da mantenere in sala operatoria ( CFU/m). Di conseguenza essi saranno in grado di garantire valori dell’inquinamento batterico di gran lunga inferiore rispetto al valore ritenuto accettabile ( CFU/m) specie in corrispondenza dell’area critica, ragion per cui sono indicati come soluzione da adottare per le sale chirurgiche ad elevata asepsi.

Va poi osservato che benché il valore massimo di  CFU/m sia oggi accettato a livello internazionale anche per la chirurgia maggiormente suscettibile alle infezioni, per esempio la chirurgia ortopedica e traumatologica, ciò non significa che esso sia da considerarsi un valore severo e difficilmente raggiungibile naturalmente se il personale è adeguatamente vestito con tute a bassa trasmissione di particelle.

Aleksanteri Setälä (Setälä, ) ha dimostrato infatti l’esatto contrario. Egli ha effettuato misure su  sale operatorie esistenti in Finlandia ( a flusso unidirezionali e  a flusso turbolento) dimostrando che benché fossero sale di non recente realizzazione la quasi totalità dei campioni rientravano senza criticità all’interno del limite dei  CFU/m. A giudizio degli autori pertanto i valori al momento previsti nel progetto di T.S. potrebbero essere all’atto pratico troppo alti e come tali meritevoli di un approfondimento di indagine.

Gli impianti HVAC per le camere di degenza isolate

Figura 1 – Confronto delle portate di aria di immissione fra sistemi UDAF e sistemi TM, nel caso di una concentrazione c ≤  CFU/m

I principi di dimensionamento della portata dell’aria nelle camere di degenza isolate si basano sul fattore di diluizione Fdiliuzione che è il parametro che descrivere in che misura i contaminanti aerodispersi vengono diluiti dall’impianto di ventilazione.

I calcoli del fattore di diluizione si basano sulla

#65

31

contaminazione dell’aria ambiente generata da un paziente.

I microrganismi patogeni aerotrasportati hanno natura diversa e rappresentano diversi livelli di rischio.

Ci saranno quindi diverse esigenze di fattori di diluizione per i diversi livelli di rischio individuati.

Per il livello SA: descritto nella Parte  nei calcoli della portata dell’aria per una camera di isolamento si utilizza un fattore di diluizione di :.

La diluizione è divisa tra la stanza del paziente (:) e l’airlock (:).

Per il livello SB: negli stessi calcoli si utilizza un fattore di diluizione di :. La diluizione è divisa tra camera del paziente (: x ) e l’airlock (:).

I requisiti di progettazione della portata dell’aria nelle camere di degenza isolate sono riportati nella Tabella .

Per una camera di degenza si assume quale fonte di contaminazione in stato stazionario la contaminazione continua proveniente dall’aria, supposta completamente infetta, espirata da un paziente.

Il calcolo della portata d’aria di diluizione, Qisolamento, necessaria nella camera isolata si basa pertanto sull’equazione: Qisolamento =

Fdiluizione ⋅ qrespirazione Fefficienza di ventilazione

dove: Fdiluizione = Fattore di diluizione pari a: per le camere SA = :; per le camere SB =  x :.

Qrespirazione = portata dell’aria espirata. Per una persona normale è in genere pari a , dm/s (, m/h).

Come già precisato si suppone come scenario peggiore che essa sia tutta contaminata.

Fefficienza di ventilazione = efficienza di ventilazione che dovrebbe essere almeno pari al %.

In base a tale formula per il livello SA: la portata d’aria necessario sarà quindi pari a: ( x , dm/s) / , =  dm/s Per il livello SB: il volume del flusso d’aria necessario sarà quindi pari a: ( x  x , dm/s) / , =  dm/s Per una stanza di  m e  m le portate d’aria sopra calcolate corrispondono per una camera di livello SA a  h, mentre per una camera di livello SB addirittura a  h.  * Matteo Bo, Prodim srl – Torino Luca A. Piterà, Segretario Tecnico di AiCARR e Membro del TC/WG

32

#65

Tabella 4 – requisiti di progettazione delle portate d’aria (URS) per le camere di degenza isolate (fonte: progetto di T.S.) Isolation room unit Portate d’aria • degenze • airlock Recovery time (:) • degenze  m • airlock • tempo di attesa nell’airlock ** Valori tipici di h ** • degenze  m • airlock • WC

Isolamento della fonte Livello SA

Isolamento della fonte Livello SB

Isolamento protettivo

Isolamento combinato

•  dm/s • Sul tempo di ripristino

•  dm/s • Sul tempo di ripristino

•  dm/s • Sul tempo di ripristino

•  dm/s • Sul tempo di ripristino

• <  min.

• <  min.

• >  min.

• <  min.

• <  min.

• >  min.

• <  min.

• <  min.

• >  min.

• <  min.

• <  min.

• >  min.

• >  h • *** h •-

• >  h • *** h •-

• >  h • *** h •-

• >  h • *** h •-

* L’aria di alimentazione è % aria esterna. ** Numero tipico di cambi d’aria nei locali in base ai fattori di diluizione. Per ridurre il tempo di attesa nell’airlock di accesso, la portata dell’aria deve essere aumentata per garantire il richiesto decadimento della concentrazione entro tempi di recupero più brevi. *** Oggetto di discussione da parte del GdL.

BIBLIOGRAFIA

∙ UNI. 2004a. Camere bianche ed ambienti associati controllati – Controllo della biocontaminazione – Parte 1: Principi generali e metodi. Norma: UNI EN ISO 14698-1:2004. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ UNI. 2004b. Camere bianche ed ambienti associati controllati – Controllo della biocontaminazione – Parte 2: Valutazione e interpretazione dei dati di biocontaminazione. Norma: UNI EN ISO 14698-2:2004. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ UNI. 2011. Impianto di ventilazione e condizionamento a contaminazione controllata (VCCC) per il blocco operatorio – Progettazione, installazione, messa in marcia, qualifica, gestione e manutenzione. Norma: UNI 11425:2011.

Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ UNI. 2016. Camere bianche ed ambienti controllati associati – Parte 1: Classificazione della pulizia dell’aria mediante concentrazione particellare. Norma: UNI EN ISO 14644-1:2016. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ UNI. 2019a. Camere bianche ed ambienti associati controllati – Parte 3: Metodi di prova. Norma: UNI EN ISO 14644-3:2019. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ UNI. 2019b. Indumenti e teli chirurgici – Requisiti e metodi di prova – Parte 2: Tute per blocchi operatori. Norma: UNI EN 13795-2:2019. Milano: Ente Nazionale Italiano di Unificazione. ∙ CEN. 2020. Cleanrooms and associated controlled environments – Biocontamination control – Norma: EN 17141:2020. Bruxelles. European Committee for Standardization ∙ Tammelin, A., Domicel, P., Hambraeus, A., Ståhle, E., (2000), Dispersal of methacillin-resistent Staphylococcus epidermidis by staff in an operating suite for thoracic and cardiovascular surgery; relation to skin carriage and clothing, J Hosp Infect, 44(2), 119-126. ∙ Tammelin, A., Ljungqvist, B., Reinmüller, B., (2012), Comparison of three distinct surgical clothing systems for 448 protection from air-borne bacteria: A prospective observational study, Patient Safety in Surgery, 6:23 ∙ Ljungqvist, B., Nordenadler, J., Reinmüller, B., (2013), Results from a Swedish survey – investigations in perating rooms, European Journal of Parenteral & Pharmaceutical Sciences, 18 (4), 125-127. ∙ Ljungqvist, B., Reinmüller, B., (2014a), Clothing systems evaluated in a dispersal chamber, European Journal of Parenteral & Pharmaceutical Sciences, 19 (2), 67-69. ∙ Ljungqvist, B., Reinmüller, B., Gustén, J., Nordenadler, J.,(2014b), Performance of clothing systems in the context of operating rooms, European Journal of Parenteral & Pharmaceutical Sciences, 19 (3), 95-101. ∙ Aleksanteri Setälä, (2018), Operating Room Ventilation: CFU Concentration Measurements, IFHE – International Federation of Hospital Engineering.

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Case Study

Sale operatorie ISO 5:

confrontoenergetico tra ricircolo insala e ricircolo inUTA Dal confronto di due casi di studio emerge come le differenze di potenze installate in fase di funzionamento estivo siano talmente evidenti a favore del ricircolo in sala da non poter trascurare questo aspetto in fase di progettazione R. Antoniazzi*

L

A NORMA TECNICA UNI  del  stabilisce la

sala operatoria come un “ambiente di processo”, chiarisce la possibilità/necessità di impiegare aria di ricircolo purché della sola stessa sala, definisce i parametri ambientali al prospetto B. e prescrive che per gli interventi chirurgici della durata superiore ai  minuti si debba avere un ambiente classificato secondo la ISO - in ISO  Operativo. Tale prescrizione è chiaramente riportata nella norma al capitolo .. Qualifica Prestazionale – PQ che precisa fra le altre indicazioni che “tutte le verifiche sono svolte in condizioni simulate di funzionamento operativo” e che “il positivo completamento della fase di PQ

34

#65

determina l’accettabilità igienica dell’impianto che può quindi essere considerato utilizzabile per lo scopo prefissato”.

La norma ISO  specifica la classificazione della pulizia dell’aria nelle camere bianche e nell’ambiente controllato associato in tre possibili stati occupazionali in termini di concentrazione di particolato aerotrasportato presente. Si declina in  specifiche realizzate dal  al  affrontando tutti i temi legati ad ambienti da realizzare in controllo della contaminazione aerotrasportata. A tale scopo definisce le classi ambientali come da Tabella .

La classe ISO  consente di avere ben 

particelle da , micron/m d’aria.

Si evince la notevole differenza con la successiva classe  impiegata anche per la produzione di farmaci.

Il ricircolo in UTA Come già anticipato, la norma UNI  prevede che la portata di aria immessa all’interno di una sala operatoria sia costituita da una parte di aria esterna e da una parte considerevole di aria ricircolata dalla stessa sala. In considerazione delle elevate portate d’aria richieste per

Tabella 1 – Limiti del particolato secondo la Norma ISO -

l’abbattimento della carica inquinante in questi ambienti, la possibilità di ricircolare un’alta percentuale della portata totale di immissione consente un notevole risparmio energetico, garantendo allo stesso tempo l’assoluta qualità dell’aria trattata. A livello impiantistico, il sistema comunemente utilizzato prevede l’installazione di una unità di trattamento aria dedicata alla singola sala chirurgica, in grado di trattare la portata complessiva pari a circa  vol/h.

Nella norma UNI  l’appendice D Esempi tipologici, riporta alcuni esempi di possibili soluzioni progettuali.

Il ricircolo in sala – plafone filtrante con modulo di ricircolo integrato La Figura  rappresenta la classica soluzione di ricircolo dell’aria in sala dotata di plafone di mandata con filtri assoluti integrato con i moduli di ricircolo. All’interno del controsoffitto della sala chirurgica si installano quindi i ventilatori e i relativi silenziatori, che integrandosi esclusivamente con l’aria primaria (minimo  vol/h secondo Decreto “Bindi” //) garantiscono la portata d’aria totale necessaria a mantenere la concentrazione di particolato inferiore ai limiti normativi.

Il ricircolo in sala e il ricircolo in UTA: aspetti generali Sono molteplici gli aspetti tecnici che possono far propendere per una soluzione rispetto all’altra

nel momento in cui ci si approccia a un progetto di un impianto aeraulico a servizio di una sala operatoria ISO .

In primo luogo la distanza tra la sala stessa e il vano tecnico ospitante la UTA, nonché la disponibilità di passaggi e cavedi a servizio delle condotte di collegamento; il ricircolo in sala consente di ridurre le dimensioni della UTA e delle relative condotte, quindi potrebbe in taluni casi essere necessario optare per questa scelta a causa dei ridotti spazi tecnici a disposizione.

Tuttavia si segnala che il ricircolo in sala richiede una quota a disposizione sopra controsoffitto leggermente superiore rispetto al ricircolo in UTA, in quanto il controsoffitto stesso deve ospitare, in aggiunta al plafone di mandata e alle relative condotte di alimentazione, anche i ventilatori di ricircolo e i silenziatori.

Il posizionamento di tali apparecchiature all’interno del controsoffitto richiede, nel caso di ricircolo in sala, un onere di progettazione maggiore legato al tema della manutenzione ordinaria e straordinaria; l’analisi del rischio deve tener conto delle certezze di funzionamento senza possibilità di interruzione, assicurando la continuità del processo operatorio. Per questo aspetto va analizzata in fase di progetto la definizione delle procedure manutentive dei sistemi di ricircolo che se ben progettate, richiedono interventi predittivi con cadenza quinquennale.

Si sottolinea inoltre che dal punto di vista acustico la soluzione del ricircolo in sala deve essere studiata con estrema attenzione; il dimensionamento dei silenziatori è di fondamentale importanza per mantenere i livelli di pressione sonora interni al locale all’interno dei limiti normativi previsti dalla UNI  e della soglia di accettabilità del personale medico.

Sono fondamentali le differenze di consumo energetico tra le due soluzioni: è evidente come il ricircolo in UTA comporti un maggior costo di gestione del sistema di distribuzione (ventilatori) in quanto la maggiore prevalenza necessaria legata alla distanza tra UTA e sala operatoria può essere in taluni casi molto importante. Tuttavia questo documento vuole concentrarsi su un aspetto spesso trascurato, che si ritiene invece abbia valenza fondamentale: la differenza di potenza frigorifera assorbita dalle batterie delle UTA nelle due diverse modalità.

Il ricircolo in sala e il ricircolo in UTA: il diagramma psicrometrico

Figura 1 – Plafone di mandata con moduli di ricircolo

Si prende in considerazione un caso di studio relativo a una sala chirurgica avente le seguenti caratteristiche tecnico/dimensionali: • volume sala =  m; • portata aria esterna =  vol/h = . m/h; • portata ricircolo =  vol/h = . m/h; • portata totale =  vol/h = . m/h; • carichi interni sensibili =  kW; • carichi interni latenti =  kW;

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• • • • •

aria esterna estate =  °C – % U.R.; aria interna estate =  °C – % U.R.; aria esterna inverno = - °C – % U.R.; aria interna inverno =  °C – % U.R.; recupero di calore con efficienza % (batterie accoppiate).

Sia in fase estiva che in fase invernale l’impianto dovrà lavorare per abbattere i carichi sensibili, in quanto si ipotizza che siano nulle le dispersioni invernali del locale attraverso l’involucro edilizio.

Per abbattere il carico sensibile di  kW con una portata totale di . m/h è necessario immettere aria dal plafone a una temperatura pari a poco meno di  °C inferiore rispetto alla temperatura ambiente. Si considera quindi una temperatura di immissione pari a  °C in estate e  °C in inverno.

Nel caso di ricircolo in sala in fase estiva (Figura ) la sola portata di aria esterna (Punto E – . m/h) viene raffreddata in forma solo sensibile dal sistema di recupero (Punto R) e poi viene trattata dalla batteria fredda fino a una temperatura di  °C sulla curva di saturazione (Punto B). A questo punto il post-riscaldamento provvede a portare l’aria a una temperatura  °C (Punto I), in modo da posizionare il punto di uscita dalla batteria sulla retta dei carichi disegnata nel diagramma (curva la cui pendenza è proporzionale al rapporto tra carico sensibile e carico totale). All’interno del plafone si miscela l’aria in immissione dalla UTA (punto I) con l’aria ambiente ricircolata (Punto A) ottenendo le condizioni del punto M di immissione dal plafone.

Nel caso invece di ricircolo in UTA in fase estiva (Figura ) la portata di aria esterna (Punto E – . m/h) viene ancora raffreddata in forma solo sensibile dal sistema di recupero (Punto R), ma a questo punto si miscela all’interno della UTA con l’aria ambiente (Punto A), ottenendo la miscela del Punto M. L’intera portata d’aria (. m/h) viene trattata dalla batteria di raffreddamento fino al punto B, pari a  °C sulla curva di saturazione. Si noti come in questo caso sia sufficiente raffreddare meno l’aria rispetto al caso precedente, a fronte però di una portata superiore di  volte. Anche in questo caso interviene il post-riscaldamento che provvede a portare l’aria direttamente al punto di immissione dal plafone (Punto I), le cui condizioni termoigrometriche coincidono ovviamente con il punto M del caso precedente.

Si prendono ora in considerazione i due diagrammi psicrometrici in fase invernale, dove il punto di immissione dell’aria dal plafone si dovrà trovare in entrambi i casi alla temperatura di  °C e a un valore di umidità assoluta pari a quello ambiente.

Nel caso del ricircolo in sala (Figura ) ancora una volta la sola portata di aria esterna (Punto E – . m/h) viene riscaldata in forma solo sensibile dal sistema di recupero (Punto R) e poi viene trattata dalla batteria di preriscaldamento fino a una temperatura di , °C. A questo punto interviene l’umidificazione a vapore che porta l’aria al medesimo valore di umidità assoluta delle condizioni

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Figura 2 – Diagramma psicometrico di ricircolo in sala (estate)

Figura 3 – Diagramma psicometrico di ricircolo in UTA (estate)

Figura 4 – Diagramma psicometrico di ricircolo in sala (inverno)

ambiente. All’interno del plafone si miscela l’aria in immissione dalla UTA (punto U) con l’aria ambiente ricircolata (Punto A) ottenendo le condizioni del punto M di immissione dal plafone. Si sottolinea che questo lavoro tende a confrontare dal punto di vista energetico le due soluzioni e non ha lo scopo di descrivere costruttivamente come deve essere progettato e realizzato un impianto a servizio di una sala operatoria; l’aria in uscita dalla UTA infatti solo in forma teorica può essere trattata dall’umidificazione come ultimo stadio, senza batteria di post-riscaldamento. Nella realtà questa soluzione non sarebbe

fattibile perché l’umidificazione non consente un controllo preciso della temperatura di mandata e quindi dovrebbe intervenire il post-riscaldamento, riducendo però il preriscaldamento: dal punto di vista energetico il caso di studio è assolutamente identico alla prassi realizzativa.

Si analizza infine il diagramma del ricircolo in UTA in fase invernale (Figura ); la portata di aria esterna (Punto E – . m/h) viene ancora riscaldata in forma solo sensibile dal sistema di recupero (Punto R), ma come in fase estiva si miscela all’interno della UTA con l’aria ambiente (Punto A), ottenendo la miscela del Punto M. Ancora una volta l’intera portata d’aria (. m/h) viene trattata dalla batteria di riscaldamento fino al punto P, pari a  °C e poi interviene l’umidificazione per

Figura 5 – Diagramma psicometrico di ricircolo in UTA (inverno)

raggiungere le condizioni termoigrometriche di mandata identiche al caso precedente.

Il ricircolo in sala e il ricircolo in UTA: calcolo delle potenze delle batterie Si analizzano di seguito le potenze delle batterie delle UTA nei casi di studio del precedente paragrafo e si noterà come in fase estiva le differenze siano davvero molto importanti.

Il calcolo è stato effettuato utilizzando il software AICARR, di cui si riporteranno di seguito alcune immagini dei fogli di calcolo.

Nel caso invernale le differenze tra le potenze installate sono trascurabili, seppur con un leggero vantaggio del sistema con ricircolo in sala (-% di potenza totale installata).

Si veda la Figura  e la Figura  riportanti, rispettivamente, il foglio di calcolo delle potenze di riscaldamento e di umidificazione nei due casi.

La potenza totale (riscaldamento + umidificazione) nel caso di ricircolo in sala è pari a , kW, mentre nel caso di ricircolo in UTA è pari a , kW; il primo sistema a pieno carico (temperatura esterna pari a - °C) consente un risparmio di  kW, pari a % circa.

Ben più evidenti sono invece le differenze in fase di funzionamento estivo.

Le Figure  e  riportano, rispettivamente, il foglio di calcolo delle potenze di raffreddamento e di post-riscaldamento nel caso di ricircolo in sala e nel caso di ricircolo in UTA. Le differenze di potenza sono molto importanti.

Nel caso di ricircolo in sala la potenza di raffreddamento è pari a , kW, mentre la potenza di post-riscaldamento è pari a , kW. Nel caso invece di ricircolo in UTA la potenza di raffreddamento è pari a , kW, mentre la potenza di postriscaldamento è pari a , kW.

Figura 6 – Foglio di calcolo potenze invernali con ricircolo in sala

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Figura 7 – Foglio di calcolo potenze invernali con ricircolo in UTA

Figura 8 – Foglio di calcolo potenze estive con ricircolo in sala

Figura 9 – Foglio di calcolo potenze estive con ricircolo in UTA

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Figura 10 – Foglio di calcolo potenze estive con ricircolo in UTA con recupero rigenerativo

Tabella 2 – Dati riassuntivi delle potenze installate Questa notevole differenza è ancora più marcata (in termini percentuali e non assoluti) al ridurre della temperatura dell’aria esterna.

La Tabella  riassume i valori di potenza di raffreddamento e di riscaldamento dei due diversi sistemi in tre condizioni diverse dell’aria esterna.

Nel caso di ricircolo in UTA per limitare la differenza di potenze installate è consigliabile prevedere una UTA dotata di recupero rigenerativo. Il recupero rigenerativo è un sistema che prevede di utilizzare in fase estiva la prima batteria per preraffreddare gratuitamente l’aria esterna e cederne poi il calore attraverso la terza batteria della UTA all’aria raffreddata e deumidificata post riscaldandola gratuitamente.

La Figura  riporta la pagina di calcolo della UTA in fase estiva con recupero rigenerativo.

La potenza di raffreddamento

BIBLIOGRAFIA

scende a , kW, mentre quella di post-riscaldamento a , kW; tali valori si avvicinano a quelli calcolati nel caso di ricircolo in sala.

Conclusioni La progettazione e la realizzazione di un impianto aeraulico a servizio di una sala operatoria ISO  spesso non prende in considerazione l’aspetto energetico nella scelta tra soluzione con ricircolo in sala e ricircolo in UTA. Tale impostazione è motivata soprattutto dal fatto che in un impianto a servizio

∙ UNI 11425 (settembre 2011) Impianti di ventilazione e condizionamento a contaminazione controllata (VCCC) per il blocco operatorio. ∙ Decreto Bindi DPR 14.01.1997 D.P.R. 14 gennaio 1997 Approvazione dell’atto di indirizzo e coordinamento alle regioni e alle province autonome di Trento e di Bolzano, in materia di requisiti strutturali, tecnologici e organizzativi minimi per l’esercizio delle attività sanitarie da parte delle strutture pubbliche e private. ∙ ISO 14644 Parte 1: Camere bianche ed ambienti controllati associati; Parte 1: Classificazione della pulizia dell’aria mediante concentrazione particellare. ∙ ISO 14644 Parte 2: Monitoraggio per fornire l’evidenza delle prestazioni della camera bianca relativamente alla pulizia dell’aria in termini di concentrazione particellare. ∙ ISO 14644 Parte 4: Progettazione, costruzione e avviamento.

di una sala chirurgica le priorità sono altre piuttosto che la riduzione del consumo energetico.

Tuttavia questo articolo ha lo scopo di evidenziare come le differenze di potenza installata in fase di funzionamento estivo sono talmente evidenti a favore del ricircolo in sala, da non poter essere trascurato questo fattore in fase di valutazione del progetto. A caduta, infatti, in caso di blocchi operatori di dimensioni importanti, gli effetti sul dimensionamento delle centrali frigorifere, dei circuiti idronici e dei relativi sistemi di pompaggio e degli impianti elettrici di alimentazione potrebbero risultare determinanti.

La soluzione del ricircolo rigenerativo consente, nel caso di soluzione con ricircolo in UTA, di limitare la potenza di raffreddamento dell’aria esterna e di post-riscaldamento della stessa, avvicinando la prestazione di questo sistema a quello con ricircolo in sala.  * Riccardo Antoniazzi, Studio Protecno S.r.l.

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Official Journal of AiCARR â&#x20AC;&#x201C; Italian Association of Air Conditioning, refrigeration, heating and ventilation

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ORIGINAL ARTICLES

Promuovere la sinergia tra i mondi della ricerca, delle aziende e delle professioni Continua la pubblicazione della sezione dedicata ad articoli con contenuti tecnico-scientifici presentati secondo gli standard internazionali, fortemente voluta dal Comitato Scientifico che crede nella sinergia tra mondo della ricerca, mondo delle aziende e mondo della professione: la ricerca mette a disposizione delle aziende e dei professionisti strumenti utili per lo sviluppo delle loro attività e da loro riceve continui stimoli. In questo senso, il Comitato Scientifico ritiene indispensabile che gli articoli presentati in questa sezione siano contemporaneamente caratterizzati da rigore scientifico e utili a tutti i lettori di AiCARR Journal.

In questo numero sono presenti due lavori, uno in lingua italiana e l’altro in lingua inglese.

Il primo contributo è redatto in lingua italiana ed è un interessantissimo contributo su un nuovo concetto, quello di “comunità energetica”, ovvero di sistemi locali a energia quasi zero o addirittura positiva. L’analisi presenta un progetto di ricerca europeo e una attenta disamina del contesto comunitario e nazionale.

Il secondo contributo, in lingua inglese, analizza l’effetto energetico del tetto ventilato. Si tratta di simulazioni numeriche che, a partire dall’accoppiamento dinamico dei software TRNSYS e Comis, determinano le prestazioni energetiche di un tetto ventilato su edificio residenziale, considerando nel dettaglio gli scambi termici dell’intercapedine.

Il Comitato Scientifico ringrazia gli Autori.

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ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 65, n. 6, 42 - 47, 2020

Anna Laura Pisello1,2,*, Cristina Piselli1,2, Benedetta Pioppi1,2

Un nuovo modello per il sistema energetico nazionale ed europeo: le comunità energetiche A new model for the National and European energy system: Energy Communities 1 Dipartimento di Ingegneria, Università degli Studi di Perugia, Perugia, Italia 2CIRIAF – Centro Interuniversitario di Ricerca, Università degli Studi di Perugia, Perugia, Italia

*Corresponding author:

DOI: 10.36164/AiCARRJ.65.06.02

Anna Laura Pisello

Dipartimento di Ingegneria Università degli Studi di Perugia Via Goffredo Duranti 63 06125 Perugia, Italia anna.pisello@unipg.it tel +39 0755 853563

Sommario Il sistema energetico del futuro ambisce ad essere pulito, efficiente, decentralizzato e democratico verso un’economia sostenibile e la neutralità climatica. A questo scopo, le comunità energetiche rappresentano nuove entità tecniche, legali e sociali che coinvolgono la partecipazione dei cittadini al sistema energetico in qualità di prosumer con l’obiettivo principale di fornire benefici ambientali, economici e sociali alla comunità per un benessere condiviso. In seguito alla revisione delle Direttive Europee che favoriscono la produzione di energia rinnovabile, negli ultimi anni si sono sviluppate comunità energetiche in tutta Europa con risultati promettenti. Tuttavia, l’Italia ha solo recentemente gettato le basi concrete per l’implementazione delle comunità energetiche rinnovabili grazie all’approvazione del “Decreto Milleproroghe” e allo sviluppo delle prime comunità energetiche. Pertanto, un aggiornamento in termini di tecnologie e servizi energetici e Linee Guida operative per la progettazione di comunità energetiche risulta strettamente necessario per raggiungere gli obiettivi della auspicata transizione energetica e socio-culturale che ne deriva.

Parole chiave: ▶ Comunità Energetica ▶ Autoconsumo collettivo ▶ Transizione energetica ▶ Consapevolezza sociale ▶ Prosumer

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Abstract The future energy system aims at being green, efficient, decentralized, and democratic towards sustainable economy and climate neutrality. In this view, energy communities are novel legal, technical and social entities that involve citizens’ participation in the energy system as prosumers with the main goal to provide environmental, economic and social benefits for the community rather than profit making. Following the revision of the European Directives that foster renewable energy production, in recent years, energy communities have started developing across Europe achieving promising results. On the other hand, Italy has just recently laid the foundations towards the spread of renewable energy communities thanks to the publication of “Decreto Milleproroghe” and the establishment of the first energy communities. However, further progresses are still needed in terms of energy technologies and services and operational guidelines for the design of energy communities to achieve this key energy and social transition.

Keywords: ▶ Energy community ▶ Collective self-consumption ▶ Energy transition ▶ Societal awareness ▶ Prosumer

ORIGINAL ARTICLE

Anna Laura Pisello, Cristina Piselli, Benedetta Pioppi

Introduzione La transizione energetica verso un futuro decarbonizzato offre la possibilità di mettere in campo nuove politiche, innovative ed efficaci verso un più rapido sviluppo economico e sociale sostenibile (). È un percorso che include la digitalizzazione del settore energetico, l’abbattimento dei costi dell’energia rinnovabile e lo sviluppo di nuovi modelli di generazione distribuita dell’energia. In particolare, con la crescente decentralizzazione della generazione di energia, individui e imprese sono in grado di svolgere un ruolo proattivo nel sistema energetico, consentendo l’emergere di nuovi schemi di gestione delle risorse e conseguenti modelli di business. In tale contesto, un nuovo archetipo per il sistema energetico nazionale ed europeo è alle porte: le comunità energetiche, dove i cittadini producono, gestiscono e condividono energia rinnovabile.

Queste sono introdotte nel Clean Energy for all Europeans Package (), di cui fanno parte le direttive Europee che disciplinano la condivisione di energia da fonti rinnovabili e, in particolare ,definiscono l’autoconsumo collettivo e le comunità energetiche.

Con il termine “comunità energetica” si fa riferimento a un soggetto giuridico che si costituisce, conformemente al diritto nazionale, in maniera aperta e volontaria. È autonomo e controllato da azionisti o membri situati in prossimità dell’impianto di produzione da fonti rinnovabili che appartengono e sono sviluppati dal soggetto giuridico in questione (Figura 1). Gli azionisti o membri sono persone fisiche, piccole e medie imprese (PMI) o autorità locali, comprese amministrazioni comunali, le quali aderiscono alla comunità energetica allo scopo di fornire benefici ambientali, economici e sociali piuttosto che finanziari. Sostanzialmente la comunità energetica può essere istituita tra utenze appartenenti alla stessa rete di bassa tensione, ovvero tutte quelle utenze che fanno capo alla stessa cabina di media/bassa tensione e quindi possono unire specifici “profili d’uso energetico” per loro natura sfasati nel tempo (edifici ad uffici, piccole aziende produttive, edifici residenziali, ecc.). L’autoconsumo collettivo può essere invece istituito solo tra utenti appartenenti allo stesso condominio che producono, immagazzinano e consumano l’energia rinnovabile ().

A livello internazionale, si fa riferimento al lavoro in corso di svolgimento da parte del gruppo che fa capo all’Annex IEA EBC – Annex  – Positive Energy Districts (). La definizione di comunità energetiche può infatti essere assimilata ai PED, ossia ai distretti a energia positiva. Cosa sono quindi i PED? L’Annex  appunto sancisce che il principio dei PED sia quello di creare un’area all’interno del contesto urbano edificato, capace di generare più energia di quanta ne richiede in una modalità agile e flessibile, capace di rispondere alla variazione del mercato energetico dinamico, e non solo quindi producendo più energia della richiesta su base statica annuale. I PED dovrebbero infatti essere in grado di minimizzare l’impatto delle fluttuazioni di domanda e della produzione, offrendo ulteriori possibilità di sincronizzazione dei carichi e di autoconsumo, anche mediante soluzioni di accumulo termico ed elettrico nel breve e lungo periodo, e ottimizzando la flessibilità del sistema attraverso avanzati meccanismi di controllo dei flussi multidirezionali.

L’obiettivo finale risulta sempre il medesimo, ossia fronteggiare il dato inconfutabile che in Europa gli edifici siano responsabili di circa il % del consumo energetico e del % di emissioni di CO(), informazioni che quindi necessitano una pronta azione su più fronti e rispetto ai quali le comunità energetiche potrebbero fornire una soluzione efficace sia in termini di riduzione dell’impronta di carbonio che di resilienza rispetto a mercati fluttuanti ed eventi ambientali “imprevedibili”, oltre che di comfort e sicurezza di approvvigionamento

da rinnovabile. D’altro canto, a livello economico danno luogo a un duplice beneficio: da un lato garantiscono al paese che le adotta una maggior autosufficienza energetica e, dunque, una migliore indipendenza rispetto all’importazione estera. Dall’altro, grazie all’autoproduzione e condivisione interna di energia tra i membri della comunità, riducono gli oneri in bolletta e potenzialmente ricreano un senso di comunità di “pari” con auspicati benefici anche di carattere socio-demografico. L’integrazione delle comunità energetiche nel sistema energetico deve essere quindi effettuata sicuramente in modo economicamente efficiente, tenendo conto dei risparmi reali per il sistema energetico nel suo insieme, a garanzia della fattibilità. Tuttavia, non meno importante è il potenziale beneficio sociale che deriva da queste nuove forme di aggregazione (). Le comunità energetiche infatti assumono una forte valenza sociale in quanto: potenziano il coinvolgimento dell’uomo nel controllo dei processi rilevanti della propria vita, i.e. il consumo e la produzione di energia, garantiscono inclusività senza eccezioni e impattano nel lungo periodo stravolgendo potenzialmente alcuni comportamenti individuali e pratiche sociali. Di conseguenza, la transizione energetica implica anche innovazione e trasformazione sociale tramite il coinvolgimento dei cittadini e la riduzione della povertà energetica: la transizione crea ruoli per nuovi attori.

Il mercato energetico europeo sta vivendo non solo la trasformazione da sistema basato sull’energia fossile e nucleare a sistema basato sull’energia rinnovabile, efficiente e sostenibile, ma anche la trasformazione da mercato centralizzato verso una configurazione granulare, distribuita e resiliente, con milioni di prosumer citizens, ovvero cittadini attivi sul fronte dell’energia ().

Figura 1 – Esempio di comunità energetica con diverse destinazioni d’uso degli edifici Figure 1 – Example of an energy community with different building uses

Contesto europeo Quadro normativo europeo Nella legislazione europea sono riconosciute come comunità energetiche determinate categorie di iniziative energetiche comunitarie, introdotte, come già anticipato, con il Clean Energy for all Europeans Package () nel . La comunità energetica è intesa come uno strumento per organizzare azioni energetiche collettive sulla base di modelli di governance e partecipazione aperta e democratica, al fine di offrire benefici per i membri della comunità locale (). In particolare, due tra le Direttive europee revisionate definiscono le comunità energetiche: la Direttiva //UE (Renewable Energy Directive) () sulle energie rinnovabili che introduce le “comunità di energia rinnovabile”

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ORIGINAL ARTICLE (REC) e la Direttiva //UE (Internal Electricity Market Directive)() sul mercato interno dell’elettricità che introduce le “comunità energetiche dei cittadini” (CEC).

In entrambi i casi, il quadro normativo descrive le comunità energetiche come nuovi tipi di entità giuridiche non commerciali che prevedono la partecipazione aperta e volontaria, senza discriminazioni, e l’aggregazione da parte dei soci che possono essere persone fisiche, enti locali e piccole e medie imprese la cui attività economica primaria non sia il settore energetico. Queste entità, sebbene si impegnino in un’attività economica, hanno come obiettivo principale quello di fornire benefici ambientali, sociali ed economici ai membri della comunità e al territorio su cui questa insiste, piuttosto che dare priorità al profitto finanziario dei gestori (). Le differenze principali tra comunità energetiche di cittadini e comunità di energia rinnovabile sono relative all’ambito geografico e a quello energetico. Le seconde, infatti, richiedono che la generazione e il consumo di energia avvengano nelle immediate vicinanze. Mentre le comunità energetiche di cittadini operano specificamente nel settore dell’energia elettrica e possono coinvolgere anche la generazione da combustibili fossili, le comunità di energia rinnovabile comprendono tutte le forme di energia rinnovabile nei settori dell’elettricità e del riscaldamento e dovrebbero intendersi come energeticamente autonome ().

L’Unione Europea, quindi, riconosce e propone un quadro legislativo favorevole allo sviluppo di comunità di energia rinnovabile e comunità energetiche di cittadini. Per la prima volta è promossa significativamente la partecipazione collettiva dei cittadini al sistema energetico. Il recepimento del Clean Energy Package a livello nazionale in ciascuno Stato Membro è quindi essenziale per il proficuo sviluppo delle comunità energetiche, così come l’adeguato supporto tecnico-operativo da parte delle amministrazioni locali.

Casi virtuosi in Europa Progetti riguardanti le comunità energetiche esistono in diverse forme in tutta Europa. I più comuni sono quelli che coinvolgono la generazione di energia rinnovabile. Si stima che, nella transizione verso un’energia più pulita e sostenibile prevista entro il , le comunità energetiche potrebbero possedere circa il % e il % rispettivamente

BOX 1 ZERO-PLUS Il progetto ZERO-PLUS (16), acronimo di “Achieving near Zero and Positive Energy Settlements in Europe using Advanced Energy Technology” (cioè “Realizzare quartieri ad energia quasizero e positiva in Europa usando tecnologie energetiche avanzate”) può considerarsi un precursore del modello di comunità energetica (i.e. “settlement”). Questo progetto, infatti, iniziato nel 2015 e in via di conclusione, si è posto l’obiettivo di sviluppare un sistema modulare, integrato e soprattutto con un buon rapporto costo-efficacia per insediamenti ad energia netta zero in quattro paesi europei. A questo scopo, il sistema è stato realizzato e testato in quattro casi pilota in Europa (Italia, Francia, Inghilterra e Cipro), nei quali, dove possibile, sono stati installati sistemi di generazione e gestione dell’energia comunitari e strategie di mitigazione dell’isola di calore urbano a scala di quartiere (17-19), con un conseguente incremento dei benefici in termini di fabbisogno energetico ed impatto ambientale. In alcuni casi, in Italia in particolare, sono state riscontrate diverse barriere di tipo tecnico e politico-normativo nei confronti dell’implementazione di questo approccio a scala più estesa. Fino a tempi recentissimi infatti non vi era la possibilità di implementare alcuna condivisione energetica fra edifici residenziali monofamiliari non legati da specifiche entità giuridiche come quelle condominiali. Di fatto quindi le comunità di autoconsumo collettivo e quelle di produzione di energia pulita erano confinate alla gestione degli usi energetici “comuni” dei condomini.

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AiCARR Journal / Vol 65, n. 6, 42 - 47, 2020 del potenziale eolico e solare installati (). Infatti, anche se autonome, le comunità energetiche rimangono collegate al sistema energetico, prevedendo comunque eventuali eccezioni per aree isolate come le isole o aree remote. Per quanto riguarda i modelli organizzativi e le forme giuridiche c’è grande eterogeneità. In questo ambito, la tipologia più diffusa è quella delle cooperative energetiche. Queste sono state costituite con l’introduzione dei regimi di sostegno alle energie rinnovabili (sono infatti popolari soprattutto nei paesi in cui quest’ultime sono relativamente avanzate) e avvantaggiano principalmente i propri membri, in linea con lo scopo principale della comunità energetica ().

In termini di diffusione, il maggior numero di comunità energetiche si è inizialmente sviluppato nei paesi europei con una tradizione di proprietà comunitaria e imprese sociali, quali, in ordine crescente, Paesi Bassi, Danimarca e Germania () (Figura 2). Per esempio, la cooperativa energetica Bioenergiedorf (villaggio bioenergetico) a Jühnde in Germania (), nata nel , è stato il primo villaggio a essere autosufficiente in termini di energia termica ed elettrica, capace di produrre energia rinnovabile da biomasse con la partecipazione degli stessi consumatori. Un altro esempio è il quartiere residenziale Schoonschip ad Amsterdam, tra i più sostenibili in Europa, in cui ogni abitazione è attrezzata con impianti energetici a pompa di calore intelligente e sistemi di produzione di energia rinnovabile, quali pannelli fotovoltaici e collettori solari, affiancati da batterie di accumulo elettrico e sistemi di accumulo termico. Ogni abitazione è collegata alla microgrid interna della comunità che è controllata tramite una piattaforma intelligente, in grado di gestire lo scambio di energia locale e le attività amministrative, e ha un unico punto di collegamento e scambio con la rete centrale (). La Comunità Luče in Slovenia, nata grazie al progetto europeo COMPILE finanziato nell’ambito del programma Horizon  (), rappresenta invece un caso di rete rurale servita da molteplici sistemi di produzione di energia rinnovabile, quali pannelli fotovoltaici, turbine eoliche, generatori di calore a biomasse e colonnine per la ricarica dei veicoli elettrici, in cui gli edifici hanno diverse destinazioni d’uso. In questo contesto, la presenza della rete comunitaria permette di ottimizzare il bilancio tra domanda e offerta di energia pulita grazie alla maggiore flessibilità dei diversi sistemi di

BOX 2 NRGpeers Il progetto NRG2peers (20), acronimo di “Towards a new generation of EU peer-to-peer Energy Communities facilitated by a gamified platform and empowered by user-centred energy trading mechanisms and business models” (cioè “Verso una nuova generazione di comunità energetiche tra pari nell’UE agevolate da una piattaforma ludica e potenziate da meccanismi di scambio di energia e modelli di business incentrati sull’utente”), appena iniziato, ha proprio lo scopo di favorire la diffusione del modello di comunità energetica in Europa a partire da casi virtuosi esistenti “innovatori” per poi guidare la transizione energetica e l’adozione di questi modelli anche nei paesi cosiddetti “ritardatari”. Il progetto coinvolge a tale scopo nove casi pilota, tra “innovatori” e pionieri delle comunità energetiche (Early Adopters), altri che le hanno adottate in una fase successiva (Early Majority) e i “ritardatari” (Late Majority and Laggards) fra cui, per le ragioni di cui sopra, si inseriscono per ora i casi italiani, gestiti dall’Università degli Studi di Perugia, dall’azienda EValTech (R&D Elettrica Valeri SRL), dal Politecnico di Milano e dal Comune di Milano. Le comunità energetiche innovatrici e trainanti coinvolte nel progetto si trovano invece nei Paesi Bassi. L’obiettivo del progetto sarà perseguito attraverso la creazione di uno sportello informativo e di supporto a livello centrale europeo, e di una piattaforma gamificata a supporto delle comunità energetiche residenziali incentrate sull’utente finale. Si punta quindi alla realizzabilità finanziaria, legale e tecnica in tempi brevi, al fine di sostenerne l’adozione e la replica in tutta Europa.

Anna Laura Pisello, Cristina Piselli, Benedetta Pioppi produzione e degli utenti finali, i.e. prosumer, con necessità energetiche diversificate e asincrone. Come in quest’ultimo caso, il programma di finanziamento dell’Unione Europea ha agito da forte facilitatore a sostegno della comunità energetica in fieri, così come costituisce ancora un necessario supporto alle numerose azioni in corso per l’implementazione delle comunità energetiche europee e, di conseguenza, della generazione e gestione di energia sostenibile in tutti i Paesi Membri. In quest’ambito, si riportano due approfondimenti a progetti di ricerca, innovazione e coordinamento finanziati nell’ambito del programma Horizon  che presentano gli stessi obiettivi sostanziali: ZERO-PLUS e NRGpeers, analizzati rispettivamente nei Box  e .

Figura 2 – Comunità energetiche attive in Europa (fonte: ()) Figure 2 – Active Energy Communities in Europe (source: (10))

Contesto italiano Quadro normativo italiano Il Decreto “Milleproroghe”, D.L. del  dicembre , n.  (), pubblicato in Gazzetta Ufficiale il  febbraio  ed entrato in vigore il  marzo , ha gettato le basi in Italia per la creazione di comunità energetiche rinnovabili. Fino a quel momento la normativa italiana prevedeva la possibilità di produrre e autoconsumare energia, ma solo nell’ottica :, cioè del produttore come unico consumatore ().

Ovvero, nel caso in cui il proprietario di un appartamento all’interno di un condominio avesse installato un impianto fotovoltaico sul tetto, questo sarebbe stato l’unico a poter usufruire dell’energia prodotta da tale impianto, che non avrebbe potuto quindi servire, nel caso di eccedenza, le utenze vicine, ovvero gli altri appartamenti anche se situati nel medesimo condominio. Allo stesso modo, il surplus energetico di un impianto fotovoltaico installato sulla copertura di un’azienda poteva essere immesso in rete, ma non sfruttato ad esempio per coprire in toto o in parte il fabbisogno energetico di un’azienda limitrofa (, ). Nonostante la pluralità di meccanismi volti a incentivare le fonti di energia rinnovabile (FER) elettriche come il fotovoltaico, il geotermico, l’eolico, ecc., che hanno portato ad un aumento della produzione da fonti rinnovabili tale da coprire circa il % della produzione nazionale negli anni - (), la presenza di tale vincolo ha rallentato quindi lo sviluppo del potenziale dell’autoconsumo.

Tale limite è stato superato con il Decreto “Milleproroghe”, coordinato con la Legge di conversione del  febbraio , n. . Tale strumento normativo ha di fatto attuato quanto stabilito dalla Direttiva Europea //UE agli artt.  e  () e ha fornito linfa vitale alla condivisione dell’energia prodotta da un impianto tra più utenti, secondo due meccanismi: l’autoconsumo collettivo e le comunità energetiche.

Nel dettaglio, l’art.-bis del D.L. / coordinato con la L. / () delinea la strada verso la generazione distribuita da fonti rinnovabili,

ORIGINAL ARTICLE cioè stabilisce le modalità e le condizioni per attivare l’autoconsumo collettivo e/o realizzare comunità energetiche, in termini di dimensione degli impianti, modello produttori-consumatori in termini giuridici, disposizioni in merito al trattamento dell’energia prodotta e meccanismi tariffari. Inizialmente viene precisato che gli autoconsumatori di energia rinnovabile che agiscono collettivamente sono soggetti che devono trovarsi nello stesso edificio o condominio e che soggetti diversi dai nuclei familiari possono associarsi solo nel caso in cui le attività predette non costituiscano l’attività commerciale o professionale principale. Nel caso delle comunità energetiche invece, i soggetti costituenti possono essere persone fisiche, PMI, enti territoriali o autorità locali, comprese le amministrazioni comunali, ma allo stesso modo la partecipazione alla comunità di energia rinnovabile non può costituire l’attività commerciale e industriale principale per gli utenti che ne beneficiano. Viene rimarcato il concetto di adesione all’una o all’altra forma su base volontaria e chiarito che i soggetti partecipanti alle iniziative di autoconsumo collettivo e comunità energetica, producono energia destinata al proprio consumo con impianti alimentati da fonti rinnovabili di potenza complessiva non superiore a  kW, entrati in esercizio dopo il  marzo  ed entro sessanta giorni successivi alla data di entrata in vigore del provvedimento di recepimento della direttiva //UE, e quindi trattasi di nuovi impianti. A tal proposito, l’art. della direttiva //UE fissa la scadenza di recepimento della direttiva al  giugno  (), con conseguente messa in esercizio degli impianti entro agosto . L’art.bis specifica inoltre il trattamento dell’energia prodotta e condivisa come segue: (i) l’energia prodotta può essere condivisa solo utilizzando la rete di distribuzione esistente; (ii) l’energia condivisa è pari al minimo, in ciascun periodo orario, tra l’energia elettrica prodotta e immessa in rete dagli impianti a fonti rinnovabili e l’energia elettrica prelevata dai clienti finali associati; (iii) l’energia è condivisa per l’autoconsumo istantaneo anche attraverso sistemi di accumulo realizzati nei pressi degli edifici/condomini. Vengono inoltre chiariti anche i diritti e doveri dei clienti finali associati in una delle due configurazioni, i quali regolano i rapporti tra loro tramite contratto di diritto privato che individua un soggetto delegato in qualità di responsabile del riparto dell’energia condivisa. Tale soggetto potrebbe essere un consulente esterno o l’amministratore di condominio al quale i clienti demandano la gestione delle partite di pagamento e di incasso verso i venditori e il gestore dei servizi energetici (GSE). Infatti, il GSE avrà un ruolo importante nell’accesso alle forme di incentivazione, previste per favorire e incentivare le configurazioni di autoconsumo e comunità energetiche. Un ruolo chiave è assunto anche dall’Autorità di regolazione per energia reti e ambiente (ARERA), la quale con la Delibera //R/eel del  agosto  ha stabilito i requisiti per l’accesso agli incentivi e i modelli di calcolo per determinare i corrispettivi che dovranno essere erogati dal GSE agli autoconsumatori che agiscono collettivamente e ai membri delle comunità energetiche.

Infine, con il D.M. del  settembre  il MiSe ha indicato le caratteristiche dell’incentivo, ovvero è stato definito il contributo tariffario, in funzione delle componenti di trasmissione e distribuzione dell’energia condivisa, tenendo quindi conto delle perdite (). Gli incentivi proposti prevedono  euro per ogni MWh di energia condivisa nel caso di autoconsumo collettivo e  euro per le comunità energetiche rinnovabili. Tali incentivi vengono riconosciuti per un periodo pari a  anni e non sono cumulabili con quelli previsti dal decreto FER del  luglio  sull’incentivazione dell’energia elettrica prodotta dagli impianti eolici on shore, solari fotovoltaici, idroelettrici e a gas residuati dei processi di depurazione (), mentre potranno essere cumulati con i bonus fiscali nei limiti previsti dalla legge.

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ORIGINAL ARTICLE Le comunità energetiche in Italia Lo scenario attuale della generazione distribuita italiana conta  progetti, realizzati e/o in fase di realizzazione, tra comunità energetiche ed interventi di autoconsumo collettivo: esempi virtuosi che fungono da apripista verso la condivisione e autoproduzione di energia da fonti rinnovabili in Italia. Tra questi, di particolare rilievo è il progetto di comunità energetica Primiero-Vanoi. Il progetto è promosso dall’ACSM (Azienda consorziale servizi municipalizzati) S.p.A., società impegnata nella produzione di energia verde e nella gestione della filiera energetica locale, ed è stato selezionato da RSE (Ricerca Sistema Energetico) S.p.A. per approfondire le modalità e i vantaggi di questi nuovi archetipi di produzione e consumo energetico. La comunità energetica prevede la partecipazione di cittadini e autorità comunali per un numero totale di . utenze elettriche e . utenze termiche. Questa rappresenta una comunità energetica al %, in quanto la produzione di energia da fonti rinnovabili, pari a circa  GWh, è sufficiente a coprire il fabbisogno del territorio che ammonta annualmente a  GWh e a generare un surplus energetico importante che comporta il risparmio di . tonnellate di CO emessa in atmosfera e della combustione di . tonnellate di petrolio. Il panorama degli impianti presenti nel territorio è vasto e include ben (i)  impianti idroelettrici per una potenza complessiva installata pari a circa  MW; (ii)  impianti di teleriscaldamento a biomassa legnosa con potenza termica complessiva pari a  MW ed elettrica da cogenerazione di  MW associati ad accumulatori termici per una potenza complessiva di , MW che consentono una produzione annua di circa  GWh di energia termica e  GWh di energia elettrica da cogenerazione; (iii) circa  impianti fotovoltaici con potenza complessiva installata di oltre  MW e un impianto di teleriscaldamento a biomassa per edifici pubblici. Il progetto, oltre a sottolineare i benefici di questi nuovi meccanismi di produzione e gestione dell’energia pulita, è anche un esempio di innovazione tecnologica grazie all’implementazione di un sistema di telecontrollo a fibra ottica che consente la gestione degli impianti e delle reti presenti sul territorio e la realizzazione di una rete di ricarica elettrica a servizio di veicoli pubblici elettrici.

Altro esempio di innovazione tecnologica è il progetto della Comunità energetica di Roseto Valfortore in Puglia, il quale prevede la sinergia tra produzione da fonti rinnovabili e prodotti innovativi come smartmeter, nanogrid e servizi powercloud specificamente progettati e realizzati per la comunità energetica stessa. Il progetto, finanziato da pubblici, privati ed equity crowdfunding, mira ad aumentare la quota di energia rinnovabile prodotta/consumata fino a raggiungere il % in  anni attraverso quattro fasi, di cui la prima, già in atto, prevede l’installazione di pannelli fotovoltaici da parte di ogni soggetto della comunità. L’ambizioso progetto prevede inoltre la realizzazione di un parco eolico da  MW per la produzione di . MWh annui e l’installazione di nanogrid e sistemi di accumulo per destinare il surplus prodotto alla vendita al di fuori della comunità.

CONCLUSIONI La transizione energetica verso forme di energia pulita e verso l’abbattimento delle emissioni nette di gas a effetto serra non può essere raggiunta solo attraverso i mercati e lo sviluppo di tecnologie sempre più avanziate. Infatti, la transizione energetica implica innanzitutto una trasformazione sociale in cui i cittadini hanno un ruolo chiave (). Il cittadino deve essere parte integrante e protagonista in questa partita grazie alla consapevolezza del proprio ruolo. A questo scopo, caratteristiche distintive di innovazione e

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AiCARR Journal / Vol 65, n. 6, 42 - 47, 2020 Il progetto GECO – Green Energy Community, in fase di sviluppo, punta a creare la prima comunità energetica rinnovabile di cittadini ed imprese in Emilia Romagna. Il progetto coinvolge un’area residenziale con circa . abitanti, un’area commerciale di circa . m e un’area industriale di  milione di m, dove verranno installati impianti per la produzione di energia da fonti rinnovabili, quali: • Biogas da  kW (entro il ), il quale produrrà . kWh/anno di energia elettrica; • Biogas da  kW (entro il ), il quale produrrà . kWh/anno di energia termica; • Fotovoltaico da . kW (entro il ) per produrre .. kWh/anno di energia elettrica; • Fotovoltaico da . kW (entro il ) per produrre .. kWh/anno di energia elettrica, con un risparmio di  MWh/anno di energia, evitando l’immissione in atmosfera di . tonnellate di CO/anno.

La comunità energetica sarà realizzata in maniera virtuale, ovvero utilizzando la rete esistente e applicando la blockchain per registrare l’autoconsumo di energia elettrica. Il progetto prevede inoltre lo sviluppo di una piattaforma per l’analisi dei flussi energetici grazie alla quale garantire flessibilità energetica all’interno della comunità ed introdurre lo sviluppo di strumenti innovativi per coinvolgere gli stakeholder del territorio nella comunità energetica.

Per quanto riguarda l’autoconsumo collettivo, esempio degno di nota è quello del campus H-Farm, incubatore di idee e innovazione per startupper, imprenditori, professionisti e studenti. Complessivamente il campus ospita  impianti fotovoltaici da  kW l’uno e  sistemi di accumulo per una potenza complessiva di circa  kWh, riuscendo a coprire circa l’% del fabbisogno energetico. Gli impianti, interconnessi tra loro, vengono costantemente monitorati tramite una piattaforma di controllo e ottimizzati di conseguenza. L’obiettivo futuro è quello di ottimizzare la capacità di autoconsumo del %, migliorare le prestazioni dei sistemi di stoccaggio e sensibilizzare gli utenti a questo nuovo modello di gestione dell’energia.

Altro esempio lodevole di autoconsumo collettivo è il progetto NzeB: Nearly Zero Energy Building Social Housing a Prato, in Toscana. Il complesso residenziale, nato nel , è frutto di una progettazione bioclimatica volta a realizzare un complesso urbano ad elevata efficienza energetica.

Il complesso comprende una trentina di alloggi, un centro civico e una piazza, e combina una serie di interventi di efficientamento energetico attivi e passivi, fra cui a esempio ,cappotto termico e uso di materiali a elevato albedo per le coperture. Le soluzioni impiantistiche implementate impegnano al massimo le energie rinnovabili garantendo un soddisfacimento del fabbisogno di energia termica del % e del fabbisogno elettrico del %, al fine di minimizzare i costi energetici nell’ottica del risparmio energetico e dellla sostenibilità ambientale.

Nonostante siano presenti alcuni esempi capofila di autoconsumo collettivo e comunità energetiche in Italia, vi sono ancora una serie di barriere normative e culturali da abbattere di seguito analizzate.

transizione sociale delle comunità energetiche sono la capacità di combinare l’interesse reciproco e quello pubblico e la possibilità di rendere le energie rinnovabili decentralizzate un “bene comune” per il quale le diverse parti interessate cooperano (). Di conseguenza, il potenziale di innovazione sociale delle comunità energetiche risiede anche nella capacità di coinvolgere i consumatori indipendentemente dal loro reddito e dallo status sociale, assicurando che i benefici ottenuti siano condivisi anche con coloro che non possono partecipare alla generazione degli stessi. Se opportunamente

ORIGINAL ARTICLE

Anna Laura Pisello, Cristina Piselli, Benedetta Pioppi progettate, le comunità energetiche consentiranno la riduzione della povertà energetica, grazie alla riduzione della spesa energetica ed alla maggiore resilienza dello schema, abbattendo le barriere che impediscono ai consumatori più vulnerabili di partecipare alla generazione distribuita e alle comunità ().

In Italia, il Decreto “Milleproroghe” ha dato finalmente la possibilità a tutti i cittadini di agire come prosumer, ovvero esercitare collettivamente il diritto di produrre, immagazzinare, consumare, scambiare e vendere l’energia auto-prodotta, con l’obiettivo di contribuire ai benefici ambientali, economici e sociali per la propria comunità (). Questo, però, rappresenta solo il primo passo — condizione necessaria ma non sufficiente— verso la transizione energetica e sociale delle comunità energetiche.

Un altro passo fondamentale risiede nella necessità di formare nuove figure professionali coinvolte nei processi di progettazione e gestione dell’ambiente costruito, aggiornate con questi nuovi

modelli di comunità e città intelligente, resiliente e sostenibile. A questo scopo, risulta necessario lo sviluppo di Linee Guida tecnicooperative di dettaglio per la progettazione efficiente ed efficace delle comunità energetiche, sia dall’ottica del cittadino-prosumer, che da quella dell’ente autorizzante, che per i professionisti competenti.

Ultima ma non meno importante, è la necessità di supporto logistico da parte dei fornitori di tecnologie a servizio delle comunità energetiche. Attualmente, manca infatti un’adeguata ed aggiornata competenza circa le tecnologie e servizi indispensabili per assicurarne il corretto funzionamento, come per esempio si auspica la diffusione di meccanismi più flessibili di contabilizzazione dell’energia che, ad oggi, sono finalizzati allo scambio sul posto. Risulta quindi necessario che essi vengano al più presto convertiti per favorire la contabilizzazione immediata, in tempo reale e di facile comprensione per i consumatori/prosumer.

CONFLITTO DI INTERESSI Nell’articolo presentato non sussistono conflitti di interesse di ordine economico o di altro tipo.

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ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 65, n. 6, 48 - 54, 2020

Marco Noro1*, Filippo Busato2

Annual thermal performance of ventilated roofs in different climates: an energy analysis Prestazioni termiche annuali di tetti ventilati in climi diversi: un’analisi energetica 1 Department of Management and Engineering, University of Padova, Vicenza, Italy 2 Università Mercatorum, Roma, Italy

*Corresponding author:

DOI: 10.36165/AiCARRJ.65.06.03

Marco Noro

Department of Management and Engineering University of Padova Stradella S. Nicola 3 36100 Vicenza, Italy marco.noro@unipd.it tel +39 0444 998704

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Abstract

Sommario

According to the increasing desire and necessity to use all the available indoor spaces, the attics are more and more used as living spaces in buildings. In regions with high level of solar radiation such as Mediterranean countries, the roofs receive large amounts of solar radiation during the summer, and their superficial temperature can reach values between  and  °C causing unacceptable indoor conditions. As a matter of fact, ventilated roofs have gained more and more interest in recent years due to the possibility to reduce the cooling load and the energy needs of buildings.

The paper reports on the effect of ventilated roofs, comparing the annual energy performances of a typical residential building with a ventilated roof with one with a traditional no-ventilated roof. The simulations are carried out by Trnsys coupled to Comis, a multi-zone air infiltration, ventilation and contaminant transport simulation program. The two software are used in a parallel operation strategy to simulate the ventilated roof building in different climates, in order to analyze the energy effectiveness of the different solutions varying the slope of the roof, the thickness of the air layer, the orientation and the thermal insulation level of the building. The results are discussed in terms of cooling and heating energy needs of the reference building.

Keywords: ▶ Ventilated roof ▶ Cooling load ▶ Energy saving ▶ Mediterranean climate

I sottotetti sono spazi sempre più utilizzati negli edifici di tipo residenziale. Nelle regioni con elevati livelli di insolazione come i paesi dell’area mediterranea i tetti ricevono grandi quantità di energia solare durante la stagione estiva, portando la loro temperatura fino a valori attorno ai  °C. Ciò comporta condizioni di comfort non accettabili negli ambienti sottostanti. I tetti ventilati rappresentano una soluzione che sta acquisendo sempre maggior interesse negli ultimi anni perché consentono una riduzione dei carichi di raffrescamento dell’edificio.

L’articolo riporta uno studio riguardante l’effetto dell’utilizzo di un tetto ventilato in un edificio di riferimento a confronto con un tetto tradizionale non ventilato. Le simulazioni dinamiche sono realizzate mediante l’accoppiamento di Trnsys con Comis, un software che consente di simulare in maniera dinamica i fenomeni di infiltrazione, ventilazione e trasporto di contaminanti in aria tra zone termiche adiacenti. I due software sono utilizzati in parallelo al fine di simulare il funzionamento di un edificio con tetto ventilato in diversi climi, con lo scopo di valutare le prestazioni energetiche annuali al variare dell’inclinazione della falda, dello spessore dello strato d’aria, dell’orientamento e del livello di isolamento dell’edificio. I risultati vengono presentati e discussi in termini di fabbisogni termici per il riscaldamento e il raffrescamento dell’edificio di riferimento.

Parole chiave: ▶ Tetto ventilato ▶ Carico termico di raffrescamento ▶ Risparmio energetico ▶ Clima Mediterraneo

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Marco Noro, Filippo Busato

Introduction The European Directive //UE promotes the improvement of energy performances of buildings considering local climate conditions and costs, and outlines the common general picture for buildings energy performance calculation. By the end of , only “nearly zeroenergy” buildings will be allowed to be built, that is buildings having a very high energy performance and with the very low amount of energy required covered to a very significant extent by energy from renewable sources.

Both public administrations and scientific communities across the world have identified the potential and need for energy efficiency in the buildings, and initiated significant efforts in this direction during the last years. Both active strategies (improvements to heating, ventilation and air conditioning systems, electrical lighting, smart control and monitoring systems, etc.) and passive strategies (improvements to building envelope elements) can enhance buildings energy efficiency. The latter have seen a renewed interest in more recent period due to the increasing pressure of energy crisis, energy cost and environment pollution.

Several studies were carried out on improvements in the building envelope and their impact on building energy utilization. Sadineni et al. [] made an exhaustive technical review of different types of energy efficient walls such as Trombe walls, ventilated walls, and glazed walls. Performance of different fenestration technologies including aerogel, vacuum glazing and frames were also presented, and advances in energy efficient roofs were discussed. More recently, the same topic was tackled by Amirifard et al. []: they concluded that despite the passive techniques feature good performance in decreasing energy consumption, implementing the most effective combination of these passive technologies, with respect to the characteristics of the buildings, remains a big challenge for building designers/managers.

In [], a design of systems that use novel configurations of existing system components in order to demonstrate their ability to improve the performance of heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems was presented. Yang et al. [] presented a review of thermal comfort research and issues pertinent to energy conservation in buildings. The objective was to better understand how thermal comfort is related to and affects the broader energy and environmental issues involving social-economic, fuel mix and climate change. Moreover, Cuce and Riffat [] presented a comprehensive review of the latest developments in glazing technologies, and currently available high performance glazing products and technologies were analyzed in detail with application examples. As a specific case for Jordan, an assessment study for the present Jordanian building codes that directly affect the efficiency of the passive building design has been conducted in residential sector [], revealing significant influences of some main variables (orientation of building, dimension of setback and size of window) on the thermal performance of buildings. Furthermore, the Authors analyzed in the past the energy impact of buildings’ insulation materials in Italy: the analysis was developed from both the energy (taking into account both the savings in the annual climatization and the energy consumed to produce them, Life Cycle Assessment, LCA) and the economic point of view (Life Cycle Cost, LCC) []. More recently, Tushar et al. [] investigated the factors for the selection of appropriate thermal insulations to reduce the excessive electricity consumption and greenhouse gas emissions for heating and cooling of residential buildings situated in different Australian climatic conditions.

In Europe, thermal building regulations were traditionally developed

ORIGINAL ARTICLE with the aim of reducing the energy needs for winter air conditioning; this often had the drawback of the “over insulation” of buildings that could reduce the effectiveness of traditional passive strategies (thermal mass, air ventilation), creating adverse effects on indoor thermal comfort and making consequently very expensive the cooling of the building [] [].

Roofs are a critical part of the building envelopes both from the construction point of view (they are highly susceptible to solar radiation and other environmental changes) and from the energy point of view (they account for large amounts of heat gains/losses). A solution to mitigate the use of air conditioning plants is the reduction of heat fluxes through the building roof utilizing techniques that reduce the cooling load. These include a compact cellular roof layout with minimum solar exposure, domed and vaulted roofs, naturally or mechanically ventilated roofs, micro ventilated roofs, high roofs and double roofs []. Other methods are white-washed external roof surfaces, or new cool materials to reduce solar absorptivity called cool roofs: these have high solar reflectance in the solar radiation wavelength range and high emissivity in the near infrared range []. Finally, roofs covered with vegetation to provide humidity and shade (green roof) [][], and usage of high thermal capacity materials such as concrete to minimize peak load demand ([], []) are other interesting techniques.

In this study we concentrate on the benefits that ventilated roof can give with respect to a traditional no-ventilated roof, by means of a coupled Trnsys-Comis transient simulation model []. Ventilated roofs have the same structure of traditional pitched roofs (Figure ).

In this study, we suppose they are made by terracotta coverings (i.e. concave brick tiles) over a structure of wooden rafters fixed by riveting to a bearing structure (sheathing, thermal insulation, concrete fool), allowing forming air ducts with  cm thickness under the roof tiles. The air flow into the duct is obtained by a continuous opening along the eaves course (inlet) and along the ridge one (outlet), protected by shutters to prevent small animals and dirt to entry the channels. A tilt angle of ° is fixed.

Figure 1 – Scheme of the ventilated roof (www.energyauditingblog. com) Figura 1 – Schema del tetto ventilato (www.energyauditingblog.com)

The ventilation of the roof may be created by natural (that is generated by difference of temperatures) or forced (generated by mechanical apparatus, i.e. blowers) convection. Here we suppose natural convection (buoyancy effect).

Several studies report that pitched ventilated roofs, in summer period, can achieve an interesting energy saving (in the order of ten per cent) compared to a traditional roof. In [], a series of tests on advanced ventilated roof components were carried out in full-scale dimensions and under real weather conditions, revealing a better thermal performance of the ventilated roof during daytime and on

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ORIGINAL ARTICLE a daily basis compared to a conventional structure. D’Orazio et al. [] presented the results of an experimental study aimed at analyzing the effects of roof tile permeability on the thermal performances of ventilation ducts. A computational fluid dynamic software was used in [] with the aim of acquiring a better knowledge of the thermo-fluid dynamic behavior of the air within the ventilated roof (characterized by a different placement of thermal layer insulation respect to the air gap). The results of the study showed that the ventilation of roofs can reduce significantly the heat fluxes (up to %) during summer season. Furthermore, Ciampi et al. [] presented the case of roofs with small-sized-thickness duct in which the air flow was laminar (microventilation). They obtained an energy saving even exceeding % by using ventilated roofs in summer, compared to the same non-ventilated structure. More recently, Bottarelli et al. presented an analysis of an innovative tile covering for ventilated pitched roofs, both from theoretical [] and experimental [] point of view.

The study of the ventilated structures is a very complex procedure that requires a detailed knowledge of the air flow rate and its thermodynamic properties, thermo-physical properties of materials, the values of convective coefficients, the intensity of solar radiation, the outdoor air properties (temperature and humidity), velocity and wind direction. The aim of this work (by the use of Trnsys coupled to Comis in a parallel operation strategy) is to investigate the thermal performance of a ventilated roof for a typical residential building in function of the slope of the roof, the thickness of the air layer, the resort, the orientation and the thermal insulation level of the building.

METHODS Description of the building for the case study In order to implement an easily comprehensible theoretical analysis, the building considered is a parallelepiped detached house, two floors (ground floor and attic) with the dimension of  m x  m x . m (Figure ).

The building is divided in four thermal zones, two per floor. U-values for opaque and transparent surfaces are reported in Table ; they satisfy the Italian limits for the F zone by the Decree of the President n. / (the colder one with more than  heating degree days).

Each floor has a surface of  m (net of internal walls and stairs); windows surface is fixed according to compulsory standards (/ and / of floor surface for the attic and the ground floor respectively).

Windows are double glazes -- mm filled with argon, solar factor .. To simulate mobile shielding it is supposed an annual average external shading factor equal to . (due to rolling shutter) and

Figure 2 – Schematic view of the simulated building Figura 2 – Vista schematica dell’edificio simulato

50

#65

AiCARR Journal / Vol 65, n. 6, 48 - 54, 2020 Table 1 – U-values for the opaque and transparent surfaces with respect to the Italian limits for the F zone by the Decree of the President n. / Tabella 1 – Valori di trasmittanza termica per le superfici opache e trasparenti rispetto ai limiti per la zona F del D.P.R. n. 412/93 Element

U-value (W m K) Model

F zone

External wall

.

.

Ground floor

.

.

Roof

.

.

Window

.

.

Window (with frame)

.



a variable internal shading factor (by curtains) equal to .; the latter is considered only in the period May-September with solar radiation on the window greater than  W m. Natural air infiltration is set at . vol h, internal heat gain to  W per thermal zone, and indoor air set point temperature is fixed at  °C and  °C respectively during heating and cooling season (relative humidity % and % respectively).

Modelling of heat and air transfer The ventilated roof is simulated both in Trnsys and Comis by defining three thermal zones, two simulating the cavities on the South and North pitches (CAV_SOUTH and CAV_NORTH), and one simulating the ridge (RIDGE). The air enters the cavities in the eaves lines and goes out by the ridge. Each cavity is simulated by two layers, one made of the terracotta coverings facing the atmosphere (ONLY_ COVER in Table  as an example for the Southern pitch), and the other made of all the other materials.

Table 2 – Layers constituting the cavity on the South-facing pitch Tabella 2 – Strati costituenti la cavità nella falda sud CAV_SOUTH (Volume . m) Wall type

Area (m) Trnsys category

PITCH_SOUTH

. Adjacent to zone  Slope ° facing the South

INT_WALL

. External

East

INT_WALL

. External

West

ONLY_COVER

. External

Slope ° facing the South

BEARING_WALL

.

Orientation

Adjacent to RIDGE

For example, the South cavity is made by the PITCH_SOUTH wall (made of  cm of internal plaster,  cm of cement floor,  cm of cement screed,  cm of cement gradient screed,  cm of polystyrene,  mm sheathing) adjacent to the thermal zone  (attic), and by the ONLY_ COVER wall adjacent to the atmosphere. The two small vertical walls (INT_WALL) facing the East and the West determine the dimension of the cavity ( cm thickness, . m width and . m length of the ridge). The BEARING_WALL is a fictitious wall that couples the cavity to the ridge. The latter is modelled as a rectangular section ( cm x  cm) thermal zone with length equal to the ridge, and a further horizontal wall made of an internal steel layer plus an external terracotta covering.

To simulate the ventilation in the cavities, three new inputs (to Trnbuild) are defined: they are the external air infiltration rates in input to the cavities thermal zones, calculated by Comis. Similarly,

ORIGINAL ARTICLE

Marco Noro, Filippo Busato the coupling air flows between the different thermal zones in input to Trnbuild are calculated by Comis.

In Comis, the same three thermal zones (CAV_SOUTH, CAV_NORTH and RIDGE) are defined. Furthermore, four façades (one per each opening) are defined with different values for the pressure coefficient, and connections between the openings are defined too.

Once the Comis model has run, a.cif file is generated in Simulation Studio. Such a file is pointed by type  in the Trnsys model; this type has in input the air temperature and humidity, wind velocity and direction, and the temperature of the CAV_SOUTH, CAV_NORTH and RIDGE thermal zones. In each time step of the simulation, type  gives in output the air infiltration values for the three zones (in vol h) and the four coupling values (in kg h). In order to increase robustness of the model and to improve convergence during the dynamic simulation, type  in the Trnsys model is used to pass in input to Comis the air temperatures of the three thermal zones constituting the ventilated roof of the previous time step (Figure ).

where Gr is the Grashof number, Pr is the Prandtl number, θ is the cavity slope angle, ρ the air density, ν the air cinematic viscosity, L the cavity length, ∆pw is the pressure difference in the openings of cavity due to the wind (only differences giving an upward flow are considered). Gr and Pr are calculated using air thermophysical properties (viscosity, density and specific heat) at the mean temperature between inlet and outlet of the cavity. b) Natural-forced convection with turbulent flow The relation developed by Gnielinski [] is used (Equation ): Nu =

(f / 8)(Re− 1000)Pr 1+ 12.7(f / 8)0.5 (Pr 2/3 − 1)

()

where f is the friction factor calculated by the relation by SwameeJain [] (Equation ): 0.25 f= 2 ()   ε 5.74   + 0.9   log   3.7Did Re   and ε is the roughness of the cavity, fixed at . m.

RESULTS AND DISCUSSION Energy analysis A first analysis concerns the study of the air flows in the cavities in some typical days during both winter and summer for the climate of Milan. In order to evaluate the effect of natural ventilation, no wind is supposed initially. Figure  and Figure  depict the natural air flow in the two cavities during daytime (when air enters in the eaves line and goes out from the ridge line due to the heating of air inside the cavities by solar radiation): air flow in the North cavity is marginal respect to the South one in winter, while it is comparable in summer when the sun is higher on the horizon and so solar radiation is consistent also in the North pitch. During night-time, air inside cavities

Figure 3 – The complete Trnsys model Figura 3 – Modello Trnsys completo

Figure  reports also the presence of type  (one per each cavity).

For each time step, they open and execute an Excel file that implement the algorithm for the calculation of the convective coefficients for the two cavities, in input to type  (the building). As a matter of fact, both natural and forced (that is induced by the wind pressure) convection could be present in the cavity. The calculation of the convective coefficient is different in function of the type of the flow, laminar (Re<) or turbolent (Re>) []: a) Natural-forced convection with laminar flow The Authors use the relations given by Brinkworth []. Nusselt number is approximated by Equation : 0.015 Nu = 5.385 + + L

Figure 4 – Air flows during daytime hours in four winter days Figura 4 – Portate d’aria durante le ore diurne per quattro giornate invernali

()

The convective coefficient hc is calculated by Equation : hc =

λ ⋅ Nu Did

()

where λ is the thermal conductivity of air (. W m K) and Did is the hydraulic diameter (given the width W and the thickness D of the cavity, Did is equal to ·W·D/(W+D)). L+ is the characteristic length, calculated

by Equation  that is solved iteratively by Newton-Raphson scheme:

Gr ⋅ Did sin(θ ) + 3 ∆pw Did4 + 2 (L ) + (L ) − 48L+ − 0.837 = 0 2 2 Pr ρν L

()

Figure 5 – Air flows during daytime hours in four summer days Figura 5 – Portate d’aria durante le ore diurne per quattro giornate estive

#65

51

ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 65, n. 6, 48 - 54, 2020 Table 3 – Energy needs for the two models (ventilated roof and no-ventilated) divided by the two floors Tabella 3 – Fabbisogni energetici per i due modelli (tetto ventilato e non ventilato) suddivisi tra i due piani Thermal zones +

Figure 6 – Temperature of the upper surface of the thermal insulation layer (South pitch cavity): comparison between ventilated and no-ventilated roof (summer)

Thermal zones +

Heating (kWh)

Cooling (kWh)

Heating (kWh)

Cooling (kWh)

No-vent. roof









Vent. roof









Figura 6 – Temperatura della superficie superiore dello strato di isolamento termico

Table 4 – Cooling energy needs for the attic thermal zones

(cavità della falda sud): confronto tra tetto ventilato e non (estate)

Tabella 4 – Fabbisogni di raffrescamento per le zone termiche del sottotetto Cooling zone  (kWh)

Cooling zone  (kWh)

No-vent. roof





Vent. roof





Table 5 – Energy needs for ventilated roof (considering and not the effect of wind) divided by the two floors Tabella 5 – Fabbisogni energetici per il tetto ventilato (con e senza effetto del vento) suddivisi tra i due piani

Figure 7 – Temperature of the upper surface of the thermal insulation layer (South pitch cavity): comparison between ventilated and no-ventilated roof (winter)

Thermal zones + Heating (kWh)

Cooling (kWh)

Heating (kWh)

Cooling (kWh)

Vent. roof wind on









Vent. roof wind off









Figura 7 – Temperatura della superficie superiore dello strato di isolamento termico (cavità della falda sud): confronto tra tetto ventilato e non (inverno)

becomes colder and colder due to the roof radiative heat exchange with the sky, so the flow is from the ridge to the eaves (this effect is more evident in summer).

It is interesting to analyze the thermal behavior of the two pitches comparing the performance of a ventilated and a no-ventilated roof, considering the wind. For the South-exposed pitch, the ventilation involves an increase of the heat exchange with external air during daytime (roof temperature is lower in ventilated roof); this an advantage in summer (Figure ), but a penalization in winter (Figure ).

A different behavior is observable during night-time, when the temperature of the upper surface of the thermal insulation layer in ventilated roof is greater than in no-ventilated roof: the effect is a decreasing in the heat losses, that is an advantage in winter, but a drawback in summer. It is worth to note that, for the North-exposed pitch, a different behavior is deduced by the simulation results: ventilated roof has a positive effect during all  hours (in daytime there is not substantially air flow in the cavity, during night-time air flow is from the ridge to the eaves). The results in terms of building energy needs for heating and cooling are reported in Table .

Ventilated roof allows an energy advantage in summer (cooling needs decrease by  kWh, that is %) while there is substantially no difference in winter. Table  highlights that the positive effect of ventilation is greater in the South-exposed pitch (zone ) with a reduction of cooling needs by %.

In order to analyze the effect of the wind on the performance of

52

#65

Thermal zones +

ventilated roof, the model is run setting to zero wind velocity as well.

Impact on season heating needs is substantially null, while there is a quite important saving on cooling needs ( kWh of the total  kWh, see Table  and Table ).

Influence of different variables The influence of other parameters on building cooling energy needs is analyzed (the effects on the heating needs are quite negligible). Figure  depicts the effect of increasing the slope of the pitches and the thickness of the cavities. In both cases, the effect is positive because of the increase of the convective heat exchange coefficients.

Conversely, the marginal improvement decreases (for example it is no more useful to increase thickness of the cavities besides  cm).

All the previous analyses are developed referring to a very insulated building (satisfying the Italian limits for the F zone, Table ). Figure  depicts the effect of different U-values satisfying the limits for the E zone and even less stringent limits, as reported on Table , for the same climate of Milan, in order to simulate existing less insulated buildings. The energy saving on cooling needs increases as the thermal insulation decreases, as the thermal inertia of the building decreases.

Finally, the same building is placed in different climates, varying the thermal insulation according to the limits of the respective thermal zones (Figure ). The energy savings in winter are negligible, while in summer they increase in milder climates with respect to Milan (even if they are always around % in relative terms) mainly due

ORIGINAL ARTICLE

Marco Noro, Filippo Busato

Figure 9 – Energy saving on cooling energy with the ventilated roof varying the thermal insulation of the building Figura 9 – Risparmi nel fabbisogno di raffrescamento con il tetto ventilato al variare dell’isolamento termico dell’edificio

Figure 8 – Cooling needs varying cavities thickness (bottom x-axis) and pitches slope (top x-axis) Figura 8 – Fabbisogni di raffrescamento al variare dello spessore della cavità (asse x inferiore) e della pendenza della falda (asse x superiore)

Table 6 – U-values of the opaque surfaces for the different cases analyzed Tabella 6 – Valori di trasmittanza termica delle superfici opache per i diversi casi analizzati U-value (W m K)

Insulation thickness (cm)

Wall

Floor

Roof

Wall

Floor Roof

Base

.

.

.







F

.

.

.



.

.

E

.

.

.

.

.

.

Figure 10 – Energy needs comparison between ventilated and no-ventilated roof for three different climates

E+

.

.

.



.

.

Figura 10 – Fabbisogni di raffrescamento a confronto tra tetto ventilato e tetto non

E++

.

.

.

.

.

.

ventilato per tre climi diversi

E+++

.

.

.

.

.

.

to the greater solar radiation and the lower building thermal insulation in Southern resorts.

Other variables could have an impact on cooling energy needs mainly of the thermal zones  and  (the attic): for example, varying

Conclusions This study is focused on the comparison of the energy performance of a ventilated vs a no-ventilated roof in a reference building, made by a ground floor and an attic. The results show that ventilation has substantially no effect in winter: during daytime the upward flow of air slightly increases heat losses, whereas during night-time the air flow is descending because of the radiative heat exchange between the sky and the roof. During cold winters, it could be advisable to close the air duct using suitable dampers from an energy savings standpoint. These dampers would favor only a very small ventilation to drain off any possible condensate in the duct.

Concerning the summer, a  cm thickness cavity in Milan allows to reduce cooling energy need of the attic by -% (this percentage

the orientation of the building as the pitches facing the East and the West decreases the cooling energy in the same order of magnitude of decreasing the thermal insulation.

is halved with respect to the whole building). The performances of the ventilated roof depend mainly on three variables: cavity thickness, pitches slope and thermal insulation of the building. Concerning the first two, increasing thickness cavity besides - cm and roof slope besides °-° is not useful as marginal advantages decrease. The main impacting factor is thermal insulation. Concerning the climate, the milder the resort, the more advantageous the ventilated roof.

The results here reported seem to not justify the investment cost of a ventilated roof in existing buildings. Anyway, considering new constructions, this kind of solution could be useful also in order to increase lifetime of layers constituting the roof as it limits temperature and humidity range inside the layers and reduces operating temperature of the insulation layer.

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ORIGINAL ARTICLE

AiCARR Journal / Vol 65, n. 6, 48 - 54, 2020

ACKNOWLEDGMENTS The Authors thank Dr. Alessandro Livotto for the support in developing the simulation models.

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54

#65

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per la salute e il comfort degli abitanti della casa.

• ELFOFresh garantisce anche il controllo dell’umidità, funzione fondamentale durante l’estate in raffrescamento con pannelli radianti.

• La gestione dell’intero impianto avviene tramite ELFOControl, il sistema di gestione e controllo, che permette la massima personalizzazione di impostazioni e regolazioni dell’impianto e un comodo monitoraggio e controllo remoto dell’intero sistema da smartphone e tablet con l’utilizzo della App dedicata.

• Ciascuna unità abitativa è dotata di impianto fotovoltaico da  kW.

Gli obiettivi La progettazione ha pertanto avuto i seguenti obiettivi: 1. risparmio energetico; 2. comfort abitativo: a. qualità e filtrazione dell’aria; b. controllo delle temperatura ed umidità dell’ambiente; c. luminosità degli ambienti; d. attenuazione massima della rumorosità fra gli ambienti interni e fra le diverse unità immobiliari.

Il sistema di climatizzazione • Le  unità abitative sono strutturalmente indipendenti per eliminare i ponti acustici e dotate di parete ventilata per un’efficace protezione dall’umidità e dagli agenti atmosferici e per un miglior isolamento termico e acustico. Anche dal punto di vista impiantistico le unità abitative sono completamente autonome.

• La giusta temperatura è garantita sia in estate che in inverno dalla pompa di calore con tecnologia inverter SPHERA, abbinata a pannelli radianti a pavimento.

• La qualità dell’aria, fondamentale in un luogo ad alta concentrazione di PM, è garantita dal sistema di rinnovo e purificazione ELFOFresh dotato di recupero termodinamico attivo dell’energia contenuta nell’aria espulsa per il massimo risparmio e di filtri elettronici in grado di abbattere nano-particelle, pollini, virus e batteri

I risultati L’integrazione e la completezza, fin dalla fase progettuale, del sistema edificio-impianto a servizio del comfort ha permesso di avere temperatura, umidità e qualità dell’aria ottimali con il massimo comfort acustico.

Il sistema di filtraggio dell’aria, di controllo dell’umidità e della temperatura ambiente è infatti completamente integrato con l’impianto di riscaldamento invernale e di raffrescamento estivo, grazie alla soluzione proposta da CLIVET. È stato inoltre conseguito un grande risparmio energetico e lo sfruttamento dell’energia solare sia indiretta (per l’impiego della tecnologia della pompa di calore) che diretta grazie all’impianto fotovoltaico. Il risultato è un complesso residenziale interamente in classe A.

Ogni abitazione infine alimenta tutti gli impianti, comprese le cucine, esclusivamente con corrente elettrica, eliminando totalmente le emissioni locali da combustione e contribuendo al miglioramento della qualità dell’aria esterna.

I partners del progetto • • • • • • •

RX Casa Semplice Ri-costruire Clivet – Comfort Tech Aberto Albiero Architetto Impresa Vescovi Gildo S.R.L. Nicoli Giovanni S.R.L. Impianti G.T.E. Rete D’imprese Ing. Termotecnico: Alessandro Zancan.

Best Practice

Salute, benessere ed efficienza energetica per un complesso ambulatoriale Accumulo geotermico, trattamento dell’aria esterna indipendente e centrale di riscaldamento/raffrescamento ottimizzata caratterizzano uno dei complessi ambulatoriali energeticamente più efficienti del Canada K. Monteiro, K. Sharples*

I

L “CENTRO DI SALUTE E BENESSERE INTEGRATI” denominato

Peel Memorial, situato nell’area metropolitana di Toronto, Canada, è un complesso di . m, certificato LEED Gold, aperto al pubblico nel febbraio

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#65

 e ora funzionante al %. Esso comprende un centro clinico-diagnostico per pazienti esterni con reparto d’urgenza, un day-hospital chirurgico, una unità di dialisi e una sezione di diagnostica

per immagini. Sono anche presenti reparti di studio e ricerca dedicati a pazienti esterni con problemi di salute mentale, una sezione per la

3.0 2.5

EUI (GJ/m2 anni)

2.0 1.5 1.0 0.5 0

Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Gen Feb

Peel Memorial

Humber River Hospital (Vincitore degli ASHRAE Ttechnology Awards del 2017)

GHC 2017 Media

GHC 2013 Media

GHC 2012 Media

Figura 1 – Confronto Intensità d’uso energia (EUI) Nota: GJ = , kWh – con l’introduzione di Centri con migliori efficienze, si abbassa la media degli associati GHC (curve superiori)

prevenzione delle malattie croniche, un reparto di assistenza geriatrica e altri reparti di terapia per donne, bambini e adolescenti.

Le caratteristiche chiave del progetto sono: • accumulo geotermico di energia nel sottosuolo; • trattamento separato dell’aria esterna con unità (UTA) dedicata; • gruppi refrigeratori d’acqua (chiller) a recupero di calore; • chiller standard con cuscinetti a levitazione magnetica, a velocità variabile; • centrale di riscaldamento/raffreddamento ottimizzata, recupero entalpico altamente efficace; • unità locali di trattamento aria (UTA) a bassa pressione statica.

Efficienza energetica Il progetto meccanico del Centro, che comprende tutti i sistemi per il suo funzionamento, riscaldamento, raffrescamento, ventilazione, reti idriche e illuminazione, è stato impostato con l’obiettivo di raggiungere una performance totale superiore del % rispetto a quella raccomandata dallo Standard Ashrae .- che fissa le norme e i livelli energetici minimi per gli edifici civili ad eccezione di quelli residenziali a bassa elevazione (praticamente le tipiche residenze abitative americane). Per poter ottenere

questo scopo i componenti del gruppo addetto alla modellazione energetica hanno esaminato e modificato una varietà di opzioni progettuali utilizzando il software per la modellazione energetica eQuest v..

La ventilazione degli spazi non clinici è stata tenuta in linea con le raccomandazioni dello Standard Ashrae .- che norma i requisiti della ventilazione per ottenere un livello di qualità accettabile dell’aria interna prescrivendo tra l’altro l’adozione di sensori di presenza in ciascuna stanza. Inoltre, sono state adottate UTA di grandezza superiore al risultato del calcolo in modo da ridurre la velocità dell’aria attraverso gli scambiatori, i filtri e i dispositivi per il recupero di calore, scelte apparse risolutive per ottenere una performance ottimale grazie alla conseguente riduzione della pressione.

Per quanto riguarda i ventilatori, invece di basare la loro scelta sul punto della curva del rendimento corrispondente all’efficienza del %-%, come solitamente si fa, si è preferito sceglierli in modo che si potesse raggiungere un picco con efficienza del % nel punto di funzionamento normale. Anche le velocità nelle condotte aerauliche sono state ridotte per diminuire le perdite dovute alla pressione statica. In aggiunta a questi provvedimenti, per aumentare l’efficienza energetica si è provveduto a creare un alto livello di ridondanza per le UTA che servono i reparti di maggiore criticità come le sale per i processi di maggiore importanza; anche questa soluzione ha contribuito direttamente alla riduzione dei consumi energetici di tutto il sistema HVAC. Infatti, per servire queste aree critiche si è raddoppiato il numero delle UTA, costituendo delle coppie di unità funzionanti in parallelo, al posto di una singola unità. Ciascuna

UTA della coppia però è dimensionata per il % della capacità necessaria per una sola; in questo modo, nelle condizioni di impiego normale, ogni UTA della coppia opera al % della sua capacità totale. Si riduce così la velocità di attraversamento con le relative perdite di carico ottenendo un’ulteriore riduzione del % in confronto al funzionamento di una unità singola (funzionante al %).

Con la riduzione delle perdite di carico rese possibili da questo sistema di ventilazione si è riusciti ad ottenere un consumo medio di energia pari a , W/L·s, in pratica il % di riduzione dell’energia dei ventilatori rispetto a un edificio costruito seguendo semplicemente le prescrizioni dell’Ashrae Standard .-.

Un altro dettaglio molto importante è che questo Centro ambulatoriale è dotato di una UTA speciale dedicata esclusivamente al trattamento dell’aria esterna, un’innovazione insolita per un sistema di ventilazione di un centro di queste dimensioni.

(Cfr. la sezione “Innovazione”).

Si noti anche che il Centro è socio del Greening Health Care, un’organizzazione che comprende  unità sanitarie dell’Ontario le quali si scambiano informazioni e dati sull’impiego di energia e acqua.

I dati relativi all’uso di energia sono stati continuamente registrati fin dall’apertura del Centro; tra marzo  e febbraio  l’ospedale ha funzionato con un consumo medio di energia (EUI – Energy Use Intensity) di , GJ/m·y (~ kWh/m·y). La Figura  offre un confronto dell’EUI del Centro qui descritto con uno simile e la media (dei consumi unitari degli enti associati) relativa agli anni ,  e .

In definitiva, il progetto meccanico del Peel Memorial ha permesso un risparmio di , milioni di kWh di energia con un picco di riduzione di  kW, rispetto a quanto ottenibile seguendo la normativa OBC (Ontario Building Code) vigente per questo tipo di edifici. L’ammontare di gas naturale risparmiato con l’implementazione del progetto finale è stato di . m.

IAQ e comfort termico Per ambienti dedicati alla salute delle persone i quali richiedono un tasso di ventilazione significativamente più alto del normale, risulta altamente critico dedicare la massima attenzione alla qualità dell’aria interna e al controllo delle infezioni.

Gli spazi clinici del Peel Memorial sono progettati secondo gli Standard canadesi Z.-, simili allo Standard Ashrae - (Ventilation of Health Care Facilities, la ventilazione negli ambienti per la cura della salute) e le Linee Guida emesse dall’Istituto canadese delle Linee Guida per le Strutture (Guidelines for design and Construction) che sono molto più rigorose dello Standard Ashrae .-.

Per le zone cliniche è previsto un quantitativo d’aria di ventilazione in funzione della superficie servita che comprenda circa il % di aria esterna, insieme a controlli di pressurizzazione positiva per

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ogni spazio. Sono stati anche previsti sensori di temperatura a valle di ciascuna batteria dei terminali locali per evitare che l’aria superi  °C. Questi sensori misurano continuamente la temperatura dell’aria rilasciata nei locali: se l’aria comincia a superare  °C, viene aumentato il volume dell’aria di ricircolo in modo da mantenere la temperatura prevista per quello spazio e non compromettere assolutamente l’efficacia della ventilazione. Gli spazi non clinici sono stati progettati secondo lo Standard Ashrae .- con volumi d’aria esterna calcolati specificamente per ogni locale e rilasciati direttamente con tubazione apposita. I diffusori sono stati selezionati e piazzati strategicamente per assicurare una effettiva copertura dell’intero locale e nello stesso tempo una miscelazione ottimale e una mitigazione delle correnti. La filtrazione per l’intero complesso eccede i limiti imposti dallo Standard Ashrae -: per tutti gli spazi clinici sono installati filtri MERV/MERV, mentre per le aree aperte al pubblico sono installati filtri MERV/MERV.

Molti degli spazi clinici possono essere regolati tra  °C e  °C e gli spazi di specializzazione come le camere per interventi di maggior impegno possono essere controllati tra  °C e  °C. I locali dedicati ai pazienti (in trattamento) sono forniti di termostati individuali per dare la possibilità di adeguare la temperatura alle preferenze degli occupanti.

Gli impianti di riscaldamento e di raffrescamento sono progettati secondo i livelli di temperatura e umidità dello standard canadese Z.-, come richiesto da OBC (Ontario Building Code).

Inoltre, sia gli spazi clinici che quelli non clinici rispondono alla Standard Ashrae - sulle condizioni termiche ambientali per uso umano (Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy) che tengono conto di una varietà di livelli di attività, di resistenza termica dell’abbigliamento e di comfort per i pazienti e gli addetti.

Innovazione Il gruppo dei progettisti ha impiegato diverse soluzioni innovative per raggiungere gli obiettivi energetici prefissati, tra queste l’utilizzo di un campo geotermico. La centrale termica e di raffreddamento contiene tre chiller a recupero termico da  kW/ kW, tre caldaie a condensazione da , MW, due chiller con cuscinetti a levitazione a velocità variabile da  kW, e una seconda caldaia a condensazione da  kW adibita a soddisfare le domande minori. (Cfr. schema in Figura ) Il sistema geotermico fornisce una parte del carico di riscaldamento dell’edificio mentre sostiene tutto il carico di raffreddamento  giorni su ,  ore al giorno, attraverso uno scambiatore geotermico ad accumulo con una capacità totale di  kW per il raffreddamento e , kW per il riscaldamento.

La domanda di picco del sistema geotermico è di , kW per il raffreddamento e di , kW per

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La centrale di riscaldamento e raffreddamento contiene tre chiller a recupero geotermico (visibili a sinistra) e due chiller a levitazione magnetica a velocità variabile (al centro) il riscaldamento.

Il campo geotermico è composto da  fori trivellati profondi ciascuno  m nei quali sono immerse tubazioni da  mm di diametro per un’estensione totale in lunghezza di  m nei quali viene pompato fluido glicolato propilenico.

Durante i mesi estivi il circuito chiuso geotermico rigetta il calore (del liquido che lo percorre) nel sottosuolo circostante caricando la terra come un pozzo di calore (o un accumulatore). Pozzo che diventa una sorgente di calore invernale quando lo stesso circuito assorbe il calore catturato in estate.

Le caldaie a condensazione sono state progettate per operare a bassa temperatura dell’acqua di ritorno di  °C: a questa temperatura il circuito chiuso del riscaldamento può essere integrato nel circuito dell’acqua di condensazione per servire egregiamente i chiller a recupero di calore. Per quanto riguarda i chiller con cuscinetti a levitazione magnetica (i chiller cioè senza recupero), come si sa, questi cuscinetti producono un attrito molto minore di quelli lubrificati ad olio riducendo così le perdite di energia; allo stesso tempo si migliora l’efficienza di trasmissione del calore nel condensatore e nell’evaporatore perché viene annullata ogni contaminazione da parte dell’olio. L’indice di efficienza risulta NPLV , kW/kW. [NdT: NPLV, Non standard Part Load Value, e IPLV, Integrated Part Load Value, sono indici che, tenendo conto di una media sperimentale delle condizioni climatiche ambientali generali (particolarmente nel Nord America) e di una previsione dell’effettivo funzionamento di un chiller durante l’arco delle  ore, ne classificano la performance energetica totale in base a una media ponderale della performance energetica corrispondente a  percentuali diverse di carichi parziali; in Europa, considerando le particolari condizioni climatiche e il differente modo di utilizzo dei chiller, si tende a sostituire

questi indici con EMPE, Efficienza Media Ponderale Estiva. I due valori, pur ottenuti con metodi simili, non sono paragonabili].

Ognuno di questi sistemi è collegato a un sistema di controllo centralizzato agente su tutta la centrale e progettato ad hoc sulle esigenze del particolare progetto. I modelli di questo sistema di controllo per l’uso di energia (CPO optimization plant control) sono basati sulla domanda storica dei carichi dell’edificio, le ore del giorno, le aspettative di presenze nell’edificio e le previsioni metereologiche. In base a questi dati CPO massimizza l’uso dei chiller a recupero di calore minimizzando nello stesso tempo l’utilizzo delle caldaie a condensazione e i chiller a levitazione magnetica. Tutto ciò contribuisce allo scopo comune di minimizzare al massimo l’utilizzo di energia per la produzione di acqua refrigerata, acqua calda di riscaldamento e acqua sanitaria.

L’impianto di ventilazione è collegato a sensori di presenza che permettono di ridurre la portata nei locali non occupati con un ulteriore risparmio nei costi di funzionamento.

Un altro particolare innovativo per un grande centro per la cura della salute come il Peel Memorial è stato quello di adottare un sistema di trattamento e distribuzione dell’aria esterna separato. Ciò ha consentito di evitare situazioni di sopra-ventilazione o sotto-ventilazione in qualsiasi

ottenere una bassa velocità dell’aria nelle unità contribuendo a ridurre ancora le perdite. Le UTA sono dimensionate da , m/s a , m/s il che permette una riduzione significativa dell’energia assorbita dal ventilatore. Anche i ventilatori sono stati selezionati per massimizzare l’efficienza al % della loro capacità.

Operatività e manutenzione

L’impianto di ventilazione è collegato a sensori di presenza che consentono di ridurre la portata quando non sono occupate

locale. Si è così incrementata significativamente la qualità dell’aria negli spazi con alta presenza di persone in confronto a quella che si sarebbe ottenuta con i tradizionali sistemi di miscelazione dell’aria. Inoltre, la distribuzione dell’aria per le zone dove è prevista la presenza di pazienti è stata progettata strategicamente per permettere cambiamenti/adeguamenti locali, o l’isolamento completo, di ciascuna sezione secondo le necessità utilizzando cassette terminali CAV e VAV (a volume costante o variabile) appaiate sui sistemi di mandata e di ritorno per servire camere singole o gruppi di camere con livelli occupazionali simili. L’applicazione di unità terminali a volume variabile negli impianti di mandata e di ritorno permette la gestione di volume e pressione di gran lunga superiore

per il trattamento di distinte sezioni dell’edificio.

Come mostrato in Figura , le cassette VAV a doppio condotto negli spazi non clinici separano l’aria di ventilazione da quella per il riscaldamento e il raffrescamento e contengono sensori di portata per regolare i volumi sia dell’aria di ventilazione che di quella di ricircolo nei singoli spazi.

L’aria di ventilazione è pretrattata attraverso ruote di ricupero entalpico usando l’energia recuperabile dall’aria d’espulsione. Questi recuperi agiscono sull’aria di estrazione/rigetto e su quella di mandata. Il progetto prevede, come già indicato, l’adduzione di aria esterna con condotte separate per ciascuna camera in modo da garantire al locale la corretta portata di aria esterna (come previsto dallo Standard Ashrae .-).

Questo approccio ha aumentato l’efficienza del sistema perché viene condizionato l’esatto volume di aria esterna richiesto in ogni locale basandosi sulla segnalazione dei sensori di presenza e di quantità di CO contenuto.

Inoltre, le condotte sono surdimensionate per

Aria di ripresa, all’UTA MOD

Aria esterna MOD Aria ricircolata dall’UTA MOD CV Acqua calda Mandata/Ritorno

A/Da BAS

Mandata Ritorno aria aria OCC

T

CO2 Spazio non-clinico

Figura 2 – Impianto di distribuzione dell’aria esterna

Un progetto, eseguito e completato seguendo il criterio del “costruisci-finanzia-mantieni”, richiede il pieno coinvolgimento di tutti gli operatori dell’impresa dall’inizio del disegno fino al commissioning. Per ottenere questo scopo, il progetto del Peel Memorial assume come caratteristiche prioritarie la flessibilità operativa e la sostenibilità della manutenzione.

Fin dall’inizio, gli impianti sono stati dotati di un’adeguata ridondanza per impedire qualsiasi arresto durante i periodi di manutenzione ordinaria o di guasti alle apparecchiature. La ridondanza del tipo N+ fu introdotta per gli impianti dell’acqua di riscaldamento e raffreddamento, compresi pompe, chiller, torri, caldaie e scambiatori di calore.

Le caldaie a condensazione a doppio combustibile sono previste per ottenere ampia variabilità delle portate sia nel circuito primario che nel secondario. Ciò consente di ridurre la portata che attraversa la caldaia, cosa che migliora il controllo operativo e nello stesso tempo l’efficienza energetica. Sono state anche previste interconnessioni idrauliche di emergenza nei sistemi dell’acqua di riscaldamento, di raffreddamento e di quella sanitaria con i relativi collegamenti elettrici al quadro di controllo del carico in modo da poter effettuare collegamenti temporanei tra i chiller, le caldaie o con autocisterne esterne nell’eventualità di un evento catastrofico nella centrale. Anche la ridondanza e il collegamento delle UTA destinate alle aree critiche come le camere per i pazienti che debbono subire interventi più importanti permettono in realtà un alto livello di affidabilità per gli operatori. (Cfr. la sezione “Efficienza energetica”).

Il sistema di automazione, BAS, studiato appositamente per questo edificio, ha lo scopo di ottimizzare il funzionamento della centrale di riscaldamento e massimizzare l’efficienza generale determinando il miglior modo di immagazzinare energia nel campo geotermico usando i chiller a recupero di calore, le caldaie a condensazione e i chiller a levitazione magnetica. (Cfr. la sezione Innovazione); da menzionare inoltre che questo BAS è stato progettato e installato dalla medesima società scelta per la conduzione dell’edificio per  anni. I “facility manager” (i responsabili dei sistemi) hanno definito i requisiti di tutti i sistemi collegati introducendo anche punti di allarme e di monitoraggio per stabilire le cadenze della manutenzione preventiva; anche gli addetti alla manutenzione si affidano al BAS per stabilire

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quando intervenire con la manutenzione di routine come il cambio dei filtri ecc.

Contatori di energia sono stati installati su tutte le maggiori apparecchiature e i dati rilevati su base regolare permettono di formulare la tendenza del funzionamento.

Sui circuiti chiusi dell’acqua di condensazione sono stati aggiunti filtri a sabbia per minimizzare la crescita del batterio Legionella. Sempre per prevenire questo pericolo per il circuito sanitario viene usata acqua calda a temperatura elevata. Inoltre, per prevenire la formazione di batteri è stata introdotta la ionizzazione rame-argento per l’impianto di distribuzione dell’acqua sanitaria.

In previsione di un aumento futuro della capacità delle varie sezioni del Centro sono state previste connessioni cieche e tutte le condotte dell’acqua e le tubazioni del sistema HVAC sono state surdimensionate del %; nello stesso tempo è stato lasciato uno spazio aggiuntivo nei percorsi per eventuali future aggiunte. In ciascun reparto sono installate valvole di isolamento (intercettazione) per facilitare le operazioni di manutenzione rutinaria o di emergenza locali senza interruzioni per gli altri settori. Apposite mappe indicano i percorsi per la movimentazione delle apparecchiature di grandi dimensioni, come UTA o motori, senza compromettere il livello della normale assistenza tecnica. Sono stati pianificati con molta attenzione tubazioni di drenaggio, sistemi pressurizzati per l’acqua sanitaria e i percorsi delle tubazioni idrauliche salvaguardando al massimo apparecchiature mediche sensibili, camere di apparecchiature elettriche ed elettroniche. Passaggi di sicurezza a sfondamento e doppie porte sono state realizzate per consentire l’accesso ai parcheggi per il passaggio di apparecchiature voluminose durante il processo di sostituzione.

Efficacia del progetto sui costi Una vera gara tra tre gruppi di progettazione si è sviluppata per presentare il modello che presentasse la migliore soluzione efficace da un punto di vista economico per costruire, finanziare e poi mantenere il Centro per un periodo di  anni. Tutte le soluzioni progettuali proposte sono state analizzate in termini sia di costi operativi sia di risparmi energetici. Per esempio, poiché il fabbricato ha un involucro di alta efficienza, è stato previsto un sistema di riscaldamento ad aria senza pannelli radianti. Dopo un esame con gli ingegneri strutturali e gli architetti, oltre all’esame in laboratorio degli svariati prototipi reali, si è rimasti confidenti che un sistema di riscaldamento perimetrale non sarebbe stato necessario e si è così optato per un riscaldamento ad aria con il risultato di un rilevante risparmio in materiali e installazione.

Secondo i dati forniti da Altus Group Construction Cost Guide  (che prevede che i costi meccanici costituiscano il % del costo totale della costruzione), i costi meccanici per un centro di

60

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Carico di raffreddamento Carico di riscaldamento (dell’edificio) (dell’edificio) Torre di raffreddamento

Riscaldatori acqua calda sanitaria

Pompe acqua condensatore

Pompe acqua riscaldamento

Pompe acqua refrigerata

Gruppi di raffreddamento centrifughi

Pompe acqua riscaldamento

Gruppi a recupero di calore

Caldaie a condensazione

Campo geotermico

Figura 3 – Schema dell’impianto di acqua calda e raffreddata

cura acuta (basati su un progetto che preveda un futuro cambiamento con la presenza di pazienti interni da sistemare in una edificio vicino) varia in Ontario da circa $ canadesi ./m a circa $ canadesi ./m. Ebbene il costo finale della costruzione del Centro (con i requisiti richiesti) è stato di $ canadesi ./m.

Impatto ambientale Il contratto del progetto includeva il costo di  anni di manutenzione con una garanzia sull’efficienza. Come conseguenza diretta, tutti i tecnici di progetto, costruzione e funzionamento erano altamente motivati a creare un complesso sostenibile ed efficiente.

Sin dall’inizio si fissò come obiettivo il conseguimento del LEED Silver con un’efficienza energetica dell’edificio che risultava critica nel lungo periodo. L’efficienza energetica effettiva venne calcolata con eQuest v. del Canadian Model National Energy Code per gli Edifici: in un complesso di queste dimensioni, il consumo di energia più significativo comprende quello dovuto al post riscaldamento, ai ventilatori e, nell’ordine, al carico di raffrescamento. Tenendo questi impianti come obiettivo da raggiungere si arrivava a una possibile massima riduzione del consumo energetico del % in confronto ai valori minimi stabiliti dal codice canadese succitato.

In confronto a un edificio costruito con gli standard del codice succitato, il Peel Memorial fu progettato per un risparmio di , milioni di kWh con una riduzione nella domanda di picco di b kW

e . m di gas naturale.

La luce naturale, elemento centrale nel disegno architettonico, è aiutata da efficienti elementi illuminanti a LED che sono controllati da un sistema di controllo. Sensori di presenza e di luce naturale intervengono su un programma di illuminazione in funzione all’ora del giorno che riduce l’intensità luminosa per ridurre i consumi energetici e dare sollievo ai pazienti.

Il progetto finale ha portato a una riduzione del % delle emissioni serra. Durante la costruzione i progettisti evitarono rifiuti da discarica per circa il %. Per quanto riguarda i costi, tutto il materiale da costruzione conteneva il ,% di riciclato.

Il Centro Peel Memorial ha conseguito  dei  punti LEED secondo il credito EAI (LEED Canada NC-) per raggiungere il LEED Gold, invece del pieno LEED Gold.

Ad aprile  il Centro funziona al % di maggiore efficienza rispetto a quanto previsto dal modello energetico.  * Kurt Monteiro, Kevin Sharples, Smith+Andersen, Membri ASHRAE

Questo articolo è pubblicato per gentile concessione di ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, che ne detiene il copyright, ed è apparso sul numero di Maggio 2020 di ASHRAE JOURNAL. La traduzione, di cui ASHRAE non è responsabile, è stata curata da Carmine Casale

AiCARR informa

www.aicarr.org a cura di Lucia Kern

Commissione Comunicazione e Soci: filo diretto con gli associati di ogni età Prosegue la nostra rassegna sulle Commissioni in carica per il triennio -: in questo numero, Mara Portoso, laureata in Ingegneria meccanica e giornalista professionista, illustra modalità di lavoro, iniziative e progetti della Commissione Comunicazione e Soci da lei presieduta.

“La Commissione – spiega Mara Portoso – ha principalmente il compito di rapportarsi con i Soci e di comunicare sia all’interno dell’Associazione che all’esterno le iniziative in programma, le attività svolte, le posizioni assunte nei confronti di temi di attualità.

Questo comporta uno scambio continuo di informazioni con il Presidente, le altre Commissioni, gli Osservatori e la Segreteria.

Spesso i progetti e le iniziative hanno origine da un confronto diretto tra i componenti della Giunta esecutiva, che si riuniscono – per il momento solo virtualmente – circa una volta al mese, ma possono anche nascere su proposta dei Soci”.

In questo anno molto particolare, quali sono le iniziative messe in campo per i Soci?

Una delle attività che stiamo per avviare proprio in questo periodo non è nata nell’ambito della Giunta, ma è stata suggerita da un Consigliere: contattare telefonicamente alcuni Soci, per il momento soprattutto progettisti, docenti e studenti, per capire meglio quali sono le loro esigenze a livello professionale, culturale, formativo, ecc. e raccogliere idee e suggerimenti su nuove iniziative che possano essere utili alle diverse categorie di Soci. All’invio per email di un questionario abbiamo preferito la formula dell’intervista telefonica sia per conoscere meglio quei Soci con cui raramente abbiamo la possibilità di interfacciarci, sia perché parlando è più facile che emergano spunti o aspetti ai quali magari non si pensa quando si prepara un elenco di domande scritte. Per questa attività è stato costituito un gruppo di lavoro ad hoc.

E guardando al prossimo futuro?

L’emergenza Covid- ha stravolto le nostre abitudini costringendoci a rivedere le modalità di svolgimento di molte attività. Anche AiCARR ha dovuto adeguarsi e, poiché “Mater artium necessitas”, dopo un primo breve momento di smarrimento sono emerse alcune idee che contiamo di riuscire a concretizzare nei primi mesi del nuovo anno.

Tra di esse c’è un’interessante iniziativa da sviluppare con la collaborazione di AiCARR Formazione e rivolta alla Consulta industriale.

Non è una novità, ma vale la pena ricordare che tra i vantaggi riservati ai Soci c’è il riconoscimento a titolo gratuito di Crediti Formativi Professionali per gli ingegneri e i periti industriali che partecipano agli eventi AiCARR, anche in diretta streaming.

Studenti e neo-laureati hanno esigenze diverse dai professionisti affermati: come tiene conto l’Associazione di queste differenze?

AiCARR è attenta alle esigenze di tutti i Soci, ma quest’anno abbiamo deciso di rivolgere un’attenzione particolare alle nuove generazioni.

Una delle novità del  è l’introduzione della nuova categoria associativa “Socio giovane”, ideata dal precedente Consiglio e riservata ai Soci effettivi con anzianità di iscrizione inferiore a tre anni che non godano contemporaneamente della qualifica di Socio studente e che abbiano un’età inferiore a  anni, oppure ai Soci studenti per tre anni consecutivi a partire dal momento della cessazione degli studi.

Per questa nuova categoria associativa, che fa da ponte tra quelle di Socio studente e Socio effettivo, è stata stabilita una quota di iscrizione agevolata che viene applicata automaticamente ai Soci che ne hanno diritto.

Restando in tema di giovani, in occasione di una delle ultime riunioni della Giunta esecutiva è stato proposto di programmare una serie di

Mara Portoso, Presidente della Commissione Comunicazione e Soci

interviste alle nuove generazioni di progettisti e imprenditori con lo scopo di conoscere la loro visione del mercato attuale e, soprattutto, le loro idee, timori o aspettative per il futuro del settore. L’obiettivo è di pubblicare le prime testimonianze già sul prossimo numero di questa rivista.

Nel  non mancherà ovviamente un’iniziativa molto apprezzata dai Soci neolaureati: il Premio Tesi di Laurea, grazie al quale ogni anno vengono assegnate quattro borse di studio del valore di . euro ciascuna per altrettante tesi focalizzate su tematiche inerenti l’efficienza energetica e il benessere sostenibile.

Attraverso quali canali comunica AiCARR? Come accennato all’inizio, la Commissione che presiedo si occupa della comunicazione, un’attività di primaria importanza anche in ambito associativo. AiCARR organizza seminari, convegni e incontri tecnici, pubblica volumi e guide, contribuisce alla redazione di norme e ha tra i suoi scopi fondamentali la produzione e la diffusione della cultura del benessere sostenibile. Compito della Commissione è far conoscere tutte queste attività ai Soci e a chiunque sia interessato al nostro settore. Per questa attività ci avvaliamo della collaborazione di professionisti del settore e utilizziamo diversi canali di comunicazione: dalla rivista AiCARR Journal, organo ufficiale dell’Associazione, al sito web, che nella primavera del  è stato completamente rinnovato; dalla App scaricabile da Google Play alla newsletter quindicinale, ai social network. In linea con il pensiero del Presidente Busato abbiamo deciso di prestare una particolare attenzione alla comunicazione tramite i social network, stabilendo con la segreteria AiCARR un “piano editoriale” con periodicità almeno settimanale. È stato inoltre deciso di caricare sul canale youtube di AiCARR e rendere disponibili a tutti le registrazioni di alcuni webinar organizzati nel corso di questi mesi. A oggi è stato pubblicato il webinar “Superbonus % tra mito e realtà: regole, ruoli e responsabilità”, che ha riscosso molto interesse ed è stato seguito in diretta da  persone. Presto ne seguiranno altri. Stay tuned!

AiCARR informa

Come dimensionare correttamente un sistema di cogenerazione Il corso, organizzato a febbraio in diretta streaming nel Percorso Specializzazione, illustra i sistemi cogenerativi, soffermandosi in particolare sui bilanci termici e sui principali motori primi per la cogenerazione, e presenta quindi la metodologia per effettuare l’analisi energetica ed economica di un sistema di cogenerazione attraverso l’utilizzo di un software di calcolo, fornito ai partecipanti, in grado di effettuare valutazioni sofisticate.

A fine corso i partecipanti avranno acquisito le conoscenze necessarie per il corretto dimensionamento di un sistema di cogenerazione.

Verranno richiesti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali Il calendario 11 e 12 febbraio

Progettazione di impianti in ambito ospedaliero: il corso Base Dopo il modulo Fondamenti del 26 e 27 gennaio, il Percorso Specialistico “La progettazione degli impianti meccanici in ambito ospedaliero”, prosegue dal 15 al 22 febbraio con il Corso Base.

Il Percorso è pensato per gli operatori del settore – tecnici ospedalieri, progettisti, gestori, manutentori – che desiderano approfondire le proprie conoscenze sulle prestazioni che devono essere fornite dai moderni impianti per una struttura ospedaliera e sui relativi criteri di progettazione. In particolare, il modulo Base affronterà i seguenti argomenti: il ruolo degli impianti HVAC in ambito ospedaliero, l’integrazione nell’edificio e la scelta impiantistica, i criteri essenziali per la scelta delle più adeguate politiche di gestione e manutenzione degli impianti, i riferimenti bibliografici essenziali per l’approfondimento delle tematiche trattate.

Sono previsti CFP per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 15-16-17-18-19-22 febbraio

Percorso Fondamenti 2021, tutti i corsi di progettazione di impianti Indispensabili per chi intende intraprendere la professione di progettista nel settore HVAC, gli otto corsi di progettazione di impianti sono in calendario dal 22 marzo prossimo in modalità online.

Ciascun modulo prevede Crediti Formativi per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 22 e 23 marzo - Impianti di climatizzazione: tipologie e criteri di scelta progettuale Viene introdotto il concetto di sistema “edificio-impianto”, si evidenziano le funzionalità di un impianto di climatizzazione e le principali tipologie impiantistiche e, con l’ausilio di

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2020, bilancio positivo per un anno complesso Il , nella sua drammaticità e incertezza, ha rappresentato un anno di svolta per AiCARR che, dopo un necessario momento di riflessione, ha reagito reinventando le proprie attività in un’ottica di digitalizzazione e fornendo contributi qualificati per il contenimento del rischio di diffusione della pandemia.

L’Associazione, che ha affrontato il primo periodo dell’emergenza sanitaria sotto la presidenza di Francesca Romana d’Ambrosio, si è subito mossa con la produzione di documenti volti a chiarire il ruolo degli impianti di climatizzazione nella gestione del rischio di contagio: questi documenti, molto richiesti e apprezzati anche all’esterno dell’Associazione, sono ora pubblicati nella sezione Covid- del sito. Con il passaggio del testimone all’attuale presidente Filippo Busato, la produzione di documenti si è arricchita di nuovi contributi, primo fra tutti il protocollo per la manutenzione degli impianti esistenti, che ha dato vita al nuovo corso in pillole di AiCARR Formazione.

Inoltre, AiCARR è intervenuta più volte attraverso articoli e comunicati stampa, anche in sinergia con realtà quali il CNI e AIAS, per ribadire la necessità dell’installazione di impianti di ventilazione negli ambienti pubblici, in particolare nelle scuole, al fine di affrontare l’emergenza sanitaria con criteri razionali, mirati alla sicurezza e al comfort.

Proprio sul tema, complesso e a tratti controverso, del ruolo degli impianti nella gestione dell’attuale pandemia è stato recentemente realizzato un webinar, che ha visto la collaborazione multidisciplinare fra mondo della climatizzazione e settore sanitario, per offrire una panoramica a  gradi.

A questo proposito, è da sottolineare il grande successo fatto registrare dai webinar, alcuni organizzati in partnership con MCE, che si sono succeduti negli ultimi mesi.

Si è partiti con il ° Convegno Nazionale “Obiettivo ”, precedentemente previsto a Verona e poi trasmesso in diretta streaming il  e il  luglio, per passare poi ai webinar di incontro con gli autori delle nuove Guide AiCARR, “La filtrazione nelle unità di trattamento aria” e “I sistemi VRF”, al già citato evento dedicato agli impianti HVAC e la pandemia da SARS-CoV-, al webinar sull’impiego dei refrigeranti infiammabili in Italia e in UE e al seminario focalizzato sul Superbonus %, che ha ottenuto un grandissimo riscontro, sia in termini di partecipazione (circa  persone) sia in termini di visualizzazioni della registrazione resa disponibile su Youtube.

L’utilizzo della piattaforma di streaming si è rivelato vincente anche per la ripresa degli Incontri con le Aziende Socie Benemerite e per gli Incontri Tecnici con le altre Aziende,

oggi proposti online, per superare i confini regionali ed estendersi al pubblico di tutto il territorio nazionale e al team dei Delegati Territoriali al completo. Questi incontri attribuiscono come sempre Crediti Formativi Professionali a ingegneri e periti industriali, gratuiti per i Soci AiCARR. Infine, la modalità streaming ha permesso ad AiCARR Formazione di proseguire la sua attività a ritmi serrati per soddisfare le numerose richieste di aggiornamento espresse soprattutto, ma non solo, nel periodo del lockdown: da marzo a oggi, AiCARR Formazione ha erogato in FAD  corsi (per un totale di quasi  ore) a cui hanno preso parte poco meno di  persone.

Accanto ai moduli della Scuola di Climatizzazione e ai Percorsi Specialistici, già collaudati ma oggi sempre più richiesti, come il Percorso Igiene, ispezione e manutenzione degli impianti di climatizzazione, hanno ottenuto grande riscontro le nuove proposte, quali il Percorso Il rischio Legionella nella gestione degli edifici, il corso per Project Manager e la “pillola” sul protocollo AiCARR per la manutenzione degli impianti esistenti, di cui sono già state programmate tre edizioni.

La sospensione degli eventi in presenza non ha cancellato neppure le tradizionali cerimonie di assegnazione dei premi, che si sono comunque svolte in modo virtuale: nel corso del ° Convegno nazionale AiCARR sono stati assegnati i riconoscimenti ai Soci iscritti ad AiCARR da  anni e attribuiti i REHVA Professional Award a due Soci “storici”: Adileno Boeche, che ha ricevuto il “Professional Award in Design”, e Alberto Cavallini, Ex Presidente di AiCARR, a cui è stato assegnato il “Professional Award in Sciences”. Durante il webinar del  novembre sul Superbonus % sono stati premiati i quattro neolaureati vincitori del Premio Tesi di Laurea , mentre il webinar del  dicembre dedicato alla Guida sui sistemi VFR ha permesso di ricordare la figura di Mario Costantino, Ex Presidente AiCARR, con l’assegnazione del Premio Costantino ai Soci AiCARR insigniti negli scorsi anni del REHVA Professional Award in Design: Matteo Bo, Adileno Boeche, Remo Massacesi, Ubaldo Nocera e Mauro Strada.

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AiCARR verso il 2021 Parte del successo di AiCARR è dovuto anche alle ottime relazioni intrattenute con realtà nazionali e internazionali affini, per obiettivi e valori, allo spirito dell’Associazione. In quest’ottica, il  di AiCARR sarà particolarmente ricco di eventi realizzati in partnership con altre importanti realtà di settore.

Ne sono un esempio le due conferenze internazionali, organizzate con IIR e Università di Padova, che si svolgeranno in parallelo dall’ al  settembre a Vicenza: si tratta della Sesta Conferenza IIR TPTPR (Thermophysical Properties and Transfer Processes of Refrigerants), dal titolo “Low GWP refrigerants:  years after”, e della Tredicesima Conferenza IIR sui materiali in cambiamento di fase e le slurries per la refrigerazione e il condizionamento dell’aria. La prima rappresenta un’importante opportunità per analizzare lo stato dell’arte sulle proprietà termofisiche e sui processi di trasferimento dei refrigeranti a basso GWP, con l’obiettivo di delineare le prospettive future per un minore impatto della refrigerazione sull’ambiente, mentre la seconda costituisce un’occasione pressoché unica per incontrare i maggiori esperti del settore e conoscere i materiali e le soluzioni tecnologiche più promettenti da un punto di vista impiantistico.

AiCARR, che contribuisce fattivamente all’organizzazione delle due Conferenze, collegherà a questi importanti eventi il suo ° Convegno internazionale, per il quale sarà a breve pubblicato il Call for Papers.

In attesa del  per una nuova edizione di Mostra Convegno Expocomfort e per i Seminari che, come sempre, AiCARR organizza in sinergia con la manifestazione milanese, l’appuntamento è ad aprile  con “MCE live+digital , the on-life experience”, un evento speciale targato MCE che si svolgerà dall’ al  aprile al MICO, Centro Congressi di Fiera Milano, e proseguirà online fino al  aprile. A questo evento innovativo, che prevede una modalità integrata di incontro in cui la presenza fisica è supportata

da una ricca piattaforma web, AiCARR parteciperà la mattina del  aprile con un Seminario della durata di due ore; i particolari saranno disponibili a breve sul sito dell’Associazione.

Sempre nell’ambito degli stretti e proficui rapporti con altre realtà di settore o di ambiti affini, AiCARR organizzerà in collaborazione con AIA – Associazione Italiana di Acustica una serie di mini-webinar, collocati nell’orario della pausa pranzo o nel tardo pomeriggio: si tratta di eventi della durata di circa un’ora che prevedono brevi interventi da parte dei relatori e ampio spazio per le domande dei partecipanti; una formula già collaudata con successo negli scorsi mesi, a cui AiCARR interverrà accanto ad AIA, proponendo argomenti di comune interesse. Date e argomenti dei webinar saranno pubblicati sul sito di AiCARR all’approssimarsi di ogni evento.

Inoltre, dopo il grande successo dei webinar , AiCARR proseguirà nella proposta di nuovi appuntamenti in diretta streaming, sviluppati in base ai temi più “caldi” del momento, che verranno in seguito resi disponibili sul canale Youtube dell’Associazione.

Infine, verrà riproposta il prossimo anno la nuova e apprezzata formula inaugurata nella seconda parte del  per gli Incontri con le Aziende Socie Benemerite e per gli Incontri Tecnici con le altre Aziende, con eventi in diretta streaming a carattere nazionale, focalizzati su argomenti di particolare attualità.

“L’impiantistica antisismica” il nuovo volume della Collana Tecnica È stato pubblicato nella Collana Tecnica AiCARR il volume , dal titolo “L’impiantistica antisismica”.

La progettazione antisismica degli edifici è un tema ben noto agli strutturisti, che da anni progettano secondo quanto previsto da norme e decreti. Meno conosciuto è invece l’argomento della progettazione antisismica degli impianti, che ha finalmente assunto rilievo legislativo soltanto con le Norme Tecniche per le Costruzioni del  e la successiva circolare esplicativa. La obbligatorietà di “pensare” la sicurezza antisismica anche per tutti i sistemi impiantistici costringe gli addetti ai lavori a un iter procedurale che interagisce con quello della struttura che accoglie gli impianti, già dalla fase di progettazione.

Con questo volume AiCARR intende indicare agli addetti ai lavori un percorso tecnico-scientifico-operativo responsabile da seguire in tutte

le fasi del progetto, dal concept fino alla manutenzione degli impianti soggetti al rischio di vulnerabilità sismica.

applicazioni pratiche, si illustrano i criteri di scelta delle soluzioni da adottare.

25 e 29 marzo - Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: fondamenti Si acquisiscono le competenze necessarie per la scelta e il dimensionamento dell’impianto ad aria più adatto, secondo la logica di regolazione ottimale e attraverso l’utilizzo dei sistemi più adeguati a conseguire il risparmio energetico con appositi software di progettazione.

30 e 31 marzo - Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: dimensionamento Gli argomenti principali sono la scelta e il dimensionamento di un sistema di trattamento aria, delle reti aerauliche, dei terminali ad aria, delle modalità di regolazione che garantiscono risultati ottimali nelle diverse applicazioni. È previsto un approfondimento sulle applicazioni degli impianti di climatizzazione a tutt’aria in ambito ospedaliero.

8 e 9 aprile - Progettazione di impianti di riscaldamento ad acqua: fondamenti Il modulo illustra i componenti degli impianti di riscaldamento (caldaie, bruciatori, terminali), i principali sistemi di distribuzione del fluido termovettore e la strumentazione di controllo e sicurezza. La metodologia per il dimensionamento dell’impianto è spiegata con l’ausilio di esempi pratici.

12 e 13 aprile - Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: fondamenti Le caratteristiche, le peculiarità e i campi di applicazione degli impianti misti aria-acqua sono il tema conduttore del corso, unitamente alle caratteristiche, alle trasformazioni dell’aria primaria e dell’aria secondaria, alle temperature di funzionamento e ai criteri di scelta dei terminali in ambiente.

15 e 19 aprile - Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: dimensionamento Tematiche principali sono la scelta e il dimensionamento di un sistema di trattamento aria, delle reti aerauliche, dei terminali ad aria, delle modalità di regolazione che garantiscono risultati ottimali nelle diverse varianti applicative. Viene dedicato un approfondimento alle applicazioni – in ambito ospedaliero – degli impianti di climatizzazione a tutt’aria.

26 e 27 aprile - Unità di trattamento aria Gli aspetti funzionali, dimensionali e costruttivi dei componenti di un’unità di trattamento aria sono descritti attraverso i trattamenti subiti dall’aria umida al suo interno, ponendo l’accento sulle logiche di regolazione e mettendo in evidenza le specificità in relazione ai diversi sistemi impiantistici in cui una UTA è collocata.

29 e 30 aprile - Diffusione dell’aria in ambiente interno Il modulo presenta i principali parametri relativi alla diffusione dell’aria negli ambienti, con la definizione delle caratteristiche fondamentali e delle peculiarità dei terminali di diffusione.

I corsi sulle centrali, in calendario a maggio A maggio il calendario del Percorso Fondamenti si avvierà alla conclusione con i quattro corsi che affrontano le varie tipologie di centrale, termica, idrica e frigorifera, partendo dai componenti di ogni tipologia per arrivare ad analizzarne l’architet-

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tura generale e definire le regole di base per il loro corretto collegamento all’impianto.

I quattro moduli sono particolarmente interessanti per i tecnici del sistema edificio-impianto, i gestori di strutture pubbliche o private e gli energy manager.

Saranno richiesti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 10 e 11 maggio - Centrali termiche 13 e 14 maggio - Centrali e impianti idrici - Sistemi di scarico di acque reflue 17 e 18 maggio - Macchine frigorifere e pompe di calore: fondamenti 20 e 21 maggio - Centrali frigorifere

La regolazione automatica: fondamenti e applicazioni I dispositivi di regolazione sono ormai presenti in tutti i sistemi impiantistici e hanno assunto negli ultimi anni un ruolo fondamentale, oltre che nella conduzione degli impianti, anche nel raggiungimento degli obiettivi di risparmio energetico e di comfort ambientale.

Il corso sulla regolazione automatica degli impianti, in diretta streaming il 24 e 25 maggio nel Percorso Fondamenti, è quindi di particolare interesse per progettisti, energy manager e tecnici addetti alla manutenzione e controllo degli impianti.

Il corso fornisce le più importanti conoscenze sulla regolazione automatica degli impianti di climatizzazione, sul dimensionamento delle valvole di regolazione, sulle applicazioni della regolazione automatica e sul risparmio energetico mediante la regolazione degli impianti. Verranno richiesti CFP per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 24 e 25 maggio

Nuova edizione del Percorso Igiene e manutenzione degli impianti Date le numerose richieste di partecipazione e la grande attualità dell’argomento, il modulo MA01 del Percorso ritorna in diretta online a partire dal 19 febbraio prossimo: come di consueto sono previste 36 ore di lezione per la formazione di operatori di categoria B e la possibilità di accedere all’esame di certificazione, organizzato in partnership con ICMQ, conseguendo un titolo riconosciuto su tutto il territorio nazionale e in qualsiasi contesto lavorativo.

Questo Percorso è attualmente l’unico in Italia che forma le figure professionali secondo quanto previsto dall’Accordo Stato-Regioni e dalle Linee Guida del Ministero della Salute, riprese dalla Procedura operativa per la valutazione e gestione dei rischi correlati all’igiene degli impianti di trattamento aria della Commissione consultiva permanente per la salute e sicurezza sul lavoro.

Sono previsti CFP per ingegneri e periti industriali.

Il calendario del modulo MA01 19 e 24 febbraio 1-4-10-15-18-24-29 marzo 7 aprile Esame Cat. B: 14 e 15 aprile

Tutte le informazioni relative ai corsi sono pubblicate sul sito www.aicarrformazione.org

www.aicarr.org

AiCARR patrocina la Conferenza SBE21 – Sustainable Built Heritage di Eurac Research È in programma a Bolzano, dal  al  aprile , la conferenza SBE – Sustainable Built Heritage, organizzata dall’Istituto per le Energie Rinnovabili di Eurac Research.

La Conferenza, che è parte della serie di conferenze internazionali sulla sostenibilità in ambito edilizio, è dedicata al tema del risanamento di edifici storici e riunirà studiosi e professionisti che operano nei settori dell’efficienza energetica e della conservazione degli edifici storici per promuovere dialoghi multidisciplinari e trovare nuovi approcci di retrofit necessari a coniugare le esigenze di efficienza energetica con la conservazione del patrimonio storico.

Gli edifici storici rappresentano un quarto della costruzione esistente in Europa: il loro efficientamento presenta pertanto molte opportunità per la riduzione delle emissioni inquinanti, ma al contempo pone la sfida di preservare,

nell’ambito delle opere di ristrutturazione, i tratti storici ed estetici originali.

Per la Conferenza, cui AiCARR ha offerto il proprio patrocinio, sono stati presentati quasi  abstract sulle tematiche individuate per l’evento, quali: le best practices di riqualificazione energetica nel settore del patrimonio edilizio, le soluzioni compatibili con la conservazione, le metodologie per un processo di progettazione multidisciplinare con particolare attenzione allo sviluppo regionale, nello specifico dell’arco alpino, a politiche e strumenti di supporto decisionale e Linee Guida.

ASHRAE Winter Conference 2021: l’evento in modalità virtuale a febbraio ASHRAE ha annunciato che l’edizione  della Winter Conference si svolgerà online, dal  all’ febbraio prossimi. L’evento, organizzato in modalità virtuale per fare fronte all’attuale emergenza sanitaria, prevede alcune sessioni dal vivo, altre preregistrate e on demand. Il programma tecnico della Conferenza è articolato in  tematiche, selezionate per rappresentare le varie aree di interesse comuni tra i membri di ASHRAE, e in particolare: HVAC&R Fundamentals and Applications, Systems and Equipment, Refrigeration and Refrigerants, Environmental Health Through IEQ, Building Performance and Commissioning for Operation and Management,

Energy Conservation, International Design, Standards, Guidelines and Codes.

L’agenda di ASHRAE Winter Conference  prevede, come per ogni edizione, le riunioni dei Technical Committees e dei Project Committees, attivate su richiesta attraverso la piattaforma disponibile sul sito di ASHRAE. Ulteriori dettagli sul programma tecnico e sulle riunioni dei Comitati sono disponibili sul sito di ASHRAE.

Livio de Santoli è il nuovo Presidente del Coordinamento FREE FREE, il Coordinamento delle Associazioni delle Fonti Rinnovabili e dell’Efficienza Energetica,

ha un nuovo Presidente: Livio de Santoli, che rappresenta AiCARR nel Coordinamento già dall’anno della sua fondazione, è stato eletto dall’Assemblea dei Soci e raccoglie il testimone da G.B. Zorzoli, Presidente del FREE per quasi sei anni e ora Presidente Onorario. Francesco Ferrante è stato confermato alla Vicepresidenza. Livio de Santoli, Ex Presidente AiCARR, già membro del Consiglio direttivo e Vicepresidente FREE, è Prorettore all’Università La Sapienza, con delega per l’energia, Presidente del consiglio d’area di Ingegneria Energetica della facoltà d’Ingegneria, Direttore del master SEM Strategy Energy Management Systems, Presidente dell’ATI e Coordinatore dell’Osservatorio sull’efficienza energetica dell’ARERA.

Verso il Nuovo Anno con fiducioso ottimismo ...

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