IL BENESSERE TERMOIGROMETRICO - Michele De Carli DFT - Dipartimento di Fisica Tecnica, Università degli Studi di Padova
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IL BENESSERE
TERMOIGROMETRICO
Michele De Carli
DFT - Dipartimento di Fisica Tecnica,
Università degli Studi di PadovaBENESSERE AMBIENTALE
BENESSERE TERMICO AMBIENTALE: atteggiamento mentale
di soddisfazione per l’ambiente dal punto di vista termico.
1) Non esiste un’unica condizione di benessere ambientale
necessità di analisi delle interazioni uomo-ambiente
2) A parità di condizioni la sensazione di benessere varia a
seconda degli individui
i criteri quantitativi di valutazione hanno valore statistico
TERMOREGOLAZIONE DEL CORPO UMANO: il meccanismo di
termoregolazione del corpo umano (degli animali a sangue caldo
in genere) tende a mantenere costante la temperatura interna del
corpo.
Termoregolazione e benessere termico: la condizione di
benessere termico corrisponde al minimo “stress” del
meccanismo di termoregolazioneBILANCIO ENERGETICO SUL CORPO UMANO
Variazione en. int. del corpo umano per unità di tempo
Potenza metabolica Potenza per conduzione
Potenza sensibile di respirazione
S = M - W - EVE - CVE - C - R - ESK - CK
Potenza meccanica
Potenza latente di respirazione
Potenza latente
Potenza per convezione per evaporazione
della pelle
Potenza per irraggiamentopeso dei diversi scambi termici
scambio radiante
scambio convettivo
scambio sensibile di respirazione
scambio latente di respirazione
scambio latente esterno
Potenza sensibile: 80%
Potenza latente: 20%
Potenza dalla pelle: 88%
Potenza nei polmoni: 12%EQUAZIONE DI BILANCIO
Parametri indicatori Parametri Parametri di termoregolazione
del tipo di attività caratteristici del corpo
dell’ambiente
S = F ( M/ADu, η, Icl, fcl , ta, tmr, pa, v , ts, Et/Adu ) = 0
Temperatura media radiante: temperatura
Parametri legati
uniforme di una cavità nera che assicuri lo
alle caratteristiche
stesso scambio di radiazione tra corpo umano
del vestiario
e pareti dell’ambiente
Un set di valori che soddisfa l’equazione è la condizione più
probabile di benessereTEMPERATURA OPERATIVA
Risulta utile trattare gli scambi termici per convezione e radiazione
mediante un unico parametro chiamato temperatura operativa
così definito:
C = hc A (tcl - ta) R = hr A (tcl - tr)
C + R = hr A (tcl - tr) + hc A (tcl - ta)
= A [hr (tcl - tr) + hc (tcl - ta)]
= A (hr + hc) (tcl - to)
to = (hc ta + hr tr) / (hr + hc)
se hr = hc allora to = (ta + tr) / 21 clo = 0.155 m2 K / W
1 met = 50 kcal / (h m2)
= 58.2 W / m2L’equazione generalizzata del benessere non esaurisce il problema della valutazione di date condizioni ambientali: è interessante stabilire un criterio quantitativo in merito. Mediante prove sperimentali su campioni di persone è stato effettuato uno studio parametrico per valutare l’effetto di differenti combinazioni delle variabili che influenzano il benessere termico. Una successiva elaborazione statistica dei risultati ha permesso di definire due grandezze per la valutazione del benessere: PMV: Predected Mean Vote VMP: Voto Medio Previsto PPD: Percentage People Dissatisfied PPI: Percentuale di persone Insoddisfatte
Scala di sensazione termica: +3: molto caldo +2: caldo +1: leggermente caldo 0: confortevole -1: leggermente freddo -2: freddo -3: molto freddo
Relazione tra voto medio previsto e percentuale di persone insoddisfatte
Diagramma per il comfort (-0,5 < PMV < 0,5)
Ta = 26 °C; Tmr = 21 °C
23 – 26 °C Ta = 28 °C; Tmr = 24 °C
Ta = 21 °C; Tmr = 26 °C Ta = 24 °C; Tmr = 28 °C
19.5 – 23.5 °C
Ta = 22 °C; Tmr = 24 °C
Ta = 24 °C; Tmr = 22 °C
Ta = 21 °C; Tmr = 18 °C
Ta = 18 °C; Tmr = 21 °CCome misurare il comfort?
Umidità relativa Temperatura
Temperatura operante e velocità dell’ariaUmidità relativa: 40-60%
NORMATIVA DEL SETTORE
EN ISO 7730 (30/09/1997)
Ambienti termici moderati - Determinazione degli indici
PMV e PPD e specifica delle condizioni di benessere
termico
ANSI/ASHRAE Standard 55 (1992)
e Addendum 55a (1995)
Thermal environmental conditions for human occupancy
UNI 10339 - 30/06/1995
Impianti aeraulici a fini di benessere. Generalità,
classificazione e requisiti. Regole per la richiesta di
offerta, l’offerta, l’ordine, la fornitura.UNI 8852 - 31/01/1987
Impianti di climatizzazione invernale per gli edifici
adibiti ad attività industriale ed artigianale –
Regole per l’ordinazione, l’offerta e il collaudo.
UNI EN 12515 - 30/09/1999
Ambienti caldi - Determinazione analitica ed
interpretazione dello stress termico mediante
calcolo della sudorazione richiesta.
UNI EN 27243 - 29/02/1996
Ambienti caldi. Valutazione dello stress termico
per l'
uomo negli ambienti di lavoro, basata
sull'
indice WBGT (temperatura a bulbo umido e
del globotermometro).DECRETO LEGISLATIVO 626/94
Art. 3 - Misure generali di tutela
Le misure generali per la protezione della salute e per
la sicurezza sono:
……………………………………………………….
f) rispetto dei principi ergonomici nella
concezione dei posti di lavoro,
Art. 9 - Compiti del servizio di prevenzione e
protezione
1. Il servizio di prevenzione e protezione …………
provvede:
a) ……….. all’individuazione delle misure per la
sicurezza e la salubrità degli ambienti di lavoro, nel
rispetto della normativa vigente…………..ISO 7730 APPENDICE A Energia metabolica Attività W/m2 met Persona distesa 46 0,8 Persona seduta, rilassata 58 1,0 Attività sedentaria (ufficio, casa, scuola, laboratorio) 70 1,2 Attività leggera in piedi (compere, laboratorio, industria leggera) 93 1,6 Attività media in piedi (commesso, lavori domestici, lavori a macchina) 116 2,0 Camminare a: 2 km/h 110 1,9 3 km/h 140 2,4 4 km/h 165 2,8 5 km/h 200 3,4
ISO 7730 APPENDICE B: PROGRAMMA PER IL CALCOLO DEL VOTO MEDIO PREVISTO (PMV) (normativa) E DELLA PERCENTUALE PREVISTA DI INSODDISFATTI (PPD) Abbigliamento, clo Energia metabolica, met Lavoro esterno, met Temperatura dell’aria, °C Temperatura media radiante, °C Velocità relativa dell’aria, m/s Umidità relativa, % Pressione parziale del vapor d’acqua, Pa
ISO 7730
ALTRI ASPETTI RELATIVI AL COMFORT
RISCHIO DA CORRENTE D'ARIA
La corrente d' aria è un indesiderato raffreddamento
locale del corpo dovuto al movimento dell' aria, espresso
come la percentuale di persone che si prevede saranno
infastidite dalla corrente d'aria.
DR (dall’inglese "Draught Rating").
Il modello si applica a persone che svolgono attività
leggere principalmente sedentarie con una sensazione
termica globale prossima alla neutralità. Il rischio da
corrente d' aria è minore per attività più elevate di quelle
sedentarie e per persone che avvertono una sensazione
di caldo piuttosto che di neutralità.GRADIENTE VERTICALE TESTA-PIEDI
TEMPERATURA PIANA RADIANTE
Temperatura di una ideale cavità isoterma in cui il flusso radiante
incidente su di una faccia di un elemento piano è uguale a quello
presente nell’ambiente reale.
La temperatura piana radiante può essere calcolata come:
tpr = Σ Fp-i ti [°C]
Fp-i fattore di vista tra l’elemento piano e la parete i-esima
ti temperatura della superficie i-esima [°C]
ASIMMETRIA DELLA
TEMPERATURA PIANA RADIANTE
Differenza tra la temperatura piana radiante di due facce opposte
di un elemento piano.Asimmetria Asimmetria radiante radiante verticale orizzontale
MISURA DI TEMPERATURA PIANA RADIANTE
Percentuale di persone insoddisfatte a causa della asimmetria della temperatura piana radiante
Asimmetria radiante per elementi
radianti ad alta temperatura
“Comfort limits during infrared radiant heating of
industrial space”
G. Langkilde,
L. Gunnarsen,
N. Mortensen
Università di LingbyTEMPERATURE SUPERFICALI
Temperatura minima; problemi di condensa.
Temperature massime e minime raccomandate
Surface temperature [°C]
Maximum- Minimum-
surface surface
temperature temperature
Floor Peripheral 35 19
Floor Occupied zone 29 19
Wall 40 H2
Ceiling H3 H3Wall heating: Maximum in the range 35 – 50 °C. The maximum may depend on the application of the wall heating system. If it is used in areas where the occupants may easily get contact with the surface or not. If it is used in buildings for more sensitive persons like children or elderly. The risk for burns and pain is a skin temperature of 42-45 °C. The losses to the backside must be considered and its influence on neighbour room. Wall cooling Warming regarding dew point. Design consideration for down draught of cold air
Ceiling heating Requirements to surface temperature based on radiant asymmetry and comfort It is normally recommended that the radiant asymmetry should be lower than 5 K (ISO7730). The radiant asymmetry depends on the angle factor from a small plane element to the ceiling and the ceiling temperature
ULTERIORI CONSIDERAZIONI SUL COMFORT:
COMFORT ADATTATIVO
50 F 59 F 68 F 77 F 86 F 95 F
32
86.0
30
indoor operative temperature ( C )
NEW DELHI
o
82.4
BANGKOK
28
SINGAPORE
PALERMO
PERTH
TOKYO
26 78.8
TORINO
FRANKFURT
AMSTERDAM
STOCKOLM
24 75.2
22 71.6
90% acceptability limits
20 68.0
18 80% acceptability limits 64.4
16 60.8
14
5 10 15 20 25 30 35
mean monthly outdoor air temperature (oC)Definition of comfort conditions according to
DIN 1946
Allowed temperatures
Optimal range
Allowed
temperaturesL’INDICE WBGT
Wet Bulb Globe temperature:
È uno degli indici empirici correlati allo stress termico al
quale un individuo è sottoposto.
Deriva dalla misura di:
- Temperatura a bulbo umido a ventilazione naturale
- Temperatura media radiante
- Temperatura dell’aria
All’interno di edifici ed all’esterno in assenza di radiazione:
WBGT = 0.7 tnw + 0.3 tg
All’esterno in presenza di radiazione:
WBGT = 0.7 tnw + 0.2 tg + 0.1 taLa valutazione deve essere fatta effettuando tre misure:
- testa
- piedi
- addome
Se l’operatore e’ in pedi: 0.1 m 1.1 m 1.7 m di altezza
Se l’operatore e’ seduto: 0.1 m 0.6 m 1.1 m di altezza
WBGTtesta + 2 x WBGTaddome + WBGTcaviglie
WBGT =
4classe di tasso tasso metabolico tasso metabolico
persona acclimatata al calore persona non acclimatata al calore
metabolico [W/mq] [W] per 1,8 mq
0 < 65 < 117 33 32
1 65 - 130 117 - 234 30 29
2 130 - 200 234 - 360 28 26
aria stagnante aria non stagnante aria stagnante aria non stagnante
3 200 - 260 360 - 468
25 26 22 23
4 > 260 >468 23 25 18 20Puoi anche leggere
