Scuole e qualità dell’aria: perché la Ventilazione Meccanica Controllata è ormai indispensabile

Lo stato dell’edilizia scolastica e dei servizi rimane un’emergenza strutturale ed educativa nazionale caratterizzata da storici divari. Un tasto dolente, da sempre. La scarsa qualità dell’aria interna, le correnti d’aria e le variazioni di freddo o di caldo sono problemi ben noti nelle aule scolastiche. Da anni questi problemi hanno effetti profondi sui risultati dell’apprendimento, sul comfort quotidiano e sulla salute degli studenti in tutto il mondo.

Negli anni della pandemia da COVID-19, la ricerca della miglior soluzione per limitare le possibilità di contagio all’interno delle scuole è stato uno dei temi al centro dell’attenzione dell’opinione pubblica, ma solo recentemente si è cominciato a parlare di un sistema in grado di contribuire concretamente in tal senso: la Ventilazione Meccanica Controllata. La qualità dell’aria nelle aule merita più attenzione.

Ecosistema Scuola 2024: i dati del XXIV rapporto Legambiente

In Italia, la condizione delle scuole e dei servizi rappresenta un’emergenza infrastrutturale di rilevanza nazionale. Attualmente, un istituto su tre necessita di interventi di manutenzione urgente, con il dato che sale al 50% nel Sud e nelle Isole.

Questa situazione critica persiste nonostante nel 2023 siano stati destinati maggiori fondi per la manutenzione straordinaria, con una media di 42.000 euro per edificio, rispetto ai 36.000 euro degli ultimi cinque anni. Inoltre, esiste un significativo divario tra i fondi stanziati e quelli realmente spesi: nel 2023, su una media di 42.022 euro per edificio, sono stati utilizzati solo 23.821 euro. Anche i ritardi nella digitalizzazione, nei trasporti e nei servizi sportivi rappresentano una preoccupazione, mentre l’autonomia differenziata potrebbe non risolvere i problemi scolastici.

Il report “Ecosistema Scuola” di Legambiente, presentato a Napoli nello scorso settembre 2024, analizza i dati del 2023 di 100 comuni su 113, riguardanti 7.024 edifici scolastici e oltre 1,3 milioni di studenti. Il rapporto evidenzia ritardi e emergenze in servizi essenziali come l’edilizia scolastica, la digitalizzazione e le mense. La disparità tra Nord e Sud si riflette anche nei fondi nazionali per l’edilizia scolastica, con il Nord che riceve mediamente 1,4 milioni di euro per edificio, nel Centro il dato scende a poco più di 600mila, per arrivare a meno di 300mila euro a edificio nelle Isole. I tempi di realizzazione dei cantieri variano notevolmente, passando da 8-10 mesi nel Nord a 24 mesi nel Sud. Negli ultimi cinque anni, solo 41 nuove scuole sono state costruite in tutta Italia.

Le scuole sono gli spazi in cui avviene lo sviluppo e l’educazione degli individui destinati a formare la società contemporanea e futura. È fondamentale, pertanto, che il processo educativo si svolga in modo rigoroso e in linea con le esigenze attuali. Ma per raggiungere questo obiettivo, è imprescindibile avere a disposizione strutture adeguate che garantiscano standard di comfort, illuminazione ed efficienza energetica e funzionale.

Tuttavia, la condizione degli edifici scolastici presenti sul territorio italiano, come il rapporto di Legambiente citato poc’anzi ci dimostra, risulta ancora distante dal soddisfare tali requisiti: ambienti eccessivamente caldi o freddi, in strutture fatiscenti, senza un adeguato ricircolo dell’aria, ostacolano l’apprendimento degli studenti. E’ quindi cruciale rendere le scuole più efficienti per garantire condizioni microclimatiche costanti e salutari durante tutto l’anno scolastico.

Le grandi strutture pubbliche che ospitano le scuole presentano una notevole varietà di spazi interni, i quali richiedono un sistema impiantistico complesso per il riscaldamento, la ventilazione e il condizionamento dell’aria (sistemi HVAC).

Questi impianti sono essenziali per il controllo della temperatura, dell’umidità e della qualità dell’aria, assicurando un ambiente confortevole e produttivo; al contempo, devono essere progettati in modo da non compromettere il comfort acustico e garantire la sicurezza antincendio.

Riscaldamento, raffrescamento e ventilazione nelle scuole

Un sistema HVAC (Riscaldamento, Ventilazione e Condizionamento dell’Aria) è un impianto progettato per il raffrescamento e il riscaldamento degli ambienti, con un focus particolare sul trattamento dell’aria, gestendo le sue caratteristiche, come ad esempio l’umidità.

Questi sistemi sono composti da un insieme di apparecchiature destinate principalmente al condizionamento dell’aria e rivestono un ruolo cruciale in termini di consumo energetico, specialmente negli edifici di dimensioni significative.

Il riscaldamento, la ventilazione e il condizionamento dell’aria sono diventati servizi essenziali per la società contemporanea, mirando a garantire il comfort termico e una qualità dell’aria soddisfacente, mantenendo al contempo contenuti i costi di installazione, gestione e manutenzione.

Nelle scuole e nelle università, è fondamentale che i sistemi di riscaldamento e raffreddamento siano silenziosi, energeticamente efficienti e dotati di controlli termostatici rapidi e affidabili.

Gli edifici scolastici presentano una dinamica complessa in termini di riscaldamento, poiché l’uso regolare, le aule vuote durante la notte e nei weekend, e i rapidi cambiamenti di carico termico nei giorni feriali richiedono risposte tempestive dagli impianti.

Mantenere un’aula fresca può essere difficile; la ventilazione naturale tramite le sole finestre è certamente utile, ma spesso non garantisce un’adeguata efficienza di raffreddamento. In tali casi, è necessario ricorrere a sistemi di raffreddamento meccanico, che possono richiedere potenze elevate, fino a 200 W per mq.

Ogni persona necessita di circa 500 litri di aria fresca all’ora, rendendo essenziale una corretta ventilazione per garantire un ambiente salubre. Livelli elevati di anidride carbonica possono compromettere la concentrazione e l’apprendimento.

Inoltre, l’umidità generata dalla respirazione e dal sudore deve essere gestita attraverso ventilazione o deumidificazione, poiché 30 persone producono circa 1,5 l/h di vapore acqueo.

L’evoluzione climatica e le normative sul risparmio energetico stanno spingendo le scuole verso l’adozione di sistemi di climatizzazione moderni, adatti sia per l’estate che per l’inverno.

La qualità dell’aria interna (IAQ) è cruciale, specialmente per i bambini, che sono più vulnerabili agli inquinanti e agli allergeni.

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Gli inquinanti dell’aria interna

Gli inquinanti dell’aria interna possono derivare da diverse fonti e avere effetti nefasti sulla salute degli studenti e del personale scolastico, che trascorrono molte ora al giorno in questi ambienti chiusi:

1. Inquinamento atmosferico: le scuole situate in aree affette da inquinamento atmosferico subiscono l’infiltrazione di inquinanti esterni attraverso finestre, porte e gli altri sistemi di aerazione. Questi inquinanti possono includere particelle fini, polveri sottili, ossidi di azoto (NOx), monossido di carbonio (CO) e composti organici volatili (VOC) provenienti dal traffico veicolare, dalle industrie e da altre fonti di emissione presenti nella città;
2. Emissioni da materiali da costruzione: i materiali utilizzati per costruire e arredare le scuole possono rilasciare sostanze chimiche nocive nell’aria, come formaldeide e composti organici volatili (VOC);
3. Attività umane: la presenza di molte persone in un ambiente chiuso può aumenta la concentrazione di biossido di carbonio (CO₂) nell’aria, influenzando negativamente la qualità dell’aria;
4. Prodotti per la pulizia: l’uso di prodotti chimici per la pulizia può rilasciare sostanze chimiche irritanti nell’aria.

Sebbene buone abitudini siano senz’altro utili, da sole non bastano. Ecco quindi che l’installazione di impianti di Ventilazione Meccanica Controllata è la soluzione ideale per rinnovare e purificare l’aria, assicurando la migliore qualità possibile.

Principali tipologie e vantaggi conseguibili dall’adozione della VMC nelle scuole

In linea generale, si distingue tra due tipi di impianti VMC:

• VMC centralizzata – un unico impianto per tutte le stanze;
• VMC decentralizzata – un impianto dedicato per ogni stanza.

VMC Centralizzata con Canalizzazione

Nei sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) centralizzati, l’aria esterna viene distribuita in tutto l’edificio tramite condotti, con immissione nei vari ambienti attraverso apposite bocchette.

L’unità centrale di VMC, considerata il “cuore” del sistema, è composta da ventilatori (uno per l’immissione e uno per l’estrazione), uno scambiatore di calore e alcuni filtri.

I ventilatori, generalmente di tipo centrifugo, movimentano l’aria all’interno degli spazi, assicurando flussi costanti regolabili dall’utente. Lo scambiatore di calore estrae l’energia termica dall’aria viziata, trasferendola a quella proveniente dall’esterno per pre-riscaldarla.

I filtri servono a bloccare l’ingresso di inquinanti esterni. Le canalizzazioni sono classificate in primarie e secondarie, collegate tramite un plenum di distribuzione. Questo sistema è complesso e richiede una nuova installazione o significative ristrutturazioni.

VMC Decentralizzata o Puntuale

La VMC decentralizzata, nota anche come VMC puntuale, funziona in modo locale, all’interno dell’ambiente in cui è installata. Qui, il recupero del calore avviene tramite l’alternanza dei flussi di immissione ed estrazione.

Durante l’estrazione, il ventilatore espelle l’aria viziata e umida, accumulando calore nel recuperatore prima di rilasciarla all’esterno.

Nella fase di immissione, il ventilatore inverte il suo funzionamento, aspirando aria fresca dall’esterno, cedendo l’energia termica accumulata e filtrando l’aria prima di immetterla nel locale. Questi sistemi sono ideali per abitazioni in cui non è praticabile l’installazione di un sistema centralizzato o in caso di ristrutturazioni.

La loro mancanza di canalizzazioni invasive, il design accattivante e la facilità di installazione rappresentano i principali vantaggi.

In aggiunta, gli impianti VMC possono essere suddivisi in tre ulteriori categorie:

1. Impianto VMC a Singolo Flusso: semplici, utilizzati per immettere aria filtrata senza scambiatore di calore.
2. Impianto VMC a Flusso Alternato: effettuano cicli di immissione ed estrazione dell’aria, solitamente installati in coppia.
3. Impianto VMC a Doppio Flusso: sistemi completi con elevato filtraggio dell’aria e scambiatore di calore, garantendo un notevole risparmio energetico.

Gli impianti VMC a doppio flusso sono tra i più richiesti sul mercato per la loro completezza.

Un’ulteriore evoluzione è rappresentata dagli impianti VMC con deumidificatore, che uniscono le funzionalità di un sistema VMC standard a quelle di un deumidificatore.

Dopo il filtraggio dell’aria esterna, questa viene deumidificata prima di essere immessa nell’edificio, assicurando un ambiente salubre e confortevole.

Questi sistemi sono particolarmente utili in aree ad alta umidità, come zone costiere o ambienti come palestre, piscine e saune. Sebbene richiedano un investimento iniziale maggiore rispetto ai sistemi standard, i benefici in termini di qualità dell’aria e comfort sono significativi.

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