Cos’è il Microclima: definizione, parametri ed indici di valutazione

Il microclima consiste nel clima locale che caratterizza un ambiente chiuso o semichiuso, come può esserlo un ospedale o un qualsiasi ambiente di lavoro.

Le persone trascorrono gran parte del proprio tempo all’interno di ambienti indoor. Questo rende facilmente intuibile l’importanza che riveste la qualità dell’aria all’interno di questi luoghi.

Per ambienti indoor si intende, sostanzialmente, tutti quegli ambienti confinati di vita e di lavoro, come ad esempio:

• Abitazioni;
• Strutture comunitarie (ospedali, scuole, alberghi, case di cura, caserme, carceri ecc…);
• Uffici pubblici e privati;
• Locali con destinazione ricreativa e/o sociale (ristoranti, bar, negozi, cinema, teatri, palestre ecc…);
• Mezzi di trasporto (aerei, navi, treni, autobus ecc…).

In questi ambienti, le condizioni del microclima sono definite da un complesso di parametri ambientali che condizionano lo scambio termico tra l’essere umano e l’ambiente, concorrendo al conseguimento del cosiddetto benessere termico di un individuo.

In questo articolo forniremo alcuni elementi utili ad inquadrare con maggiore precisione la questione del microclima negli ambienti chiusi, analizzando tutti gli aspetti che lo riguardano.

Microclima: definizione e significato

Volendo dare una definizione precisa di microclima, si può richiamare a quella espressa nelle Linee Guida per la tutela e la promozione della salute negli ambienti confinati, secondo cui il microclima è un “complesso dei parametri ambientali che condizionano lo scambio termico soggetto-ambiente”.

Secondo tale definizione, dunque, per microclima si intendono parametri ambientali di varia natura che caratterizzano il clima locale di un ambiente confinato specifico e influenzano lo scambio termico tra l’essere umano e l’ambiente circostante.

Ai fini di un migliore inquadramento di cosa sia il microclima e di quali siano i fattori che lo influenzano, va specificato che un ambiente indoor o confinato consiste in una porzione di spazio separato dall’ambiente esterno da una superficie di controllo che funge da confine (ovvero le pareti e l’involucro edilizio).

Dunque, il microclima è determinato dall’interazione tra:

• Pareti/involucro edilizio e ambiente esterno;
• Ambiente e oggetti presenti;
• Ambiente e individui.

Ciò vale soprattutto per ambienti in cui sono assenti sistemi di controllo artificiale, come impianti di condizionamento, di ventilazione meccanica e di riscaldamento dell’aria.

Quali sono i parametri che definiscono il microclima

L’uomo scambia naturalmente calore con l’ambiente in cui si trova. Pertanto, è estremamente importante che durante questi scambi non si verifichino squilibri tra il calore ceduto all’ambiente e quello ceduto all’uomo.

Ad influire su questa condizione di equilibrio termico ci sono fattori di tipo fisico, chimico e microbiologico. Tre componenti distinte che sommandosi rappresentano il microclima di un ambiente confinato di lavoro e di vita.

Nello specifico, i parametri fisici che caratterizzano il microclima sono:

1. Temperatura dell’aria;
2. Calore radiante;
3. Umidità relativa e assoluta;
4. Velocità e ricambi di aria naturali o forzati, ovvero il passaggio di aria tra interno ed esterno;
5. Resistenza termica del vestiario.

Altri fattori che entrano in gioco sono poi la concentrazione di anidride carbonica e la presenza di polveri sottili e microrganismi patogeni all’interno dell’ambiente confinato.

L’insieme di tali parametri determina il livello di benessere termico all’interno di un ambiente chiuso. Ma cosa si intende per benessere o comfort termico? Rimandiamo la spiegazione al prossimo paragrafo.

Cosa si intende per microclima e benessere termico?

Il benessere termico o benessere termo-igrometrico (o anche comfort termico) è quella sensazione di piena soddisfazione nei confronti dell’ambiente provata dalla maggioranza degli individui presenti all’interno, che costituisce l’essenza di un microclima definito confortevole.

L’uomo è per sua natura un soggetto omeotermo. Questo significa che i valori di temperatura interna devono essere compresi necessariamente entro un intervallo ristretto (tra 35,8°C e 37,2°C).

La condizione di benessere termico si verifica quando la quantità di calore prodotta o assunta dall’organismo è uguale a quella trasferita all’ambiente. Variazioni significative, oltre i limiti, determinano uno stato di sofferenza fisiologica che ha ripercussioni, talvolta anche gravi, sulle capacità lavorative e sulla salute stessa.

Ad esempio:

• Un microclima eccessivamente caldo crea situazioni di stress termico che causano colpi di calore, perdita di lucidità e problematiche di tipo cardiocircolatorio;
• Un microclima troppo freddo può causare invece raffreddori, malattie respiratorie e dolori articolari.

Va, dunque, garantito un equilibrio termico negli scambi tra soggetti e ambienti chiusi, tanto in estate che in inverno.

In che modo? Prestando attenzione alla gestione dell’impianto di riscaldamento, durante la stagione fredda, e a quella degli impianti di condizionamento, in estate.

Sbalzi di temperatura eccessivi tra interno ed esterno, ma anche valori di temperatura ed umidità al di sopra dei limiti ideali, costringono il corpo umano ad uno sforzo eccessivo per attivare i processi naturali di termoregolazione e riportarsi ad una condizione di equilibrio.

Sforzi che abbassano le difese immunitarie e rendono l’organismo suscettibile all’attacco di virus ed altri microrganismi patogeni.

Valutazione del microclima ed indici di comfort

Il comfort microclimatico è un aspetto fondamentale da tenere in considerazione soprattutto negli ambienti di lavoro. La normativa vigente in materia di tutela della salute e della sicurezza dei lavoratori (D. Lgs. n. 81/200) stabilisce che il microclima negli uffici deve essere sempre valutato per identificare e contenere i possibili rischi ad esso connessi.

La valutazione del rischio microclima avviene mediante la misurazione dei parametri già citati, a cui segue l’elaborazione di indici di confort mediante cui è possibile esprimere dal punto di vista numerico quelle che sono le condizioni microclimatiche di un ambiente.

Gli indici validati a livello internazionale per valutare il comfort di un ambiente, anche detti indici di Fanger, sono:

•  PMV (voto medio previsto): un indice medio di valutazione dello stato di benessere di un gruppo di persone, secondo una scala di sensazione termica che va da -3 (molto freddo) a +3 (molto caldo), dove lo 0 rappresenta lo stato di benessere termico;
• PPD (percentuale prevista di insoddisfatti):  percentuale di individui insoddisfatti dal punto di vista termico. Viene calcolato a partire dal valore di PMV.

In base agli studi condotti dal Professor Fanger, anche in condizioni considerate perfette, ovvero con un PMV=0, c’è sempre una percentuale del 5% di insoddisfatti. Dunque, un ambiente indoor confinato può essere considerato piacevole ed accettabili con valori di PMV più o meno dello 0,5 e di PPD minore del 10%.

In ogni caso, l’approccio al problema del microclima e la metodologia di valutazione dipendono soprattutto dalla tipologia dell’ambiente termico in questione, come vedremo nel prossimo paragrafo.

Microclima: definizione delle tipologie di ambienti indoor

Il microclima viene considerato in riferimento a diverse norme tecniche di riferimento per valutare e misurare l’Ergonomia degli ambienti, tra le quali  UNI EN ISO 7730 (ambienti moderati),  UNI EN ISO 7933 (ambienti severi caldi) e UNI EN ISO 11079 (ambienti severi freddi).

Ciascuna di queste norme è specifica per varie tipologie di ambienti termici. Difatti, dal punto di vista microclimatico, è possibile distinguere tra:

• Ambienti moderati;
• Ambienti severi caldi;
• Ambienti severi freddi.

Gli ambienti moderati  – come scuole, ospedali, uffici ecc… –  sono quegli ambienti in cui è possibile creare condizioni ideali per la termoregolazione corporea e l’omeotermia. Vale a dire la capacità di raggiungere l’equilibrio tra il corpo e habitat (benessere termico), anche mediante l’uso di sistemi di ricambio e trattamento dell’aria.

Gli ambienti severi, invece, sono quegli ambienti in cui le condizioni provocano uno squilibrio termico negativo per la salute e la sicurezza di chi occupa gli spazi (stress termico). Ciò comporta un intervento di termoregolazione artificiale per evitare che gli occupanti debbano subire alti valori di umidità e temperatura percepita.

Questi ambienti si distinguono in:

1. Ambienti severi caldi, quelli in cui il soggetto non riesce a disperdere troppo calore con i naturali meccanismi di termoregolazione, con conseguente innalzamento della temperatura;
2. Ambienti severi freddi, dove il soggetto è incapace a trattenere calore nel corpo e, dunque, si verifica un abbassamento della temperatura.

Se la valutazione del microclima negli ambienti di lavoro moderati si può effettuare con gli indici PMV/PDD, per gli ambienti severi caldi e freddi si utilizzano rispettivamente l’indice WBGT  (Wet Bulb Globe Temperature, ovvero temperatura del globo a bulbo umido) e l’indice IREQ (Insulation REQuired, ossia isolamento richiesto).

Quali sono condizioni ottimali del microclima?

Secondo il Ministero della Salute – prendendo come riferimento i parametri già descritti in precedenza e considerando un attività fisica moderata ed un abbigliamento adeguato – le condizioni ottimali del microclima degli ambienti di lavoro e di vita più comuni sono quelle riportate nella seguente tabella:

Ovviamente, possono sussistere condizioni diverse da quelle sopra indicate, soprattutto per quanto riguarda lo specifico ambiente che si sta considerando. Prendiamo come esempio il microclima ospedaliero, dove ogni ambiente è caratterizzato da diverse esigenze microclimatiche.

Partendo dal presupposto che il microclima in ospedale non è omogeneo, nelle stanze di degenza la temperatura ideale dovrebbe sempre oscillare da i 18°C ai 20°C, con un’umidità mai superiore al 70%. Diverse, invece, sono le condizioni degli spazi comuni dove la temperatura ottimale è leggermente più alta, tra i 25-26°C.