Ventilazione meccanica nelle scuole: sicurezza e produttività con il ricambio aria

Scuole e qualità dell’aria indoor: statistiche dei principali studi

I problemi di scarsa qualità dell’aria all’interno delle scuole non sono una novità. Già nel 2006 lo Studio europeo HESE (Health Effects of School Environment) dimostrava che la qualità dell’aria indoor nelle aule scolastiche è scadente, soprattutto per quanto riguarda le concentrazioni di polveri sottili, CO₂ , allergeni e muffe con effetti sulla salute respiratoria dei bambini direttamente correlabili alle sostanze inquinanti.

Il progetto SEARCH (School Environment and Respiratory Health of Children) che tra il 2006 e il 2016 ha interessato 60 scuole in 10 paesi ha verificato l’associazione tra scarsa ventilazione durante le ore di lezione e l’aumento dei livelli di CO₂ e formaldeide misurati nelle aule, rilevando una maggiore prevalenza di bronchite cronica e sintomi asmatici.

Le indagini condotte su 120 scuole di 25 paesi europei nell’ambito del progetto SINPHONIE (Schools Indoor Pollution and Health: Observatory Network in Europe) hanno rilevato che

l’85% degli studenti è esposto a polveri sottili in concentrazioni superiori ai valori per metro cubo stabiliti dall’OMS come soglia di pericolo.

La situazione non migliora per altri inquinanti, riscontrabili in quantità che arrivano a sforare i parametri previsti nel 25% dei casi per il benzene e nel 50% dei casi per il radon.

Il ricambio d’aria: fattore cruciale per la riduzione del rischio Covid (e non solo)

La pandemia Covid-19 e il riconoscimento della trasmissibilità aerea del virus da parte dell’OMS ci hanno reso definitivamente consapevoli di quanto sia importante valutare e gestire la qualità dell’aria negli spazi confinati, mettendo al centro delle strategie di prevenzione e protezione la prassi del “ricambio d’aria”.

Ma cosa significa ricambiare l’aria mediante ventilazione ?

Significa sostituirla e rinnovarla in modo costante: cioè evacuare l’aria indoor viziata – tendenzialmente satura di agenti inquinanti di vario tipo (fisico, chimico, biologico) che si disperdono e restano sospesi in aria – e immettere aria di rinnovo proveniente dall’esterno, più ricca in ossigeno e meno carica di inquinanti.

Non è solo un problema legato all’epidemia Covid e ai virus in genere. Vanno considerati anche gli impatti dannosi che possono scaturire dall’esposizione prolungata quotidiana a inquinanti come particolato sottile Pm10 e Pm2,5, formaldeide e altri VOC, muffe, allergeni e gas radon con effetti nocivi sui sistemi respiratorio, cardiovascolare e nervoso.

Ventilare per migliorare comfort e produttività

Non è solo un problema di salute, perché la qualità dell’aria respirata negli ambienti indoor ha impatti determinanti anche su attenzione e produttività.

Aria viziata, eccessivamente carica di CO₂ (anidride carbonica) e satura sostanze inquinanti indoor ha impatti negativi sulle funzioni cognitive. E ciò si ripercuote negativamente su produttività e apprendimento.

Vale per le scuole, così come per gli uffici dove molto spesso non viene dedicata sufficiente attenzione a un’accurata e regolare gestione dei ricambi d’aria mediante ventilazione.

Se l’aria dei locali è salubre e la CO₂ è presente entro soglie accettabili (si possono prendere come riferimento i 1.100 ppm indicati da Ashrae 62:2001 come valore di accettabilità per la qualità dell’aria interna)  anche le funzioni cerebrali ne traggono beneficio.

Viceversa, come dimostrato in uno studio delle università di Harvard e Syracuse pubblicato su Environmental Health Pespectives, all’aumentare del tasso di CO₂  in una stanza diminuiscono le performance cognitive, con ripercussioni soprattutto sulle abilità di usare le informazioni, di rispondere alle crisi e di elaborare strategie.

Impianti di aerazione nelle scuole: perché la VMC è un investimento lungimirante

Quando si parla di gestire i necessari ricambi d’aria nelle scuole con appositi sistemi di aerazione non ci si riferisce tanto a sanificatori o purificatori d’aria ma bensì a sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC).

Per una disamina delle differenze principali tra un purificatore aria e un impianto VMC puoi leggere questo approfondimento.

I sistemi VMC sono impianti che provvedono alla gestione forzata ed automatica del ricambio dell’aria nei locali indoor, mediante processi di estrazione dell’aria viziata ed immissione di aria di rinnovo opportunamente filtrata.

La gestione del ricambio d’aria effettuata con apparati di aerazione meccanica controllata è preferibile alla semplice ventilazione naturale, effettuata cioè mediante il protocollo finestre aperte che affida cioè la gestione dei ricambi di aria alla buona volontà di personale scolastico e alunni.

Il ricambio d’aria mediante VMC non è demandato ad operazioni manuali che devono essere svolte con costanza e regolare frequenza, assicurando determinati tempi di apertura degli infissi.

Inoltre non risente di condizioni variabili legate a condizioni meteorologiche, pressione e correnti d’aria. Una VMC consente di gestire i flussi d’aria in ingresso e in uscita in maniera predeterminata, con tassi di ricambio d’aria necessari a garantire i livelli di salubrità desiderati.

La VMC permette in aggiunta di effettuare la filtrazione dell’aria in ingresso depurandola da smog, pollini e polveri sottili grazie ad appositi filtri ad alta prestazione.

Ad esempio un filtro in classe F9, come quello presente su Helty Flow800,  ha un’efficienza di filtrazione media del 95% su particelle da 0,4 micron.

La gestione del ricambio d’aria mediante sistemi meccanizzati dotati di scambiatori di calore ha inoltre l’enorme vantaggio di ridurre sino all’82% gli sprechi energetici per ventilazione, perché viene recuperata la maggior parte dell’energia termica trasferendola dall’aria viziata esausta a quella di rinnovo.

A differenza di altre tecnologie che trattano l’aria – come ad esempio purificatori, ozonizzatori, sanificatori a UV – i sistemi VMC sono dunque l’unica tecnologia impiantistica che permette di gestire un effettivo ricambio in continuo dell’aria coniugando le istanze dell’igiene e della salubrità con i non meno importanti obiettivi di efficienza e riduzione delle spese energetiche.

Efficacia della VMC: l’esperienza della Regione Marche

Se adeguatamente dimensionati rispetto ai bisogni di ventilazione in una determinata classe, cioè tenendo conto di un certo numero di ricambi d’aria orari in base agli occupanti, gli impianti di Ventilazione meccanica controllata  installati in un ambiente chiuso abbattono più dell’80% il rischio di infezione da Sars CoV-2.

Quest’informazione, già disponibile a livello di modelli teorici, è stata recentemente verificata a livello empirico da uno studio condotto dalla Fondazione David Hume in collaborazione con la Regione Marche, la prima regione in Italia a destinare risorse proprie per la riqualificazione e messa in sicurezza di ambienti scolastici mediante sistemi forzati di aerazione meccanica con filtrazione dell’aria e  recupero di calore.

Come dimostrato nello studio nelle scuole delle Marche, si evince che il numero totale dei ricambi dell’aria riveste un ruolo fondamentale con valori di ventilazione di circa 5-6 volumi/h (che significa un ricambio totale dell’aria di una classe ogni 10 minuti) per avere una riduzione del rischio contagio dell’80% rispetto a classi sprovviste di ventilazione meccanica controllata.

Nel periodo di osservazione da settembre 2021 a gennaio 2022, gli studenti in classi dotate di VMC hanno avuto una maggiore protezione dal contagio con una incidenza notevolmente inferiore rispetto alle classi gestite con la semplice aperture delle finestre (ventilazione naturale).

Quale tipologia di VMC per riqualificare le scuole in modo smart

I sistemi VMC di tipo decentralizzato, cioè al servizio di singoli locali, si contraddistinguono per diversi aspetti che ne rendono interessante e vantaggioso l’utilizzo in ambito retrofit su edifici scolastici già esistenti:

• Non richiedono progettazioni complesse né lavori particolarmente invasivi
• Semplificano il cantiere e abbreviano di molto i tempi per la messa in esercizio dell’impianto
• Permettono una gestione flessibile e intelligente dell’impianto, in base all’effettivo utilizzo delle aule e agli effettivi bisogni rilevati (anche interfacciandoli a sistemi domotici o sensori IAQ)
• Non necessitano di manutenzioni complesse, grazie anche all’assenza di lunghe canalizzazioni d’aria
• Evitano fenomeni di ricircolo d’aria tra una classe e l’altra