Innovazione sulla sanificazione per debellare il Covid-19 sugli impianti di aerazione

La pandemia ha messo in luce diverse criticità, una di queste ha a che fare con i sistemi di condizionamento dell’aria denominati HVACS (Heating Ventilation Air Conditioning System). Tutti ricordiamo l’affollamento degli ospedali di pazienti Covid, il problema maggiore, all’apice della crisi sanitaria, fu quello di evitare la cosiddetta cross contamination tra i vari reparti delle strutture ospedaliere, più avanti vedremo di cosa si tratta nello specifico.

Oggi, in una fase, si spera, calante dell’emergenza il tema della qualità dell’aria è divenuto centrale per tutti i luoghi chiusi ove sostano una moltitudine di persone, pensiamo alle scuole o a qualsiasi locale aperto al pubblico, ma anche e soprattutto i luoghi di lavoro. In particolare ci si è soffermati molto sulla necessità di attivare strategie di prevenzione attraverso un adeguato ricambio dell’aria in termini di tempo.

L’attenzione di tutti, ora è focalizzata sui luoghi di lavoro, dove poche criticità possono bloccare il ciclo produttivo e/o commerciale. La qualità dell’aria sui luoghi di lavoro è divenuta strategica poiché da essa e dalle politiche di prevenzione sanitaria, dipende la cosiddetta ripartenza.

Per ciò che concerne la salubrità dell’aria, questa è affidata agli impianti di trattamento dell’aria e in particolare ai sistemi di manutenzione. In questo senso si riscontrano due criticità di carattere generale:

  • Occorre fare i conti con un parco macchine legato sia al tempo in cui sono state impiantate, sia al tipo di tecnologia adottata.
  • I luoghi di lavoro seguono una pianta legata alla necessità funzionale dello svolgimento dell’attività lavorativa e non delle esigenze di circolazione dell’aria.

Vediamo come affrontare questa materia partendo proprio dalla macchina che è preposta a trattare l’aria. Vedremo infine che la tecnologia impiegata, ad esempio nei sistemi di filtrazione dell’aria, non è indifferente rispetto al risultato che si vuole raggiungere.

Come le UTA – Unità Trattamento Aria – possono aiutare a contrastare il COVID

In ogni ufficio o locale ove le persone sostano e lavorano, sono montate le UTA, queste ultime svolgono un compito importante già prima della crisi epidemiologica. La vivibilità dell’ambiente, in termini di aria pulita, pressione e temperatura, è regolata da un macchinario, parte di un sistema, che ha il preciso compito di aspirare l’aria per convogliarla nel filtro e una volta ripulita, rimetterla in circolo. Per ora ci limitiamo a descrivere il funzionamento non specificando da dove viene aspirata l’aria, successivamente affronteremo anche questo importante tema.

Gli impianti di circolazione dell’aria solitamente vengono centralizzati in modo da servire più ambienti o zone. Nei casi in cui il locale è unico, oppure non può essere servito da un impianto multizona per la conformazione stessa dell’edificio, si usano impianti singoli per coprire la singola zona. Nelle case è più facile trovare impianti che servono la stanza, anche se le cose stanno pian piano cambiando.

Comunemente un impianto schematizzato può essere a tutt’aria oppure misto ad aria primaria. I sistemi a tutt’aria hanno il compito di ricambiare l’aria e fornire il condizionamento; i sistemi misti ad aria primaria invece ricambiano l’aria mentre la funzione di condizionamento viene svolta dagli split.

Ciò che vale la pena conoscere nel dettaglio, è il sistema di manutenzione soprattutto perché è l’argine che permette di contrastare l’epidemia da Sars Cov-2.

Rischi e avvertenze nella gestione degli impianti aeraulici

Con l’avvento del Covid-19, da più parti si è sottolineata l’importanza di adottare linee guide uguali per tutti e soprattutto efficaci. Le indicazioni e i protocolli attuativi sono arrivati dalle associazioni di settore del nostro paese ma anche provenienti da organismi sovrannazionali.

La questione è nota a tutti, ogni impianto di condizionamento dell’aria è realizzato su misura, gli edifici sono tutti diversi tra loro e le UTA a loro volta sono segmentate nei vari percorsi in funzione degli utilizzatori. Questa criticità riguarda quindi la mappatura precisa del percorso. Collegata a questa problematica ve n’è un’altra relativa al tipo di impianto di condizionamento installato.

È bene soffermarsi su questa seconda criticità poiché è quella che ha generato i timori più importanti. Come accennavamo prima le UTA a tutt’aria prelevano l’aria da un ambiente per essere ripulita e rimessa in circolo. Non si tratta quindi di aria proveniente dall’esterno, bensì di ricircolo.

È facile intuire che se qualcosa non dovesse andare nel verso giusto, oppure la filtrazione non dovesse fare il suo lavoro, si genererebbe un problema di contaminazione. In fase esplosiva dei contagi, questa paura ha fatto si che gli occhi degli esperti fossero puntati tutti sulla gestione delle manutenzioni ordinarie e straordinarie.

Gli ospedali e le scuole, per fare solo alcuni esempi, sono particolarmente vulnerabili alla cross contamination, questa è causata dall’immissione di aria non purificata proveniente da locali contaminati verso altri locali non direttamente adiacenti ma in contatto e serviti da un unico impianto UTA a tutt’aria.

Nei luoghi di lavoro il pericolo è il medesimo con l’aggravante che in moltissimi casi non c’è stato un piano B. Per ripartire un’azienda deve affrontare difficoltà finanziarie dovute all’attivazione di costos processi di sanificazione per lo più in regime di manutenzione straordinaria.

Va detto che la gran parte degli impianti di condizionamento dell’aria installati, per diverse ragioni, e non solo sul territorio nazionale, sono UTA a tutt’aria multizona. Ciò è dovuto in primis al tema del risparmio energetico: per il mantenimento della temperatura interna occorre minore energia prelevare l’aria dall’interno rispetto a quella (più fredda o più calda, a seconda delle stagioni), proveniente dall’esterno. La temperatura è già allineata all’ambiente da servire e l’impianto nel suo complesso non è sottoposto ad uno sforzo di lavoro con picchi di potenza.

Proprio riguardo questo tema, l’ISS (Istituto di Sanità Superiore), ha emanato un rapporto del 25 Maggio 2020, denominato: “Rapporto ISS COVID-19 – n.5/2020 Rev.2“. Nel testo sotto riportato si avverte tutta la gravità dell’emergenza in quanto si fa esplicito riferimento a favorire unicamente l’estrazione di aria dall’esterno rispetto alla necessità di comfort (raffrescamento o riscaldamento dell’ambiente). Seppure queste linee rappresentino consigli “forti”, col senno di poi si capisce quanto siano stati importanti, alla luce soprattutto del contenimento della fase pandemica, al di là dell’effetto che sicuramente stanno avendo i vaccini.

Ecco l’estratto del testo appena citato: “Negli edifici dotati di specifici impianti di ventilazione (Unità di Trattamento d’Aria-UTA, o Unità di Ventilazione Meccanica Controllata-VMC), correttamente progettati, che movimentano aria esterna outdoor attraverso motori/ventilatori e la distribuiscono attraverso condotti e griglie/diffusori posizionati a soffitto, sulle pareti o a pavimento e consentono il ricambio dell’aria di un edificio con l’esterno, questi impianti laddove i carichi termici lo consentano, devono mantenere attivi l’ingresso e l’estrazione dell’aria 24 ore su 24, 7 giorni su 7 (…). Il consiglio è di proseguire in questa fase, mantenendo lo stesso livello di protezione, eliminando, ove è possibile, la funzione di ricircolo dell’aria per evitare l’eventuale trasporto di agenti patogeni nell’aria (batteri, virus, ecc.). In questa fase è più importante, cercare di garantire la riduzione della contaminazione dal virus SARS-CoV-2 e proteggere i lavoratori, i clienti, i visitatori e i fruitori, piuttosto che garantire il comfort termico. È ormai noto che moltissimi impianti sono stati progettati con il ricorso ad una quota di ricircolo dell’aria (misura esclusivamente legata alla riduzione dei consumi energetici dell’impianto); in tale contesto emergenziale è chiaramente necessario aumentare in modo controllato l’aria primaria in tutte le condizioni. Si consiglia, dove non è possibile disattivare tale quota di ricircolo a causa delle limitate specifiche di funzionamento legate alla progettazione, di far funzionare l’impianto adattando e rimodulando correttamente la quantità di aria primaria necessaria a tali scopi e riducendo la quota di aria di ricircolo”.

Da un punto di vista più approfondito occorre riflettere sulla pratica di bloccare il ricircolo d’aria proveniente da immissione di aria interna a favore della provenienza dall’esterno. Bisogna tener conto che l’aspirazione dell’aria esterna comunque comporta il pericolo di reimmettere la stessa aria inquinata precedentemente espulsa dall’interno, da ciò ne consegue l’importanza delle tecnologie dei sistemi di filtraggio, di mandata e di aspirazione.

Da un punto di vista strettamente energetico, che non deve essere considerato come argomento secondario, si deve mettere in conto del recupero di energia dovuto al calore dell’aria espulsa.

La tecnologia avanza e queste tematiche vengono affrontate da nuovi sistemi di trattamento dell’aria, capaci di centrare obiettivi divenuti oggi quasi delle prescrizioni stando le continue raccomandazione delle autorità preposta.

Le macchine che affrontano il tema del recupero di calore (per lo più attraverso scambiatori), e della netta divisione tra mandata e immissione, si dividono in:

  • Unità di recupero termodinamico (per fare alcuni esempi per piccole dimensioni CFR-HP oppure SPR per grandi dimensioni), in pompa di calore
  • Scambiatori di calore rotativi, a batterie gemelle o a piastre

Sistemi di filtrazione dell’aria per contenere la pandemia nei luoghi chiusi

Nel corso del 2020/21 ci si è via via focalizzati sulla diffusione del virus SARS Cov-2 per via aerea. Oggi gli studi e i modelli di diffusione sono molteplici ed affrontati in maniera interdisciplinare. La pandemia si combatte soprattutto nei luoghi chiusi, ove gli agenti atmosferici, come sole, vento e le condizioni climatiche, non possono contribuire a disperdere il virus.

Un elemento, come già detto, cui fare molta attenzione è la filtrazione dell’aria che avviene per trattamento della stessa. La filtrazione può essere attivata meccanicamente, attraverso la chimica, oppure sfruttando le leggi della fisica.

Le UTA possono avvalersi di filtri meccanici, elettrostatici oppure ionizzatori d’aria a plasma a freddo. Vediamo di cosa si tratta:

  • I filtri meccanici (a tessuto e/o meccanici), agiscono secondo il principio della cattura del particolato, proprio come fanno le mascherine chirurgiche. Dall’aria vengono fatte passare solo le particelle al di sotto di un dato micron. Questo sistema di filtrazione, in parte passivo, è semplice e relativamente poco costoso, ma ci sono delle controindicazioni:
    • il particolato si accumula col passare del tempo
    • possono avvenire delle perdite per distaccamento con pericolo di immissione nell’ambiente
    • pericolo di proliferazione batterica, muffe ecc.

La filtrazione meccanica è delicata dal punto di vista della gestione, il sistema di manutenzione deve essere attenzionato e di tipo ispettivo.

  • La filtrazione elettrostatica è nata con l’epoca industriale, la dove quella meccanica non poteva essere applicata per via delle alte temperature. Si avvale del campo elettrico generato nel filtro per mezzo di piastre o elettrodi, per generare il “vento ionizzante”. Più il flusso di aria è veloce minore sarà la capacità di trattenere le particelle solide o liquide. Il punto di debolezza quindi sta nella sua efficienza com’è vero il contrario. Anche in questo caso il piano di manutenzione evita che materiale organico e detriti si accumulino e mettano in pericolo la sua funzione primaria.
  • Infine la filtrazione per mezzo della ionizzazione dell’aria a plasma freddo determina, non l’accumulo ma la decontaminazione da varie particelle. Qualsiasi microorganismo, o componente organico volatile (conosciuto con il termine COV), viene attaccato nella sua struttura molecolare. La tecnologia NTP (Non Thermal Plasma), attraverso il plasma freddo, ionizza l’aria e attiva il processo di ossidazione e scomposizione degli inquinanti. Il processo attivato dal NTP è un processo fisico che si genera a temperatura ambiente. L’aria aspirata viene trasformata in un gas ionizzato le cui particelle sono caricate elettricamente. I fenomeni di ossidazione che si generano distruggono COV, batteri, microorganismi e persino gli odori.
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