Comfort climatico negli ambienti di lavoro: sfide e soluzioni nell'era dei cambiamenti climatici

Nell’ultimo rapporto dell’Organizzazione Meteorologica Mondiale (WMO) si legge, tra le altre informazioni, che c'è una probabilità dell'80% che almeno un anno tra il 2025 e il 2029 sarà più caldo dell'anno più caldo mai registrato – il 2024 – e una probabilità dell'86% che almeno un anno superi di oltre 1,5 °C i livelli preindustriali. 

Considerando l’intensità e frequenza delle ondate di calore dovute ai cambiamenti climatici, risulta evidente che l'impatto delle alte temperature sul comfort e sulla sicurezza lavorativa è un tema di massima attualità e rilevanza per le aziende.

Le alte temperature estive incidono sul comfort lavorativo in modi diretti e misurabili, trasformando quello che era considerato un semplice disagio in un significativo rischio per la salute e la produttività, e come tale deve essere trattato dal Datore di Lavoro e dai responsabili per la salute e sicurezza nei luoghi di lavoro.

 

 

Comfort termico e produttività: un legame indissolubile

 

Che cos'è il comfort termico? Fisiologia della termoregolazione

L’organismo umano viene definito “omeotermo”, è in grado, cioè, di mantenere costante la propria temperatura centrale in un range ristretto di 37±1°C nelle più diverse condizioni climatiche, attraverso continui scambi termici con l’ambiente circostante che avvengono per convezione, evaporazione, irraggiamento e, in misura minore, per conduzione tramite la superficie cutanea e per convezione ed evaporazione attraverso l’attività respiratoria.

Nella maggior parte dei casi gli scambi termici tra l’ambiente e le persone che operano al suo interno sono condizionati da 4 parametri ambientali (temperatura, velocità e umidità relativa, temperatura media radiante) e 2 parametri legati al soggetto (metabolismo energetico e isolamento termico dell’abbigliamento).

Il mantenimento dell’equilibrio termico è assicurato da un complesso sistema di termoregolazione dell’organismo.

I normatori tecnici hanno cercato di definire gli ambienti termici critici per il comfort termico umano:

• Ambiente termico moderato

Secondo la sezione 1 – Scope della norma UNI EN ISO 7730 [9], un ambiente termico moderato è un ambiente nel quale si manifestano scostamenti “moderati” dalle condizioni ideali di comfort termico. In un ambiente termico moderato il soggetto riesce a mantenere l’equilibrio termico del corpo con ridotte sollecitazioni del sistema di termoregolazione.

• Ambiente termico severo

Da un punto di vista normativo non esiste alcuna definizione formale di ambiente termico severo. La norma UNI EN ISO 7730 fa semplicemente riferimento ad “extreme thermal environments”, che rappresentano i campi di applicazione delle norme UNI EN ISO 7243, UNI EN ISO 7933 entrambe riguardanti la valutazione di situazioni di stress da calore e della norma UNI EN ISO 11079 riguardante la valutazione di situazioni di stress da freddo.

Da un punto di vista fisiologico, un ambiente termico “severo” è un ambiente nel quale i meccanismi di termoregolazione del corpo umano, che provvedono al mantenimento costante della temperatura degli organi interni intorno ai 37°C sono fortemente sollecitati, ed in casi estremi possono anche non essere sufficienti ad evitare gravi compromissioni temporanee o permanenti delle funzioni dell’organismo.

Per scopi pratici conviene definire come “severo” un ambiente termico nel quale l’insorgenza nel soggetto esposto di uno strain termico (ipertermia o disidratazione in ambienti caldi, ipotermia negli ambienti freddi) avviene in tempi inferiori alle 8 ore della giornata lavorativa convenzionale.

 

Effetti sulla salute e sulla sicurezza dovuti al caldo

 

• Patologie da caldo

Lavorare al caldo pone richieste conflittuali al sistema cardiovascolare: la capacità cardiaca costituisce un fattore limitante per il lavoro intenso svolto in ambienti severi caldi e il sistema cardiovascolare può trovarsi in una condizione di sovraccarico tale da non poter soddisfare adeguatamente entrambe le esigenze.

La patologie tipicamente correlate al lavoro in ambienti caldi possono essere:

• sincope da calore;

• iperpiressia e colpo di calore;

• crampi da calore;

• disidratazione;

• patologie a carico della pelle e delle ghiandole sudoripare.

 

• Effetti di tipo infortunistico

Lo stress termico può causare infortuni sul lavoro. Inoltre malori causati dallo stress termico possono ridurre la capacità di attenzione del lavoratore e quindi aumentare il rischio di infortuni, come tipicamente avviene nel caso degli addetti alla conduzione di macchinari o di veicoli.

Le tipologie e modalità di infortunio più frequenti a seguito di stress termico subito dal lavoratore sono: 

• incidenti di trasporto; 

• scivolamenti e cadute; 

• contatto con oggetti o attrezzature; 

• ferite; 

• lacerazioni e amputazioni.

Lo stress termico inoltre può indurre all’aumento dell’irritabilità, tendenze alla rimozione dei dispositivi di protezione individuale (DPI), calo del rendimento produttivo ed aumento dell’assenteismo.

 

L'impatto dei cambiamenti climatici sul comfort negli edifici

Gli impatti dovuti alle ondate di calore sugli edifici dipendono molto dalle caratteristiche degli edifici stessi. In questo approfondimento vogliamo dedicare l’attenzione ai siti produttivi industriali perché, sulla base delle nostra esperienza, rappresentano le situazioni con condizioni più critiche per i lavoratori ed al contempo presentano le maggiori complicazioni per l’ammodernamento. 

 

Nuove sfide per il comfort termico

Le sfide principali, per il miglioramento del comfort termico negli edifici produttivi industriali, sono molto diverse da quelle degli edifici residenziali o commerciali e si possono riassumere così:

• criticità dell'involucro edilizio e irraggiamento solare: gli edifici produttivi sono spesso progettati per la funzionalità e non per l'efficienza termica estiva presentando scarse coibentazioni, grandi superfici vetrate e lucernari, presenza di ponti termici.

• gestione dei carichi termici interni: a differenza di un ufficio, un edificio produttivo frequentemente genera enormi quantità di calore al suo interno, che si sommano al carico termico proveniente dall'esterno;

• inadeguatezza e inefficienza degli impianti di climatizzazione: gli impianti esistenti sono spesso obsoleti o sottodimensionati per affrontare le condizioni climatiche attuali (sistemi di raffrescamento localizzati o assenti, difficoltà di zonizzazione, alti costi energetici);

• coesistenza di ambienti diversi: spesso all'interno dello stesso edificio coesistono aree con esigenze termiche completamente diverse (uffici inseriti in aree produttive, necessità di comfort differenziato).

 

Quadro normativo attuale

Un intervento tipico di efficientamento energetico per la climatizzazione di siti industriali, deve normalmente rispettare le seguenti norme di riferimento:

• Legge 10/91 – contenimento dei consumi energetici e s.m.i;

• D.M. 22 gennaio 2008 n.37 – “Regolamento concernente l’attuazione dell’articolo 11-quaterdecies, comma 13, lettera a) ella legge n.248 del 2 dicembre 2005, recante riordino delle disposizioni in materia di attività di installazione degli impianti all’interno degli edifici”;

• D.lgs. 9 aprile 2008, n. 81 “Testo unico sulla salute e sicurezza sul lavoro” e s.m.i;

• Decreto 8 novembre 2019 “Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la realizzazione e l’esercizio degli impianti per la produzione di calore alimentati da combustibili gassosi”;

• UNI EN ISO 7730;

• UNI EN ISO 7243;

• UNI EN ISO 7933;

• UNI EN ISO 11079.

 

Strategie per un comfort climatico sostenibile

Nelle situazioni complesse, come sono gli stabilimenti produttivi, non è possibile individuare una soluzione univoca. Per perseguire il comfort climatico nei siti produttivi è opportuno adottare una serie di strategie integrate e sostenibili che agiscano in modo sinergico.

 

Approccio bioclimatico alla progettazione

L'approccio bioclimatico alla progettazione di edifici produttivi, specialmente alla luce dell'emergenza climatica, rappresenta un radicale cambio di paradigma. Si passa dal concepire l'edificio come una scatola sigillata che combatte il clima esterno con la forza bruta degli impianti (approccio "brute force"), a immaginarlo come un organismo reattivo e intelligente, che dialoga con il clima per massimizzare il comfort con il minimo dispendio energetico.

Ecco i pilastri di questo approccio:

• progetto dell'involucro come prima difesa passiva (orientamento, morfologia, controllo solare);

• ventilazione naturale (effetto camino, raffrescamento notturno);

• luce naturale;

• integrazione di verde (tetti e pareti verdi);

L'approccio bioclimatico trasforma la sfida climatica in un'opportunità per progettare edifici produttivi non solo a basso consumo, ma anche più resilienti, salubri e piacevoli da vivere per i lavoratori, aumentando il valore dell'immobile e la produttività aziendale

 

Tecnologie efficienti per la climatizzazione

Considerando che l'energia più pulita è quella non consumata, il primo passo è impedire al calore di entrare e accumularsi nell'edificio:

• tetti freddi ("cool roofs"): impiego di vernici o membrane ad alta riflettanza solare;

• isolamento termico dell'involucro: coibentazione copertura e pareti;

• schermature solari: da applicare a superfici finestrate, lucernari, ecc..

 

Una volta ridotto l'ingresso del calore, bisogna gestire quello generato internamente:

• cattura del calore alla fonte; 

• ventilazione naturale controllata; 

• destratificatori d'aria.

 

Quando le strategie passive non bastano, si ricorre a sistemi attivi a basso impatto:

• raffrescamento adiabatico: è la soluzione più indicata per i grandi volumi. Questi sistemi raffreddano l'aria facendola passare attraverso pannelli umidi, abbassando la temperatura con un consumo elettrico molto inferiore (fino a -80%) rispetto alla climatizzazione tradizionale. Sono ideali in climi secchi e garantiscono un costante ricambio d'aria;

• zonizzazione e "Isole di Comfort": invece di tentare di climatizzare l'intero capannone, si creano "isole di comfort" localizzate solo sulle postazioni di lavoro fisse.

 

Efficientamento energetico e comfort: un binomio possibile

Il binomio tra miglioramento del comfort climatico ed efficienza energetica non solo è possibile, ma oggi è la strategia più moderna e vantaggiosa per le aziende, in un’ottica di sostenibilità lavorativa, energetica ed economica.

Secondo la nostra esperienza maturata in fabbrica, l’obiettivo è raggiungibile se abbandoniamo l'approccio tradizionale ("più climatizzazione per tutti") e adottiamo una logica integrata che mira a ridurre il fabbisogno di raffrescamento.

Consapevoli che ogni realtà ha le proprie caratteristiche peculiari, positive o negative che siano, l’approccio integrato può essere così semplificato:

1. strategie passive sull’involucro: impedire al calore di entrare e accumularsi nell'edificio.

2. scelta di tecnologie di raffrescamento efficienti: quando le strategie passive non sono sufficienti, 

3. abbinare all’impianto di climatizzazione un impianto di autoproduzione rinnovabile dimensionato per l’autoconsumo;

3. gestione intelligente e digitale: zonizzazione, sensoristica e controllo digitale (BMS);

Questo approccio integrato non solo è tecnicamente possibile, ma è anche economicamente incentivato. Molti di questi interventi, generando un risparmio energetico, possono accedere a misure di incentivazione e finanza agevolata.

 

Un esempio di successo: case study di uno stabilimento industriale, settore manifatturiero, in Provincia di Gorizia

E4F è stata incaricata dalla Direzione dell’azienda con lo scopo di individuare e dar seguito a delle soluzioni in grado di migliorare il comfort lavorativo all’interno dei reparti produttivi del sito industriale insediato in Provincia di Gorizia.

 

Stato di fatto

Si è riscontrato che le temperature dell’aria nei reparti produttivi aumentano in estate seguendo l’andamento stagionale, tuttavia alcune zone sono risultate critiche a causa degli apporti termici interni di processo e delle condizioni di aerazione critiche.

La valutazione dei fabbisogni termici è stata effettuata per tutto lo stabilimento nelle condizioni estive, invernali e dei periodi di fermo tecnologico invernali. Per il periodo di fermo estivo non sono state individuate criticità.

 

Criticità

• esigenze di climatizzazione e condizioni differenti per reparti o gruppi funzionali;

• priorità di intervento differenti;

• scarsa aerazione dei reparti;

• apporti termici interni da processo produttivo importanti;

• in un reparto, necessità di rispettare le condizioni termoigrometriche vincolanti del processo.

 

Obiettivi

• introdurre aria fresca in ambiente;

• lasciar uscire l’aria esausta per sovrappressione, creando una sorta di spinta dal basso verso l’alto;

• non modificare drasticamente le temperature (immissione d’aria a temperatura leggermente più bassa dell’ambiente controllato);

 

Stato di progetto

Considerando che la Committenza ha chiesto di considerare prioritaria la criticità legata alla climatizzazione estiva del reparto 1 (situazione più gravosa per i lavoratori), la proposta di ammodernamento è stata suddivisa in due fasi: 

• Fase 1: per permettere di ridurre i problemi di caldo eccessivo nel reparto 1; 

• Fase 2: da eseguirsi successivamente, per risolvere i problemi di raffrescamento e di riscaldamento dei rimanenti reparti;

 

Fase 1: impianto di raffrescamento adiabatico per l’abbassamento delle temperature nel reparto 1

Si configura come un sistema di ventilazione e climatizzazione che si basa su un principio fisico molto semplice: l'aria calda e inquinata, essendo più leggera, tende a salire, mentre l'aria fresca e pulita, più densa, tende a rimanere in basso.

Tale impianto permette di immettere aria dall’alto che si abbassa per effetto della differenza di densità rispetto a quella dell’ambiente. 

L’aria raffreddata potrà essere prelevata dall’esterno ed immessa negli ambienti, o ricircolata nell’ambiente con UTA ad acqua refrigerata collegata a tratti di canali a dislocamento. 

In entrambi i casi è necessario un impianto ad acqua refrigerata associato ad un sistema di ventilazione forzata.

Per quanto riguarda il raffrescamento estivo, per limitare le potenze elettriche e frigorifere in gioco si è identificata una prima fase che prevede l’installazione di un sistema a raffreddamento adiabatico come mezzo per raggiungere gli obiettivi. 

 

 

Il raffreddamento adiabatico permette di abbassare le temperature ambiente di circa 3 – 6 °C rispetto alla temperatura dell’aria esterna aspirata con potenza impegnata pari ad 1/10 della potenza impegnata con un sistema ad acqua refrigerata, previsto nella fase 2.

 

Fase 2: impianto di climatizzazione ad acqua calda / refrigerata per il pieno controllo del microclima di tutti i reparti 

Per un controllo più raffinato delle condizioni ambientali o per l’esigenza di controllare le temperature anche in inverno la soluzione complessiva consiste nell’installazione di un impianto di climatizzazione di tipo tradizionale che integra il sistema a raffreddamento adiabatico e provvede alle esigenze di riscaldamento invernale oltreché a quelle di raffreddamento estivo.

Questo tipo di impianto fornisce un completo controllo su temperature, tassi di umidità e ricambio dell’aria ambiente per tutto l’anno, indipendentemente dalle condizioni esterne.

 

Risultati:

L’installazione del raffreddatore adiabatico permette di eliminare, ai fini del benessere ambientale, il senso di oppressione che l’assenza di aerazione combinata ad elevato calore e aggravato dalla presenza di umidità imprimono sulla persona esposta a quel tipo di clima.

Tale intervento pur non riducendo drasticamente il carico termico nell’ambiente del locale 1, riduce l’effetto negativo dell’irraggiamento sulla persona migliorando la sensazione di benessere percepita dai lavoratori.

L’eventuale criticità del sistema di raffreddamento adiabatico è la sua dipendenza dalle condizioni di umidità dell’aria esterna per la determinazione della sua efficienza: in condizioni di elevata umidità dell’aria esterna la capacità refrigerante risulta ridotta.

 

In sintesi:

• l’impianto di climatizzazione tradizionale permette di controllare in modo efficace il microclima ambientale in base a parametri prestabiliti adottati quali dati di base;

• il raffreddatore adiabatico permette di stemperare le temperature ambiente, ma la capacità di raffreddamento è influenzata dall’umidità dell’aria aspirata (aria esterna) e pertanto il risultato finale è variabile in funzione delle condizioni esterne che non possono essere controllate;

• l’aria immessa nel reparto ondulatore nel processo di raffreddamento viene umidificata, ma una volta entrata nel reparto, per effetto del riscaldamento si secca e si comporta come aria in grado di ridurre il carico di umidità migliorando la prestazione lasciata ora agli impianti di aspirazione.

 

Come E4F può supportare le aziende

E4F vanta consolidata e specialistica esperienza nei servizi di engineering alla progettazione e costruzione di impianti meccanici ed elettrici industriali.

I servizi offerti da E4F per questa tipologia di impianti riguardano:

• gestione rilievi del microclima;

• valutazione del rischio microclima negli ambienti di lavoro;

• analisi e simulazioni termotecniche;

• progettazione completa degli impianti meccanici ed elettrici e delle opere accessorie;

• Direzione Lavori e construction management;

• coordinamento sicurezza.

 

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