BILANCIO ENERGETICO DELL'ABITAZIONE

PERCHE': CAUSE AMBIENTALI, FISIOLOGICHE E SOCIALI DEI CONSUMI DI ENERGIA NELLE ABITAZIONI

3.2. CLIMA E BENESSERE: L'EQUAZIONE DEL BENESSERE TERMICO

Il concetto di benessere, che è in larga misura soggettivo, esige una definizione. Per «benessere termico» (comfort) si intende per una persona singola quella «situazione» per la quale essa esprime soddisfazione per l'ambiente termico, Per un gruppo, la condizione per la quale si verifica la massima percentuale di giudizi di soddisfazione per l'ambiente termico. Il «benessere termico» per lo più coincide con la situazione di «sensazione termica neutra», ossia quella situazione in cui una persona non preferisce ne riscaldare, ne raffreddare l'ambiente circostante. Oltre che per il naturale desiderio di « sentirsi bene », si cerca di instaurare la situazione di benessere termico anche per gli importanti riflessi positivi che essa ha sul rendimento umano. Sia le attività intellettuali, che manuali che percettive hanno infatti un maggior rendimento in condizioni termiche di benessere.
La valutazione di «benessere termico» compete sia all'ambiente esterno che a quelli interni, e riguarda non solo le abitazioni e le costruzioni in genere, ma anche i mezzi di trasporto e le aree di attività produttive.
Il concetto di «benessere» andrebbe a nostro avviso esteso oltre alla limitazione del benessere termico, includendo anche le varianti dovute all'illuminazione e al rumore, e ciò proprio in conseguenza di una definizione di benessere legata al rendimento nelle varie attività umane, più che alle sensazioni. Esiste infatti una stretta relazione tra rendimento, sensazione di benessere, ambiente termico, illuminazione e rumore e possiamo chiamare la loro situazione ottimale per il rendimento umano «benessere totale». Per ogni attività umana si possono individuare campi di variabilità di ognuno di questi parametri e ciò sarebbe molto utile per una definizione scientifica del microclima ambientale degli edifici e dei mezzi di trasporto in rapporto alloro utilizzo.
Questa estensione del concetto di «benessere», che non ci risulta essere stata mai trattata, introdurrebbe però un altro notevole numero di varianti nel già complesso bilancio relativo solo al benessere termico. Per limitarci allo studio di questo solo, che invece è stato oggetto di numerose e accurate ricerche, le più importanti variabili che influenzano la condizione di « benessere termico » sono :
• il calore prodotto dal corpo in rapporto all'attività svolta,
• l'azione degli abiti,
• la temperatura dell'aria,
• la temperatura media della radiazione,
• la percentuale dell'umidità.
P.O. Franger (1970) nel suo Thermal Comfort ha stabilito, attraverso una serie di prove empiriche su numerosi soggetti, sia i valori dei vari parametri, che l'equazione che lega tra loro le variabili base sopra elencate. L' equazione del benessere termico consente di calcolare ogni combinazione di temperatura della radiazione, ventilazione e umidità per creare la condizione di benessere termico per ogni attività e tipo di abito ed è di fondamentale importanza per i calcoli degli impianti. La condizione di « benessere termico » per una data persona e per una data attività è quella che consente una determinata temperatura media della superficie della sua pelle (t_s) e una sudorazione entro determinati limiti (E_sw), che si possono esprimere con le seguenti relazioni empiriche :

ove:
H= calore prodotto dal corpo umano (Kcal/h)

A_du = area del corpo umano nudo o area di Du Bois in m² (mediamente 1,80 m^²).
H/A_du = calore prodotto per unità di superficie del corpo umano (Kcal/m^² · h)
La relazione esprime il fatto che per una situazione di benessere costante la temperatura media della pelle diminuisce con l'aumentare dell' attività.
Per un valore di H/A_du= 50 Kcal/m^² · h (^¹) corrispondente a quello di una persona in stato di quiete, la temperatura media sulla superficie della pelle é di 34°C e la secrezione sudorifera uguale a zero, mentre per una persona che fa una leggera ginnastica (H/A_du=150Kcal/m^² · h), t_s = 31°C e la sudorazione induce una perdita di 75,6 Kcal/m^² · h.
L' equazione generale del benessere termico come formulata da Franger consente di calcolare ogni combinazione di fattori ambientali per ottenere « il benessere termico » per persone con diversi vestiti e per diverse attività. Le variabili che bisogna prendere in considerazione sono quindi di tre tipi diversi: 1) funzione del tipo di abiti. 2) funzione del metabolismo e del tipo di attività; 3) variabili ambientali, e saranno oggetto di seguito di un esame dettagliato.
L' equazione, se espressa secondo queste variabili, assume la forma:

Ricordiamo il significato dei simboli:
M/A_du calore del metabolismo (Kcal/m^² · h);
   efficienza meccanica;
t_a   temperatura dell'aria;
p_a  pressione di vapore nell'aria ambiente (mm Hg);
I_cl  resistenza termica dei vestiti;
f_c   rapporto tra superficie coperta e superficie nuda del corpo umano;
T_mrt  temperatura radiante media (°C) di una persona in determinata posizione;
h_c   coefficiente di convenzione;
t_cl   temperatura del corpo vestito.

(^¹)Il termine (H/A_du)é spesso misurato net, unità di misura equivalente a 50 Kcal/m^² · h (ossia 58,2 W/m^²), e corrispondente al calore metabolico disperso da una persona in stato di quiete e seduta.