Progettazione della VMC: normative, calcolo delle portate d’aria e distribuzione negli impianti

La realizzazione di un sistema di ventilazione meccanica controllata centralizzato è un processo nel quale convergono discipline termodinamiche, fluidodinamiche e impiantistiche; il calcolo delle portate d'aria costituisce il fondamento della progettazione impiantistica e deve essere condotto con attenzione e rigore, adattandosi metodologicamente al caso specifico di progetto. 

1.1. Il nuovo riferimento normativo per la progettazione della VMC

La UNI EN 16798-1:2019 è la norma tecnica europea che definisce i parametri ambientali interni — ventilazione, qualità dell'aria interna (IAQ), comfort termico, illuminazione e acustica — per gli edifici residenziali e non residenziali; strutturata in 18 parti, essa contiene sezioni che comprendono testi normativi e i technical report, ossia documenti di supporto con esempi pratici, calcoli di dimensionamento e linee guida applicative. La UNI EN 16798-1 nasce dalla revisione della precedente UNI EN 15251:2008 e si inserisce nel quadro delle norme EPB (Energy Performance of Buildings) elaborate dal CEN. Attraverso il Vienna Agreement tra CEN e ISO, la norma è inoltre destinata a confluire con la ISO 17772-1 in un unico documento internazionale, nell'ottica di armonizzazione del quadro tecnico di riferimento a livello globale.

In Italia, il documento di riferimento precedente era la norma UNI 10339:1995, ritirata definitivamente il 4 luglio 2024, che si basava su un approccio rigido e tabellare fondato su un indice di affollamento standard e su portate d'aria fisse per persona, metodo che sovente portava a sovrastime con conseguenti sovradimensionamento degli impianti e incremento dei costi di installazione e gestione; con il suo ritiro, il riferimento tecnico nazionale diventa la suddetta UNI EN 16798, che introduce una logica sensibilmente diversa, passando da un approccio prescrittivo a norma su base prestazionale. Il riferimento europeo, infatti, non fissa portate d'aria predeterminate, ma propone un sistema flessibile che permette al progettista di graduare il livello di qualità ambientale desiderato a partire da tre input fondamentali: il livello di qualità dell'aria interna (IEQ) obiettivo, il numero reale degli occupanti (spesso derivato da valutazioni antincendio o dalla configurazione effettiva degli spazi) e il grado di inquinamento interno dell'edificio, classificato in molto basso, basso o non basso. Il progettista sceglie poi tra più metodi di calcolo basati sulla qualità percepita, sulla concentrazione di inquinanti o su valori predeterminati: in sostanza, vengono fissati gli obiettivi (comfort, IAQ, salubrità), ma le strategie per raggiungerli sono nelle mani del professionista.

Al centro della norma vi è il sistema classificatorio della qualità dell'ambiente interno (Indoor Environmental Quality - IEQ), articolato in quattro livelli: 

La classe III rappresenta il livello minimo accettabile; la classe IV è ammessa solo in modo limitato e adeguatamente motivato. Questo schema consente di progettare impianti calibrati sulle reali esigenze tecniche, economiche e spaziali del progetto. Va notato che l’indice IEQ intende la qualità indoor nel suo complesso, quindi considerando qualità dell’aria (concentrazione di inquinanti, CO2, VOC, etc.), comfort termico (temperatura, umidità), illuminazione (naturale e artificiale), comfort acustico. I valori di riferimento operativi sono inseriti nelle appendici: l'Appendice B (informativa) contiene i valori di default validati a livello europeo, applicabili in assenza di normative nazionali specifiche e attualmente il riferimento pratico in Italia; l'Appendice A (normativa) riporta le medesime tabelle prive di valori, da compilare a cura di ciascuno Stato membro per adattare la norma alle condizioni locali.

La UNI EN 16798-1, di per sé, non impone obblighi diretti, ma diventa cogente quando richiamata da atti normativi vincolanti. È questo il caso del Decreto CAM (D.M. 23 giugno 2022 e successive modifiche), il cui capitolo 2.4.5 "Aerazione, ventilazione e qualità dell'aria" ne prescrive l'applicazione per le ristrutturazioni importanti di secondo livello e le riqualificazioni energetiche; in tali interventi, il decreto impone il raggiungimento di almeno la Classe II di qualità ambientale interna così come definita dalla norma; in presenza di impedimenti tecnici documentabili, è ammessa la Classe III come soglia minima accettabile. 

1.2. I criteri di calcolo della portata d’aria e il ruolo della CO2

Con l’introduzione del concetto di Indoor Environmental Quality quale target progettuale variabile, la portata totale si determina sommando il contributo per la diluizione degli inquinanti antropici e quello legato alle emissioni dei materiali dell'edificio secondo la relazione 

dove n è il numero di occupanti, qp la portata per persona (l/s), AR la superficie di pavimento (m2) e qB la portata specifica per le emissioni dell'edificio, parametro che premia l'uso di materiali a bassa emissione di inquinanti (ad esempio VOC e formaldeide).

Un approccio alternativo-complementare si fonda sulla determinazione della portata in funzione del carico di inquinamento antropico utilizzando la produzione di anidride carbonica quale parametro indicatore della necessità di ricambio d'aria. Questo metodo risulta particolarmente indicato per edifici ad elevata prestazione energetica dove il controllo fine della qualità dell'aria è di primaria importanza. Assumendo una produzione media di CO2 pari a 20 litri per ora per persona in condizioni di attività sedentaria (questo valore può salire a 30-35 l/h per attività fisica moderata) e ponendo quale obiettivo il mantenimento di una concentrazione interna inferiore a 1000 parti per milione (ppm), è possibile determinare la portata specifica necessaria attraverso la relazione fondamentale del bilancio di massa:

dove Q rappresenta la portata d'aria necessaria espressa in metri cubi per ora, P è il numero di occupanti, G indica la produzione oraria di CO2 per persona (l/h), mentre Cint e Cest rappresentano rispettivamente le concentrazioni interna ed esterna di anidride carbonica espresse in parti per milione (ppm).