La ventilazione in ambito residenziale: aspetti tecnico-normativi ed applicazione ad un caso di studio

In questa trattazione è analizzato il tema della ventilazione negli ambienti indoor. Oggi questo argomento è di notevole interesse a causa di una serie di fattori molto importanti: - L’uomo trascorre la maggior parte del tempo in spazi chiusi - L’Organizzazione Mondiale della Sanità sottolinea come molte malattie, tra cui asma e allergie, derivino dall’eccesso di umidità interna e dalla presenza di muffe - Gli stili di vita lavorativi sono differenti rispetto al passato: non c’è più tempo per aprire adeguatamente le finestre - L’aria interna è da 10 a 100 volte più inquinata di quella esterna - Negli ambienti i materiali di arredo e i prodotti per la pulizia possono emettere sostanze nocive - L’infiltrazione dai serramenti, con la costruzione di edifici sempre più ermetici e a bassa permeabilità all’aria, risulta insufficiente per garantire un corretto ricambio - Le nuove leggi in materia di risparmio energetico impongono limiti sul fabbisogno energetico di riscaldamento, in parte dovuto ai processi di ventilazione. Vengono quindi analizzati i due sistemi di ventilazione possibili ad oggi in campo residenziale: la ventilazione naturale e la ventilazione meccanica controllata (VMC) applicati poi ad un edificio nel quartiere di Corticella (BO). Sono stati posti poi a confronto i due sistemi nel calcolo dei fabbisogni energetici per ventilazione e nelle relative incidenze rispetto al termine legato allo scambio termico per trasmissione. Viene proposta infine un'ipotesi di realizzazione di impianto di ventilazione meccanica integrato con una riqualificazione architettonica completa dell'edificio per il raggiungimento di elevate prestazioni energetiche.

An investigation of IAQ, thermal comfort and Sick Building Syndrome symptoms in UK energy efficient homes

Purpose
– Concern of the deterioration of indoor environmental quality as a result of energy efficient building design strategies is growing. Apprehensions of the effect of airtight, super insulated envelopes, the reduction of infiltration, and the reliance on mechanical systems to provide adequate ventilation (air supply) is promoting emerging new research in this field. The purpose of this paper is to present the results of an indoor air quality (IAQ) and thermal comfort investigation in UK energy efficient homes, through a case study investigation.

Design/methodology/approach
– The case study dwellings consisted of a row of six new-build homes which utilize mechanical ventilation with heat recovery (MVHR) systems, are built to an average airtightness of 2m3/m2/hr at 50 Pascal’s, and constructed without a central heating system. Physical IAQ measurements and occupant interviews were conducted during the summer and winter months over a 24-hour period, to gain information on occupant activities, perception of the interior environment, building-related health and building use.

Findings
– The results suggest inadequate IAQ and perceived thermal comfort, insufficient use of purge ventilation, presence of fungal growth, significant variances in heating patterns, occurrence of sick building syndrome symptoms and issues with the MVHR system.

Practical implications
– The findings will provide relevant data on the applicability of airtight, mechanically ventilated homes in a UK climate, with particular reference to IAQ.

Originality/value
– IAQ data of this nature is essentially lacking, particularly in the UK context. The findings will aid the development of effective sustainable design strategies that are appropriate to localized climatic conditions and sensitive to the health of building occupants.

La ventilazione non-invasiva a pressione positiva nell’insufficienza respiratoria acuta ipercapnica: 10 anni di esperienza clinica di una Unità di Terapia Semi-Intensiva Respiratoria

PremessaSebbene numerosi studi prospettici, controllati e randomizzati abbiano dimostrato il successo della ventilazione non-invasiva a pressione positiva (NIV) in casi selezionati di insufficienza respiratoria acuta ipercapnica (IRA) in setting con intensità di cura differenti, i dati di pratica clinica relativi all’uso della NIV nel “mondo reale” sono limitati. Scopo Riportare i risultati della nostra esperienza clinica sulla NIV nell’IRA applicata nell’Unità di Terapia Semi-Intensiva Respiratoria (UTSIR) allocata all’interno dell’Unità Operativa di Pneumologia di Arezzo negli anni 1996-2006 in termini di: tollerabilità, effetti sui gas ematici, tasso di successo e fattori predittivi del fallimento.MetodiTrecentocinquanta dei 1484 pazienti (23.6%) consecutivamente ammessi per IRA nella nostra Unità Operativa di Pneumologia durante il periodo di studio hanno ricevuto la NIV in aggiunta alla terapia standard, in seguito al raggiungimento di criteri predefiniti impiegati di routine.RisultatiOtto pazienti (2.3%) non hanno tollerato la NIV per discomfort alla maschera, mentre i rimanenti 342 (M: 240, F: 102; età: mediana (interquartili) 74.0 (68.0-79.3) anni; BPCO: 69.3%) sono stati ventilati per >1 ora. I gas ematici sono significativamente migliorati dopo 2 ore di NIV (media (deviazione standard) pH: 7.33 (0.07) versus 7.28 (7.25-7.31), p<0.0001; PaCO2: 71.4 (15.3) mmHg versus 80.8 (16.6) mmHg, p<0.0001; PaO2/FiO2: 205 (61) versus 183 (150-222), p<0.0001). La NIV ha evitato l’intubazione in 285/342 pazienti (83.3%) con una mortalità ospedaliera del 14.0%. Il fallimento della NIV è risultato essere predetto in modo indipendente dall’Apache III (Acute Physiology and Chronic Health Evaluation III) score, dall’indice di massa corporea e dal fallimento tardivo della NIV (> 48 ore di ventilazione) dopo iniziale risposta positiva.ConclusioniSecondo la nostra esperienza clinica di dieci anni realizzata in una UTSIR, la NIV si conferma essere ben tollerata, efficace nel migliorare i gas ematici e utile nell’evitare l’intubazione in molti episodi di IRA non-responsivi alla terapia standard.

Estimating natural-ventilation potential considering both thermal comfort and IAQ issues

Natural-ventilation potential (NVP) value can provide the designers significant information to properly design and arrange natural ventilation strategy at the preliminary or conceptual stage of ventilation and building design. Based on the previous study by Yang et al. [Investigation potential of natural driving forces for ventilation in four major cities in China. Building and Environment 2005;40:739–46], we developed a revised model to estimate the potential for natural ventilation considering both thermal comfort and IAQ issues for buildings in China. It differs from the previous one by Yang et al. in two predominant aspects: (1) indoor air temperature varies synchronously with the outdoor air temperature rather than staying at a constant value as assumed by Yang et al. This would recover the real characteristic of natural ventilation, (2) thermal comfort evaluation index is integrated into the model and thus the NVP can be more reasonably predicted. By adopting the same input parameters, the NVP values are obtained and compared with the early work of Yang et al. for a single building in four representative cities which are located in different climates, i.e., Urumqi in severe cold regions, Beijing in cold regions, Shanghai in hot summer and cold winter regions and Guangzhou in hot summer and warm winter regions of China. Our outcome shows that Guangzhou has the highest and best yearly natural-ventilation potential, followed by Shanghai, Beijing and Urumqi, which is quite distinct from that of Yang et al. From the analysis, it is clear that our model evaluates the NVP values more consistently with the outdoor climate data and thus reveals the true value of NVP.

Modalita Nava come tecnica di monitoraggio e di ventilazione artificiale in terapia intensiva.

NAVA®, dall’inglese Neurally Adjusted Ventilatory Assist, è una tecnica di monitoraggio e di ventilazione e rappresenta una sofisticata innovazione tecnologica in quanto consente un’assistenza ventilatoria costantemente in armonia con le esigenze del paziente, grazie alla rilevazione diretta dell’attività elettrica del diaframma. Da un punto di vista pratico-operativo, NAVA è un modulo integrativo che si inserisce nelle apparecchiature di ventilazione già esistenti integrandone al meglio le funzionalità. A tale modulo è collegato un sondino nasogastrico nella cui parte distale vi sono elettrodi bipolari. Il sondino viene inserito nell’esofago vicino al diaframma e permette l’acquisizione del segnale Edi (Diaphragmatic Electrical Activity), relativo all’attività elettrica del diaframma. L’attività di quest ultimo è strettamente correlata alla dinamica respiratoria del paziente, in quanto il diaframma, contraendosi, determina il flusso d’aria all’interno delle vie aree. Il segnale Edi acquisito viene usato per interfacciarsi con il ventilatore e grazie speciali algoritmi, il segnale guida il ventilatore permettendo un’assistenza ventilatoria proporzionale e sincrona agli sforzi respiratori del paziente. NAVA è tra le nuove apparecchiature sanitarie ed elettromedicali che la Banca Popolare dell’Emilia Romagna ha recentemente donato al Centro Grandi Ustionati dell’Ospedale Bufalini di Cesena per un valore complessivo di oltre 120.000 euro. NAVA e gli altri strumenti donati sono apparecchiature di ultima generazione destinate a migliorare le possibilità di sopravvivenza dei pazienti più critici, con ustioni e ferite alla cute molto gravi, che necessitano di un’assistenza intensiva. In questo elaborato, nel Capitolo 1, viene presentata la Fisiologia dell’apparato respiratorio e a seguire, nel Capitolo 2, viene descritta la Ventilazione meccanica convenzionale, ancora oggi molto utilizzata. Successivamente, nel Capitolo 3 è illustrata la nuova modalità NAVA. Proseguendo, nel Capitolo 4 si apre un confronto tra le principali differenze tra la NAVA e le precedenti modalità di ventilazione. L’elaborato si conclude con la speranza che NAVA, un’innovazione senza precedenti, non sia limitata ad un investimento potenzialmente utile nel presente della terapia intensiva, ma che la ricerca ad essa correlata possa, in un imminente futuro, aprire la strada a nuove tecnologie ancora più efficienti nella salvaguardia dei pazienti in terapia intensiva.

Dimensionamento del sistema di ventilazione, valutazione delle atmosfere esplosive e studio fluidodinamico della centrale di compressione gas di Poggio Renatico

Progetto relativo al sistema di ventilazione di un cabinato contenente una centrale di compressione di gas naturale da immettere nella rete nazionale. La centrale è sita a Poggio Renatico. Il progetto è suddiviso in tre parti: - dimensionamento e posizionamento dell'impianto di ventilazione; - valutazione delle atmosfere esplosive, con la Guida CEI 31-35; - studio fluidodinamico interno al cabinato, con Solidworks Flow Simulation.

Studio in regime dinamico di un impianto di ventilazione relativo a una palestra

La tesi è volta a risolvere una problematica riscontrata all'interno di una palestra di Forlì, nella quale durante gli orari pomeridiani/serali, a causa dell'elevata affluenza di persone al suo interno, si verifica un superamento delle condizioni ottimali dell'aria grazie alle quali si ha un corretto equilibrio del sistema di termoregolazione dell'organismo. Quindi è stato creato un impianto di ventilazione tramite l'utilizzo di due software, Sketchup e Trnsys17. Successivamente è stata fatta l'analisi in regime dinamico di tale impianto, andando ad effettuare anche un'analisi dei consumi energetici al fine di stabilire i parametri dei componenti e dell'impianto stesso per garantire il raggiungimento delle condizioni ottimali dell'aria all'interno della palestra.

VMC++ validation for photon beams in the energy range of 20-1000 keV

In high energy teletherapy, VMC++ is known to be a very accurate and efficient Monte Carlo (MC) code. In principle, the MC method is also a powerful dose calculation tool in other areas in radiation oncology, e.g., brachytherapy or orthovoltage radiotherapy. However, VMC++ is not validated for the low-energy range of such applications. This work aims in the validation of the VMC++ MC code for photon beams in the energy range between 20 and 1000 keV.

Collapsed cone convolution and analytical anisotropic algorithm dose calculations compared to VMC++ Monte Carlo simulations in clinical cases

The purpose of this work was to study and quantify the differences in dose distributions computed with some of the newest dose calculation algorithms available in commercial planning systems. The study was done for clinical cases originally calculated with pencil beam convolution (PBC) where large density inhomogeneities were present. Three other dose algorithms were used: a pencil beam like algorithm, the anisotropic analytic algorithm (AAA), a convolution superposition algorithm, collapsed cone convolution (CCC), and a Monte Carlo program, voxel Monte Carlo (VMC++). The dose calculation algorithms were compared under static field irradiations at 6 MV and 15 MV using multileaf collimators and hard wedges where necessary. Five clinical cases were studied: three lung and two breast cases. We found that, in terms of accuracy, the CCC algorithm performed better overall than AAA compared to VMC++, but AAA remains an attractive option for routine use in the clinic due to its short computation times. Dose differences between the different algorithms and VMC++ for the median value of the planning target volume (PTV) were typically 0.4% (range: 0.0 to 1.4%) in the lung and -1.3% (range: -2.1 to -0.6%) in the breast for the few cases we analysed. As expected, PTV coverage and dose homogeneity turned out to be more critical in the lung than in the breast cases with respect to the accuracy of the dose calculation. This was observed in the dose volume histograms obtained from the Monte Carlo simulations.

VMC++ versus BEAMnrc: a comparison of simulated linear accelerator heads for photon beams

BEAMnrc, a code for simulating medical linear accelerators based on EGSnrc, has been bench-marked and used extensively in the scientific literature and is therefore often considered to be the gold standard for Monte Carlo simulations for radiotherapy applications. However, its long computation times make it too slow for the clinical routine and often even for research purposes without a large investment in computing resources. VMC++ is a much faster code thanks to the intensive use of variance reduction techniques and a much faster implementation of the condensed history technique for charged particle transport. A research version of this code is also capable of simulating the full head of linear accelerators operated in photon mode (excluding multileaf collimators, hard and dynamic wedges). In this work, a validation of the full head simulation at 6 and 18 MV is performed, simulating with VMC++ and BEAMnrc the addition of one head component at a time and comparing the resulting phase space files. For the comparison, photon and electron fluence, photon energy fluence, mean energy, and photon spectra are considered. The largest absolute differences are found in the energy fluences. For all the simulations of the different head components, a very good agreement (differences in energy fluences between VMC++ and BEAMnrc <1%) is obtained. Only a particular case at 6 MV shows a somewhat larger energy fluence difference of 1.4%. Dosimetrically, these phase space differences imply an agreement between both codes at the <1% level, making VMC++ head module suitable for full head simulations with considerable gain in efficiency and without loss of accuracy.

The Indoor Air Quality Information Clearinghouse (IAQ INFO)

Mode of access: Internet.

Estimating indoor air quality using integrated 3D CAD building models

The indoor air quality (IAQ) in buildings is currently assessed by measurement of pollutants during building operation for comparison with air quality standards. Current practice at the design stage tries to minimise potential indoor air quality impacts of new building materials and contents by selecting low-emission materials. However low-emission materials are not always available, and even when used the aggregated pollutant concentrations from such materials are generally overlooked. This paper presents an innovative tool for estimating indoor air pollutant concentrations at the design stage, based on emissions over time from large area building materials, furniture and office equipment. The estimator considers volatile organic compounds, formaldehyde and airborne particles from indoor materials and office equipment and the contribution of outdoor urban air pollutants affected by urban location and ventilation system filtration. The estimated pollutants are for a single, fully mixed and ventilated zone in an office building with acceptable levels derived from Australian and international health-based standards. The model acquires its dimensional data for the indoor spaces from a 3D CAD model via IFC files and the emission data from a building products/contents emissions database. This paper describes the underlying approach to estimating indoor air quality and discusses the benefits of such an approach for designers and the occupants of buildings.