Per benessere termoigrometrico si intende la sensazione di soddisfazione che, in un ambiente, le persone provano nei riguardi del microclima. Tale condizione può anche essere definita come neutralità termica, condizione che si verifica quando l’accumulo termico del corpo umano è nullo e l’organismo lascia pressoché inattivi i meccanismi di termoregolazione comportamentale (assenza di brividi o sudorazione) e di termoregolazione vasomotrice (assenza di vasocostrizione o vasodilatazione periferica).
In condizioni stazionarie, la sensazione di benessere termoigrometrico dipende da sei grandezze:
quattro caratterizzanti le condizioni ambientali:
due caratterizzanti gli individui:
È opportuno precisare che “condizioni di benessere” possono essere ottenute con molteplici e diverse combinazioni di queste grandezze.
IL SISTEMA TERMOREGOLATORE DELL’UOMO
Le nostre funzioni fisiologiche possono esplicarsi correttamente solo in un intervallo di temperatura assai ristretto, centrato attorno ai 37 [°C]. Per poter mantenere pressoché costante la temperatura corporea l'uomo possiede nell'ipotalamo un sofisticato sistema di “termoregolazione” che, sulla base di stimoli provenienti dai termorecettori posti sulla superficie della pelle, mette in azione strategie compensatrici. È proprio questo sistema che consente all’uomo di adattarsi e sopravvivere in una vasta gamma di climi, dall’equatore alle latitudini più elevate.
L’organismo umano può essere visto come un sistema in grado di assorbire o rilasciare calore in maniera da mantenere costante la sua temperatura interna (circa 37°C). Quando le condizioni microclimatiche di un ambiente diventano sfavorevoli, il sistema di termoregolazione del corpo umano mette in funzione opportuni meccanismi di difesa che ripristinano l’equilibrio: questa capacità viene detta omeotermia.
Il calore scambiato dall'organismo è trasportato con la circolazione sanguigna. Il sistema di termoregolazione, in caso di freddo o di caldo, tende a ridurre o ad aumentare il numero e le dimensioni dei vasi sanguigni funzionanti. In questo modo il sistema di termoregolazione riesce a mantenere l’equilibrio termico del corpo.
L’organismo umano può essere considerato quindi pari ad un sistema termodinamico che, attraverso trasformazioni chimiche complesse, modifica l’energia potenziale chimica, contenuta nei cibi e nelle bevande, in altre forme di energia, soprattutto in energia termica. La temperatura corporea si mantiene costante quando vi è equilibrio tra il flusso termico generato dall’organismo ed i flussi di calore dispersi dal corpo verso l’ambiente.
L’equilibrio termico del corpo umano dipende dal calore prodotto (funzione del metabolismo) e dal calore scambiato per irraggiamento, convezione, conduzione ed evaporazione con l’ambiente.
Bilancio termico
L’equazione del bilancio termico (BT) rappresenta gli scambi energetici dell’organismo umano con l’ambiente esterno. In forma semplificata:
BT= M+/- C+/- R-E
M= calore metabolico prodotto dall’organismo (metabolismo basale e dispendio energetico legato all’attività fisica)
C= quantità di calore scambiato per convezione
R = quantità di calore scambiata per irraggiamento
E= quantità di calore dissipata attraverso l’evaporazione del sudore
Le condizioni microclimatiche possono essere di benessere quando l’equilibrio termico viene mantenuto con un minimo sforzo da parte del sistema di termoregolazione, se l’equilibrio viene mantenuto con sforzo si parla di equilibrio ma non di benessere; se non viene mantenuto si parla di disequilibrio.
Se le variazioni di temperatura sono graduali, il corpo ha più tempo per attuare tale processo e sono tollerati meglio gli sbalzi di temperatura.
Se si hanno condizioni severe, il corpo umano potrebbe non essere in grado di ripristinare velocemente l’equilibrio. La temperatura corporea non potrà essere mantenuta costante.
La potenza energetica M messa in gioco è detta metabolismo: ad esempio, per una persona normale in condizioni di riposo M ≈ 100 [W]. Nel caso di attività fisiche particolarmente intense M può raggiungere valori fina a circa M ≈ 1000 [W]. I meccanismi adottati dal corpo umano per controllare la temperatura corporea sono svariati, ad esempio, per evitare un decremento:
ï si può ridurre il flusso termico disperso verso l’esterno, diminuendo la temperatura della superficie corporea (pelle) ts con una vasocostrizione periferica della circolazione sanguigna;
ï è possibile aumentare M modificando il comportamento (ad esempio incrementando l’attività fisica, modificando l'abbigliamento o spostandosi in un ambiente meno esposto). Il metabolismo M può essere incrementato anche tramite un tremore incontrollato (brividi).
Per evitare, invece, un incremento della temperatura corporea:
ï si può aumentare il flusso termico disperso verso l’esterno con un meccanismo opposto a quello precedentemente accennato e cioè aumentando la temperatura ts con una vasodilatazione della circolazione sanguigna periferica.
ï si può anche ricoprire la pelle, tramite l’azione di speciali ghiandole sudoripare, con acqua (sudore) che evapora mettendo in gioco un flusso termico Et = gt r (dove r = calore di vaporizzazione dell’acqua alla temperatura corporea e gt = portata di vapore prodotto).
La sensazione di benessere termoigrometrico corrisponde ad una situazione di equilibrio termico con l’ambiente “naturale” quando, cioè, i meccanismi di controllo della temperatura non intervengono.
I parametri del benessere termoigrometrico
Per la valutazione di ambienti moderati e caldi gli indici proposti possono essere suddivisi in due grandi categorie.
Indici di:
Il gradimento di un ambiente da parte degli individui presenti, può essere espressa mediante un opportuno indice razionale PMV (Predicted Mean Vote). Al fine di introdurre questo indice si fa riferimento al concetto di carico termico L: ossia, alla differenza L tra la potenza termica dispersa dal corpo umano nella situazione in esame e la potenza che questo dovrebbe disperdere per trovarsi in condizioni di dichiarato benessere (grandezze con asterisco).
Quando risulti L = 0 il soggetto si trova in condizioni di “neutralità termica” e cioè di benessere, scostamenti crescenti di segno positivo sono indice di una sensazione di caldo via via più marcata, mentre scostamenti di segno opposto sono indice di una sensazione via via più marcata di freddo.
Per quantificare una scala numerica di sensazione termica soggettiva si può fare riferimento all’espressione di un voto secondo la seguente tabella (scala ASHRAE).
| VOTO | Sensazione termica oggettiva |
| +3 | Molto caldo |
| +2 | Caldo |
| +1 | Leggermente caldo |
| 0 | Confortevole |
| -1 | Leggermente freddo |
| -2 | Freddo |
| -3 | Molto freddo |
Il PMV indica il voto (da -3 = molto freddo a +3 = molto caldo) che un campione omogeneo di persone assegnerebbe al microclima di un determinato ambiente, mentre sta effettuando una certa attività; si hanno condizioni di benessere qualora il voto sia compreso fra -0,5 e +0,5;
Altro parametro invece è il PPD che indica, invece, la percentuale statistica di insoddisfatti che ci sarebbe, in quelle condizioni microclimatiche, svolgendo le stesse attività e con lo stesso abbigliamento, all'interno dello stesso campione di persone; si è in condizioni di benessere qualora il PPD sia minore del 10%, ossia si ammette implicitamente che 10 persone su 100 non siano soddisfatte del microclima in un determinato contesto ambientale.
DISAGIO TERMICO
Questi parametri indicano l'impatto dell'ambiente termico sul corpo umano nel suo complesso, ma anche se il PMV prevede una neutralità termica in un ambiente, si può verificare una situazione di "discomfort" dovuta ad un indesiderato riscaldamento o raffreddamento localizzato in qualche parte del corpo (disagio locale).
Il disagio può essere causato da eccessiva differenza di temperatura dell'aria tra la testa e i piedi, da pavimento troppo caldo/freddo, da velocità dell'aria eccessiva (corrente) o da eccessiva asimmetria della temperatura radiante. La neutralità termica espressa, pertanto, dai limiti PMV non è sufficiente ad accertare il benessere termico di un ambiente confinato.
Alcuni dei fattori di rischio più importanti sono:
AMBIENTI TERMICI
Convenzionalmente gli ambienti termici vengono distinti in:
1) AMBIENTI MODERATI
2) AMBIENTI CALDI
3) AMBIENTI FREDDI
Gli ambienti moderati sono principalmente caratterizzati da un moderato grado d’intervento alla termoregolazione corporea e in cui risulta facilmente realizzata la condizione di omeotermia (mantenimento costante della T interna) del soggetto.
In concreto tali ambienti sono caratterizzati da:
Gli ambienti caldi sono caratterizzati da un notevole intervento del sistema di termoregolazione umano al fine di diminuire l’accumulo di calore nel corpo. L’azione termoregolatrice si esplica, come già accennato, primariamente sul piano fisiologico mediante i meccanismi di vasodilatazione dei vasi sanguigni cutanei (con aumento della temperatura della cute) e di sudorazione.
Le caratteristiche degli ambienti caldi sono:
Gli ambienti freddi sono caratterizzati da condizioni che richiedono un sensibile intervento del sistema di termoregolazione umano per limitare la potenziale eccessiva diminuzione della temperatura caratteristica dei diversi distretti ed in parti- colare del nucleo corporeo. L’azione termoregolatrice si traduce sul piano fisiologico nella vasocostrizione dei capillari cutanei, che comporta una diminuzione della temperatura della cute e nell’incremento della produzione di calore per via metabolica (di cui i brividi e l’orripilazione ne sono segni evidenti).
In concreto e con specifico riferimento alle attività lavorative, gli ambienti freddi presentano i seguenti aspetti fondamentali:
Malattie correlate alla mancanza di comfort termoigrometrico