Mankind is increasingly moving towards indoor environments with an artificial microclimate, which often deviates considerably from that outside, harming those present. This is known as “sick building syndrome” (Sumedha).

This problem has long been focused on and regulated at various levels (see WHO 1988). But now there is a progressive deterioration of the microclimate which can be attributed to architectural, environmental and social factors. This situation submits people to an increasing risk of exposure to infectious diseases, cancer etc.

The concentration of carbon dioxide (CO2) is considered as a parameter for the quality of the climate in indoor environments. This indicates the pollution of the microclimate in relation to the number of people present in a given volume of the indoor environment. The concentration of CO2 in indoor environments has long been associated with the risk of transmission of infectious diseases like influenza (Milton and Rudnig), but probably also by Coronavirus, as also the risk of the onset of lung cancer. Indeed the exposure to radon, a radioactive gas which derives from the decomposition of uranium and underground thorium, which is detected in well insulated buildings, is considered the second cause of lung cancer after smoking.

The concentration of CO2 in indoor environments depends on the one hand on the number of people, their physical activity and the volume of the environment, and on the other the air recycling through ventilation.

But what is the volume of air to be recycled in a given time frame (recycling rate m3/hour)?

For housing a ratio (recycling rate) of about once an hour is considered. This indicates that the whole

volume should be recycled every hour.  In the following table recycling rates for different environments are

indicated: Table 1.

Offices	4-8
University lecture halls	6-8
School classrooms	5-8
Conference rooms	6-8
Photocopy shops	10-15
Private kitchens	15-25
Commercial kitchens	15-30
Public showers	15-25
Average for places normally frequented	4-8

Another approach to determining the air to be recycled is to calculate the volume to recycle per person present (on average 25-30m³/hour) in relation to the volume of the total space.

This calculation method also indicates an overall recycling rate approximately between 4 and 8 m³/hour.

With natural ventilation (not controlled mechanical ventilation = CMV) the following recycling rates are attained: Table 2.

Windows and doors closed	(according to the isolation degree)
Windows partially open	0.3-1.5
Windows intermittently open	0.3-4
Windows open continuously	9-15

This means for example, that for a school classroom, ventilation with all the windows open for about 10 minutes every hour is necessary.

At present ventilation of buildings contrasts with the energy requirements which require a reduction in energy leakage- Various laws, incentives etc. for the purpose of a renovated, eco-friendly house, have created renovation investments in buildings, which in Italy alone reach 50 billion euro per year (data from the Osservatorio Congiunturale ANCE 2019).

But unfortunately insufficient space is given to the aspects of ventilation, fundamental for wellbeing, even if there are various directives in this respect. The work to improve energy efficiency in already existing buildings, progressively reduces the recycling rate of the air with closed windows. This rate is reduced by a volume/hour in old houses (sufficient for a healthy climate in the habitat) to half in those with energy efficiency measures, to reach a value of a fifth volume/hour in zero emission houses.  In the last two environments therefore a supplementary natural ventilation is needed (opening the windows for about ten minutes every hour) or else a forced mechanical ventilation. “Ventilation mechanisms are only the consequence of a chain of construction errors which have been created by establishing standards for zero emission or low energy consumption housing”.

Insufficient ventilation in indoor environments, has various other causes besides architectural ones:

1. External pollution reduces the opening of windows (cofactor for the high incidence of coronavirus in industrialized areas with high external pollution)
2. The internal/external temperature difference reduces ventilation frequency (cofactor for the high incidence of coronavirus in countries with a cold climate)
3. Impossibility to keep windows open as in e.g. care homes, banks etc. (cofactor for the high incidence in these places)
4. Change in lifestyle: members of a household  spend less and less time in the home due to more time spent in the workplace.

All the above factors, concomitantly with the new construction standards lead to an increasingly dangerous management of indoor environments with multiple repercussions on people’s health. In fact so many people staying for a long time in environments without an adequate air exchange worldwide has led to and still leads to a high number of human victims (see the coronavirus pandemic).

Bibliography

https://www.researchgate.net/publication/40812733_The_sick_building_syndrome

https://apps.who.int/iris/handle/10665/260557

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12950586/   Rudnick und Milton

The aerosol as the only significant mode of transmission of the coronavirus: epidemiological evidence

https://ventilation-system.com/de/berechnung-des-notwendigen-luftwechsels-empfehlungen-fur-projektierung

http://www.bosy-online.de/Richtig_Heizen_und_Lueften.htm

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3689.pdf

https://www.bio-solar-haus.de/ratgeber/lueftungsanlage

L’uomo si sta sempre più spostando verso gli ambienti chiusi con un microclima artificiale, che spesse volte si discosta parecchio da quello esterno. Questa situazione viene chiamato “sindrome della casa malata” o “sick building syndrome”.

Tale problematica è stata già da tempo attenzionata e regolamentata a vari livelli (vedi OMS 1988). Attualmente però si verifica un progressivo peggioramento di tale microclima, che è riconducibile a fattori architettonici, ambientali e sociali. Questa situazione sottopone la gente ad un crescente rischio di esposizione a malattie infettive (vedi ad es. la pandemia da coronavirus), a malattie tumorali ecc.

Quale parametro per la qualità del clima in ambienti chiusi viene considerato la concentrazione dell’anidride carbonica (CO₂), che indica l’inquinamento del microclima in relazione al numero di persone presenti in un determinato volume dell’ambiente chiuso. La concentrazione di CO₂ in ambienti chiusi è stata già da tempo correlata con il rischio di trasmissione di malattie infettive tipo influenza (Milton e Rudnig), ma sicuramente anche tipo Coronavirus, un virus simile. A tale proposito viene recentemente messo in primo piano sempre più la trasmissione via aerosol del Coronavirus in ambienti chiusi. La concentrazione di CO₂ viene inoltre correlata anche con il rischio di insorgenza dei tumori dei polmoni a causa del radon, un gas radioattivo conseguente dalla scomposizione dell’uranio e torio del sottosuolo. Venendo captato da edifici ben coibentati ed accumulandosi con una dose ben superiore ai limiti, viene considerato dopo il fumo quale seconda causa per l’insorgenza per il tumore ai polmoni.

La concentrazione del CO₂ nei ambienti chiusi dipende da un lato dal numero di persone, dalla loro attività fisica e dal volume dell’ambiente, e dall’altro lato dal ricambio di aria tramite aerazione.

Ma quale è il volume d’aria da ricambiare in un determinato lasso di tempo (tasso di riciclo m³/ora)?

Per abitazioni viene considerato un rapporto (tasso di riciclo) di circa una volta l’ora. Questo indica, che tutto il volume deve essere scambiato ogni ora. Nella tabella seguente vengono indicati tassi di riciclo per diversi ambienti: Tabella 1.

Uffici	4-8
Aule universitarie	6-8
Aule scolastiche	5-8
Aule di conferenza	6-8
Fotocopisterie	10-15
Cucine private	15-25
Cucine commerciali	15-30
Docce non private	15-25
Media di luoghi normalmente frequentati	4-8

Un altro approccio alla determinazione dell’aria da riciclare consiste nel calcolare il volume da scambiare pro persona (in media 25-30m³/ora) presente messo in relazione al volume dello spazio complessivo.

Anche questo metodo di calcolo indica un tasso di riciclo complessivo approssimativamente tra 4 e 8 volte/ora.

Con la aerazione naturale (non quella a ventilazione meccanica controllata = VMC) vengono raggiunti i seguenti tassi di riciclo: Tabella 2.

Finestre e porte chiuse	0-1 (secondo il grado di isolamento9
Finestre socchiuse	0.3-1.5
Finestre aperte ad intermittenza	0.3-4
Finestre aperte continuamente	9-15

Questo significa ad esempio, che per una classe di scuola è necessaria una aerazione con tutte le finestre aperte di circa 10 minuti ogni ora.

Attualmente l’aerazione degli edifici contrasta con le esigenze energetiche che richiedono una riduzione della dispersione energetica. Vari leggi, incentivazioni ecc. ai fini di una casa riqualificata, allora sostenibile, hanno creato investimenti di riqualificazione/ristrutturazione delle abitazioni, che solo in Italia raggiungono i 50 miliardi di euro l’anno (dati dell’Osservatorio Congiunturale ANCE 2019).

Ma non viene dato spazio necessario ai aspetti di aerazione, fondamentali per il benessere, anche se esistono varie direttive a tale proposito. Le opere di miglioramento dell’efficienza energetica di edifici già esistenti riducono progressivamente il tasso di ricambio di aria a finestre chiuse. Tale tasso si riduce da un volume/ora in case di vecchia costruzione (sufficiente per un clima sano nell’abitat)) alla metà in quelli con interventi ai fini di efficienza energetica per arrivare ad un valore di un quinto volume/ora in case ad emissione zero. In quest’ultimi due ambienti dunque c’è bisogno di una aerazione naturale supplementare (aprire le finestre ogni ora per dieci minuti circa) oppure di una ventilazione meccanica forzata.

“Impianti di ventilazione forzata sono solo la conseguenza di una catena di errori costruttivi, creati dalla istituzione dei standard per le case ad emissione zero o di basso consumo energetico.”

L’insufficiente aerazione dei ambienti chiusi, che è il presupposto per la trasmissione del Coronavirus (come dimostrato da vari lavori), oltre a quelle architettoniche, ha diverse altre cause. Per questo tale problematica è riscontrabile a vari livelli con tutte le sue conseguenze per la salute:

1. l’inquinamento esterno riduce l’apertura delle finestre (cofattore per l’elevata incidenza del Coronavirus in zone industrializzate con elevato inquinamento esterno)
2. la differenza temperatura interna/esterna riduce la frequenza dell’aerazione (cofattore per l’alta incidenza del Coronavirus in paesi con clima freddo)
3. particolari esigenze per motivi vari non permettono di tenere le finestre aperte come ed es. in case di riposo, ospedali ecc. (cofattore per l’elevata incidenza del Coronavirus in questi luoghi)
4. il cambio delle abitudini di vita con conseguente riduzione di presenze nelle abitazioni per motivi lavorativi. Essa riduce la frequenza dell’aerazione della propria casa. A questo fattore di rischio si aggiunge una sempre maggiore permanenza in ambienti comuni, non ben aerati (posti di lavoro ecc. di lavoro).

Tutti questi fattori sopraesposti, in concomitanza con i nuovi standard di costruzione conducono ad una gestione dei ambienti chiusi sempre più pericolosa per le persone con molteplici ripercussioni sulla salute pubblica. Tale situazione ha portato, e porta tutt’oggi in tutto il mondo ad un numero elevato di vittime umane (vedi la pandemia), e se non si interviene qui, il futuro si tinge di nero.

Bibliografia:

https://www.researchgate.net/publication/40812733_The_sick_building_syndrome

https://apps.who.int/iris/handle/10665/260557

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12950586/   Rudnick

L’Aerosol quale unica via rilevante di trasmissione del coronavirus: evidenze epidemiologiche

https://ventilation-system.com/de/berechnung-des-notwendigen-luftwechsels-empfehlungen-fur-projektierung

http://www.bosy-online.de/Richtig_Heizen_und_Lueften.htm

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3689.pdf

https://www.bio-solar-haus.de/ratgeber/lueftungsanlage

L’Aerosol quale unica via rilevante di trasmissione del coronavirus: evidenze epidemiologiche

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