Riassunto analitico
Nel presente elaborato, si è approfondito la tematica relativa al trasporto di particelle potenzialmente COVID-infette ad opera delle correnti d’aria generate dagli impianti di condizionamento (ventilazione).
I risultati ottenuti da questo lavoro costituiscono una concreta base di conoscenze, utile alla ripresa della didattica in presenza nel Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” ed a ridurre il rischio di diffusione del SARS-CoV-2.
La tesi è suddivisa in tre macro-parti. La prima è la sezione bibliografica dell’elaborato. La seconda parte è incentrata sulla metodologia di indagine che è principalmente di natura sperimentale. L’ultima parte presenta e discute i risultati ottenuti dalle prove sperimentali effettuate presso l’aula FA2B del Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”.
Il primo capitolo di questa tesi è incentrato sulla tematica SARS-CoV-2: analisi del problema, cronologia degli eventi che hanno portato alla situazione attuale e quali sono i precedenti storici epidemici. Descrizione delle modalità di diffusione del virus in ambienti chiusi e principali soluzioni preventive (tra cui proprio la ventilazione).
Il secondo capitolo si focalizza sugli impianti di condizionamento e sui relativi richiami teorici. Definizione di impianto di condizionamento e classificazione delle tipologie più comunemente installate. Breve descrizione della struttura schematica dell’impianto di condizionamento e dei sottosistemi che lo compongono.
Il terzo capitolo si concentra sulla funzione di ventilazione dell’impianto di condizionamento. Si descrivono le principali strategie di ventilazione utilizzate negli ambienti.
Il quarto capitolo si concentra sulle particelle infettive. Questa sezione provvede a descriverne l’origine e le principali tipologie esalate negli ambienti. Infine, viene presentato un modello che descrive il comportamento dei flussi d’aria esalati in ambiente.
Il quinto capitolo descrive l’ambiente di prova, ossia l’aula FA2B oltre che alla strumentazione utilizzata durante la campagna sperimentale.
Il sesto ed il settimo capitolo sono mirati alla descrizione delle prove sperimentali, condotte al 100% a quattro mani dal sottoscritto (Francesco Benelli) e dal collega Alessandro Armadori. Distinguiamo due tipologie di prove differenti, a cui è stato assegnato un rispettivo capitolo: prove anemometriche e prove simulanti la generazione di aerosol COVID-infetti (tramite umidificatore che eroga una miscela di acqua distillata ed inchiostro nero alimentare). I risultati di tale campagna di prove sono stati integrati con quelli ottenuti tramite prove con una macchina del fumo. È stato inoltre valutato l’effetto dell’introduzione di una fonte di ventilazione aggiuntiva, costituita da un ventilatore posto dietro l’umidificatore.
L’ottavo capitolo di questa tesi si focalizza sui risultati ottenuti dalle campagne di prove anemometriche, con macchina del fumo e quelle relative al sistema ventilatore-umidificatore (simulante una sorta di strategia di ventilazione non oculata in ottica COVID, i.e. Stratum Ventilation).
Il nono capitolo chiude l’elaborato e riassume le principali conclusioni ottenute. Le mappe dei flussi d’aria generati dalla ventilazione vengono presentate: evidenziano elevate velocità dell’aria solo in prossimità del soffitto (dato che l’alimentazione avviene da bocchette in esso incassate) ed aria praticamente stagna nella zona occupata dalle persone. Ne consegue che l’efficienza di ventilazione dell’aula FA2B è scarsa: buona parte dei contaminanti rimane sospesa in zona di respirazione. L’aggiunta di un flusso di ventilazione orizzontale ha il gravoso effetto di ampliazione dello spargimento dei contaminanti.
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