APPROFONDIMENTI DALL'ULTIMO STUDIO DI SIMULAZIONE ENERGYPLUS DI PNNL E BERKELEY LAB.
Lo Standard ASHRAE 241 stabilisce una relazione diretta tra la riduzione della trasmissione delle malattie per via aerea e la quantità di Equivalent Clean Air (ECA) fornita agli ambienti interni. In termini pratici, l’aria pulita equivalente è aria che è stata efficacemente depurata dagli aerosol infettivi, sia tramite ventilazione, filtrazione, tecnologie germicide a ultravioletti (GUV/UVGI) o dispositivi portatili di purificazione dell’aria.
La fornitura di aria pulita richiede sempre energia, sia sotto forma di elettricità per i dispositivi di trattamento dell’aria, sia come carico aggiuntivo di riscaldamento e raffrescamento per gli impianti HVAC. Sebbene numerosi studi abbiano analizzato questi aspetti, solo pochi hanno valutato direttamente applicazioni reali dello Standard 241 e il loro impatto sui consumi energetici degli edifici.
L’obiettivo di questo white paper è tradurre tali risultati in informazioni chiare e accessibili, anche per lettori non specialisti, consentendo a proprietari di edifici, progettisti e fornitori di tecnologie di comprendere meglio come implementare lo Standard ASHRAE 241 in modo pratico ed energeticamente efficiente.
La qualità dell’aria interna (IAQ) è diventata una priorità centrale per gestori di edifici, progettisti HVAC e decisori pubblici impegnati nella riduzione della diffusione di agenti infettivi aerodispersi. Sebbene ventilazione e filtrazione siano da tempo considerate le basi di ambienti interni salubri, le ricerche più recenti evidenziano l’importanza di combinare più tecnologie — incluse GUV/UVGI, purificatori portatili e strategie ibride — per ottenere soluzioni efficaci ed efficienti dal punto di vista energetico.
Nel 2023, ASHRAE ha introdotto lo Standard 241 – Control of Infectious Aerosols, definendo il primo quadro globale basato sulle prestazioni per la riduzione della trasmissione aerea dei patogeni negli edifici. Basandosi su decenni di ricerca sulla IAQ, lo Standard 241 sposta l’attenzione dalla sola ventilazione al concetto più ampio e flessibile di Equivalent Clean Air.
Un articolo peer-reviewed pubblicato su Building and Environment (2025), intitolato “Analysis of strategies to meet ASHRAE S241 infectious aerosol control targets by space type and region using EnergyPlus simulations”, analizza come diverse tipologie edilizie e zone climatiche possano soddisfare i requisiti dello Standard 241 attraverso una combinazione di strategie simulate con EnergyPlus™.
2. PANORAMICA DELLO STANDARD ASHRAE 241
2.1 Scopo dello Standard
Lo Standard ASHRAE 241 definisce i requisiti minimi per ridurre il rischio di trasmissione delle malattie infettive per via aerea negli edifici. A differenza delle linee guida tradizionali basate esclusivamente sulla ventilazione, introduce un approccio prestazionale che considera diversi meccanismi in grado di fornire aria priva o ridotta di patogeni.
2.2 Il concetto di aria pulita equivalente (ECA)
Il cuore dello standard è il concetto di Equivalent Clean Airflow (ECA), definito come la somma dell’aria pulita fornita tramite:
- ventilazione con aria esterna,
- filtrazione meccanica,
- purificatori d’aria portatili (PAC),
- irraggiamento germicida UV (GUV/UVGI),
- altre tecnologie di disinfezione dell’aria validate.
2.3 Requisiti per tipo di spazio
Lo Standard 241 stabilisce obiettivi di ECA in base alla tipologia di occupazione, al livello di attività e al rischio di trasmissione. I valori tipici variano da:
- 10 L/s per persona per ambienti a basso rischio o occupazione standard,
- fino a 40–45 L/s per persona per ambienti densi o ad alto rischio.
Lo Standard 241 è rilevante perché:
- formalizza strategie di pulizia dell’aria che vanno oltre la sola ventilazione;
- consente flessibilità nella combinazione delle tecnologie;
- supporta approcci energeticamente efficienti, soprattutto nei climi in cui l’aumento dell’aria esterna è oneroso;
- permette una gestione del rischio più chiara per scuole, strutture sanitarie, uffici e spazi pubblici.
Lo studio 2025 condotto dal Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) rappresenta uno dei tentativi più completi di tradurre il quadro teorico dello Standard ASHRAE 241 in strategie edilizie concrete e quantificabili. Invece di analizzare le tecnologie singolarmente, gli autori adottano un approccio basato su simulazioni per valutare come combinazioni di ventilazione, filtrazione e tecnologie di disinfezione — inclusa la GUV — possano soddisfare o superare i requisiti di ECA in diverse tipologie di ambienti e zone climatiche.
3.1 Fondamenti e obiettivi della ricerca
Lo studio si basa sulla struttura prestazionale dello Standard 241, riconoscendo che il controllo degli aerosol infettivi non può dipendere esclusivamente dalla ventilazione. L’obiettivo non è solo calcolare i valori di ECA, ma comprendere il comportamento reale dei sistemi HVAC in condizioni climatiche, architettoniche e operative differenti.
Vengono analizzate diverse categorie di ambienti — uffici, aule scolastiche, ambulatori, unità residenziali e spazi commerciali — ciascuna caratterizzata da densità di occupazione e schemi di attività differenti. Un obiettivo chiave è fornire a decisori pubblici e progettisti indicazioni utili per individuare strategie conformi allo standard senza compromettere le prestazioni energetiche o il comfort termico.
3.2 Approccio metodologico
I ricercatori utilizzano EnergyPlus™, uno dei motori di simulazione delle prestazioni edilizie più avanzati e validati, per modellare il comportamento dei flussi d’aria, gli scambi energetici, l’efficienza di filtrazione, l’efficacia della GUV e i tassi di rimozione degli aerosol. Dataset climatici specifici consentono di rappresentare carichi termici realistici in diverse aree geografiche.
A differenza di molti studi precedenti focalizzati esclusivamente sull’aumento delle portate di ventilazione, questo lavoro integra le interazioni dinamiche tra sistemi HVAC e tecnologie di disinfezione dell’aria. Gli scenari simulati includono l’aumento dell’aria esterna, il miglioramento della filtrazione (da MERV 8 a MERV 13 o superiori), l’installazione di GUV in canale, GUV a zona superiore e l’uso di purificatori portatili. Ogni scenario viene valutato sia in termini di contributo all’ECA sia di impatto energetico.
Tabella 1. Confronto esemplificativo dei livelli di ECAᵢ tra diversi standard

Misure esaminate nello studio
- Aumento della ventilazione con aria esterna: incremento del 30% della portata rispetto ai valori di riferimento ASHRAE 62.1 / 170.
- Filtrazione HVAC: MERV 13 per la maggior parte delle analisi; MERV 14 per sale d’attesa sanitarie; MERV 8 come baseline. Filtri HEPA esclusi per limiti di perdita di carico.
- GUV in canale: aria pulita calcolata in funzione di portata, volume irradiato, tempo di esposizione e dose UV.
- GUV in ambiente: limiti massimi di fluenza pari a 75 μW/cm² per sistemi upper-room a 254 nm e 1,5 μW/cm² per sistemi whole-room a 222 nm.
- Purificatori portatili (PAC): modellati in base a CADR, consumo energetico e dissipazione termica; CADR massimo circa 78 L/s per 20,9 m².

Modelli prototipi di edifici (Tabella 2)
Ufficio di medie dimensioni, scuola secondaria, ristorante, assistenza sanitaria ambulatoriale — ognuno con configurazioni HVAC uniche che influenzano il potenziale di conformità alla normativa S241.
Tabella 4. Riepilogo delle zone climatiche studiate
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Zone climatiche studiate (Tabella 4)
Sono state utilizzate sette zone climatiche rappresentative degli Stati Uniti, che vanno dalla calda/umida Tampa alle molto fredde International Falls.
3.3 Risultati e interpretazione
I risultati dello studio rivelano che le strategie per ottenere la conformità differiscono sostanzialmente a seconda del clima, del tipo di edificio e delle prestazioni di base del sistema. In molti climi caldi o freddi, aumentare l'aria esterna da sola crea notevoli penalità energetiche dovute ai carichi di riscaldamento o raffreddamento. Ciò rafforza il principio dello Standard 241 secondo cui l'ECA dovrebbe essere rispettata tramite più percorsi e non solo tramite la ventilazione.
L'analisi di PNNL mostra che il GUV — sia installato in condotti sia come sistemi in upper-room — svolge un ruolo decisivo nel raggiungere in modo efficiente gli obiettivi ECA. Poiché il GUV inattiva i patogeni senza richiedere la condizionazione di aria esterna aggiuntiva, offre un rapporto eccezionalmente favorevole tra consumo energetico e aria pulita fornita. In alcuni scenari, il GUV diventa l'unica opzione praticabile per raggiungere soglie più elevate dell'ECA senza costose revisioni HVAC.
Lo studio sottolinea inoltre che i sistemi HEPA portatili e la filtrazione migliorata possono contribuire in modo significativo, soprattutto in spazi piccoli o moderatamente occupati. Tuttavia, spesso mancano della capacità di garantire la conformità in stanze grandi o densamente occupate — un'area in cui il GUV dimostra vantaggi significativi.
Articolando numericamente questi risultati attraverso simulazioni EnergyPlus, il lavoro del PNNL eleva la discussione sulle tecnologie IAQ da giudizi aneddotici a decisioni precise basate sulle prestazioni.
Tabella 6. Aggiustamenti di progettazione GUV quando si utilizza SARS-CoV-2 come agente di sfida

Considerare patogeni alternativi (Tabella 6)
Quando SARS-CoV-2 viene utilizzato come agente di sfida invece di MS2, i requisiti GUV diminuiscono drasticamente a causa della maggiore suscettibilità. I requisiti di fluence diminuiscono del 93–98% per il GUV in upper-room e del 27–73% per il GUV per tutta la stanza. Questo riduce il consumo energetico e consente la conformità in ambiti ad alto target dove i progetti basati su MS2 faticano.
4. IMPLICAZIONI PER GLI OPERATORI DI EDIFICI E I FORNITORI DI TECNOLOGIA
4.1 Progettazione di sistemi per la conformità
- Soddisfare ASHRAE 241 richiede un approccio multilivello.
- Il GUV svolge un ruolo sempre più centrale grazie alla sua efficacia e ai vantaggi operativi dei costi.
- È essenziale un corretto dimensionamento dei contributi ECA di ciascuna tecnologia.
I risultati supportano una forte adozione futura di: sistemi GUV (upper-room, in-duct e whole-room), soluzioni avanzate di filtrazione e sistemi intelligenti di controllo IAQ ibridi.
4.3 Considerazioni sull'energia e sulla sostenibilità
La conformità allo Standard 241 può essere raggiunta senza aumentare il consumo energetico, se vengono applicate strategie ibride. Il GUV offre uno dei migliori rapporti energia-aria pulita tra le tecnologie disponibili.
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5. CONCLUSIONI
Lo Standard ASHRAE 241 segna un cambiamento fondamentale nel modo in cui gli edifici affrontano il controllo degli aerosol infettivi. Lo studio EnergyPlus 2025 rafforza la necessità di strategie integrate di IAQ che combinino ventilazione, filtrazione, GUV e tecnologie di pulizia portatili.
Per le aziende che creano soluzioni IAQ — inclusi i produttori UVGI — questi risultati confermano l'importanza degli approcci multitecnologici e evidenziano il ruolo strategico del GUV nel raggiungere alti livelli di Aria Pulita Equivalente mantenendo l'efficienza energetica.
Riferimenti
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ARTICOLO COMPLETO QUI: Analisi delle strategie per raggiungere i target di controllo degli aerosol infettivi ASHRAE S241 per tipo e regione di spazio utilizzando simulazioni EnergyPlus™ - ScienceDirect
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