Capitolo 2 Ventilazione: aspetti tecnici generali e metodologie per una IAQ accettabile.
2.1. Generalità sulla ventilazione.
2.2. Ventilazione, filtrazione e depurazione.
2.4. Tassi di ventilazione raccomandati, efficacia, portate.
2.6. Cappe per raccolta di polveri e fumi.
2.1. Generalità sulla ventilazione
La scelta della soluzione impiantistica da inserire in un edificio destinato ad una precisa attività è collegata a numerosi fattori fra cui si ricordano per importanza:
- Condizioni ambientali richieste. Al fine di garantire e mantenere un adeguato livello di comfort ambientale ed un accettabile livello di qualità dell’aria indoor il progettista può operare su un numero limitato di parametri, fra cui: temperatura, umidità relativa, velocità dell’aria, numero di ricambi orari, purezza dell’aria. Dal momento che non tutti i parametri rivestono uguale importanza, e i costi globali di un impianto di climatizzazione sono elevati, si deve valutare l’opportunità di agire su alcuni parametri piuttosto che su altri.
- Tipologia del fabbricato e sua flessibilità spazio-funzionale. La progettazione e manutenzione degli impianti per il controllo della qualità dell’aria presuppone una forte simbiosi fra le scelte progettuali-architettoniche ed impiantistiche al fine di realizzare un efficace interazione all’interno del sistema edificio-impianto.
- Tipologia dell’utenza. L’omogeneità dell’utenza facilita molto il progettista nella scelta della soluzione impiantistica in quanto può mantenere pressoché costanti i range di benessere dei principali parametri ambientali che, com’è noto, variano in funzione dell’attività svolta e della permanenza in un determinato ambiente.
- Flessibilità dell’utenza. Si deve verificare se in linea di massima l’edificio per cui si progetta l’impianto sarà direttamente occupato dal committente, le cui esigenze sono ben note, oppure verrà parzialmente o totalmente ceduto ad attività diverse da quella originaria, che possono implicare il rispetto di standard normativi ed esigenziali differenti.
- Budget economico. Per selezionare una tipologia impiantistica il progettista deve essere in grado di scegliere fra quella più efficace e quella più economica, bilanciando spesso fra i due aspetti.
2.2. Ventilazione, filtrazione e depurazione.
Un importante aspetto del problema è quello della cosiddetta “efficienza di ventilazione”. Le portate d’aria di ricambio previste sono determinate nell’ipotesi di perfetta miscelazione dell’aria all’interno dell’ambiente il che presuppone che la concentrazione di un dato inquinante abbia lo stesso valore in ogni punto dell’ambiente e quindi anche in corrispondenza del sistema di estrazione. Nella realtà la concentrazione all’estrazione può essere maggiore che nel resto dell’ambiente (ad esempio, in presenza di una cappa installata in corrispondenza di una sorgente inquinante localizzata), oppure può essere minore (ad esempio, nel caso in cui si verifichi un “corto circuito” tra immissione ed estrazione dell’aria). Nel primo caso l’efficienza del sistema di ventilazione è maggiore di quanto prevedibile in base all’ipotesi di perfetta miscelazione, per cui è possibile rispettare gli standard di qualità dell’aria con minori portate di ricambio; l’opposto si verifica ovviamente nel secondo caso.
Per mantenere a livelli più bassi l’apporto di aria esterna, ai fini di un contenimento della spesa energetica, occorre:
- ubicare con estrema attenzione le prese dell’aria esterna;
- adottare sistemi di filtrazione di alta efficienza;
- provvedere ad un’accurata periodica pulizia delle diverse sezioni dei gruppi di trattamento dell’aria;
- prevedere numerosi portelli d’ispezione lungo le canalizzazioni per l’aria, per poter ispezionare e pulire l’interno dei canali;
- provvedere, almeno ogni sei mesi, ad una accurata disinfezione dei gruppi di trattamento aria, eseguendo questa operazione a fine settimana, in modo da poter far funzionare gli impianti per almeno due giorni senza la presenza degli utenti, favorendo l’eliminazione degli odori residui conseguenti all’operazione di disinfezione. Tale operazione ha lo scopo di eliminare ridurre batteri e funghi che spesso attecchiscono e proliferano nei condizionatori nei punti in cui sussistono particolari condizioni di temperatura e umidità;
- realizzare gli edifici con tecniche finalizzate a tenere basso il carico d’inquinamento dovuto ai materiali da costruzione, agli arredamenti, alle finiture ecc.
[Torna all'indice]2.3. Sistemi di ventilazione.
Tra i numerosi sistemi di ventilazione possibili si riporta a titolo di esempio quello a ventilazione controllata VC.
Qualora le fonti inquinanti presentino caratteristiche di emissione fortemente variabili nel tempo ed imprevedibili, si può esaminare la possibilità di installare un sistema a ventilazione controllata (VC).
Questo tipo di impianto viene definito “sistema di ventilazione nel quale la portata d’aria è dimensionata in funzione del tasso di inquinamento presente in ambiente”.
Naturalmente la regolazione della portata d’aria di ricambio può essere effettuata in modo più o meno sofisticato, che va da un semplice controllo manuale, all’uso di timer, fino a sistemi in cui la portata viene fatta variare in modo proporzionale alla concentrazione di uno specifico inquinante rilevata da un opportuno sensore. E’ proprio quest’ultimo sistema che viene denominato più propriamente sistema VC.
Il principio su cui sono basati i sistemi VC può essere riassunto con questo semplice concetto: fornire tanta aria quanta ne serve. Un principio semplice che può dare luogo a due tipi di vantaggi: una migliore garanzia di qualità dell’aria, la riduzione al minimo indispensabile del ricambio d’aria e dunque del consumo di energia per il suo riscaldamento (o raffreddamento).
Al fine di studiare un sistema VC occorre conoscere:1) Modalità di produzione degli inquinanti.
2) Caratteristiche dell’edificio.
3) Impianti di ventilazione e climatizzazione.
4) Il clima esterno.Esistono anche altre soluzioni impiantistiche che possono migliorare le prestazioni e ridurre i consumi dell’impianto di ventilazione, la cui adozione può essere alternativa alla VC. Un esempio sono i recuperatori di calore posti sull’aria viziata, la cui convenienza economica è direttamente proporzionale ai livelli di portata adottati.
[Torna all'indice]2.4. Tassi di ventilazione raccomandati, efficacia, portate.
La ricerca ha analizzato i risultati degli studi inerenti i tassi di ventilazione raccomandati nonché i metodi e le formule per valutare l’efficacia e le portate necessarie. Tra numerosi altri fatti si è notato ad esempio che buona parte delle rimostranze da parte degli utenti di un edificio riguarda le deficienze della distribuzione dell’aria in ambiente. I difetti della distribuzione sono avvertiti prima di tutto nelle zone dove la velocità dell’aria risulta eccessiva. A tali zone si accompagnano generalmente altre dove la velocità è troppo bassa con conseguente inefficiente rimozione degli inquinanti dall’ambiente.
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2.5. Controllo degli odori.
E’ riconosciuto che la temperatura e l’umidità relativa dell’aria influenzano sia la sensibilità olfattoria, sia il grado di emissione degli odori da parte di svariate sostanze.
Laddove la produzione di odori è indipendente dalla pressione di vapore dell’aria (ad esempio fumo di sigarette, odori corporei, cottura di cibi, ecc.), un aumento dell’umidità relativa, a parità di temperatura a b.a., può risultare benefico per attutire l’effetto degli odori in quanto riduce la sensibilità olfattiva.
Questo insieme di effetti consiglia di mantenere l’umidità relativa dell’aria intorno al 50-60% in tutti quei casi dove la produzione di odori non sia influenzata dalla pressione di vapore.
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2.6. Cappe per raccolta di polveri e fumi.
Tra i vari sistemi di filtrazione e depurazione come dispositivi di captazione localizzata troviamo le cappe.
La prima regola di progettazione impone che la cappa racchiuda quanto più possibile la sorgente inquinante, compatibilmente con la necessità di non ostacolare le attività di produzione. Le operazioni di manutenzione dovrebbero essere consentite solo a seguito della rimozione della cappa, o di una sua parte dal punto di installazione. La cappa deve intercettare e catturare le inevitabili particelle vaganti: essa deve richiedere un flusso di volume tale da mantenere idonee velocità di avvicinamento e cattura.
Nella progettazione delle cappe occorre stabilire la superficie nominale di ingresso e la velocità media dell’aria da mantenere in tutta l’area considerata. Il prodotto di questi due termini determina il valore di portata d’aria in volume (in m3/s) da estrarre. Quando viene indicato un livello di velocità, i valori superiori si riferiscono alla massima densità di polveri ad esempio durante la massima velocità di taglio e quindi quando si ha il tasso massimo di produzione di particelle.
Al di sopra di contenitori di liquidi in ebollizione, di bollitori o serbatoi, la portata d’aria di aspirazione (in volume) deve essere maggiore della massima portata di vapore prodotto.
Nel caso di superfici di esposizione molto grandi, si deve provvedere a suddividerle con uscite separate, affinché l’aspirazione risulti uniforme. In alternativa si può utilizzare una superficie schermante per assicurare una distribuzione uniforme della portata in ingresso con un unico condotto di aspirazione.
Quando l’aria carica di polveri o altri inquinanti è stata raccolta, è necessario trasportarla stabilendo una idonea velocità dell’aria stessa lungo il condotto di estrazione.
[Torna all'indice]2.7 Progettazione integrata del sistema edificio-impianto.
Per ottimizzare i risultati derivati dalla presenza di dispositivi di aspirazione e filtrazione, nonché di razionale climatizzazione bisogna prevedere l’integrata simbiosi tra edificio ed impianti.
E’ sempre necessario individuare e quantificare gli svariati requisiti d’uso dell’edificio
da progettare. Tutto questo è particolarmente complesso quando il contenitore è destinato ad ospitare attività produttive (industriali, agricole, assistenziali, intellettuali, ecc.) in quanto vi è la necessità di eseguire tutta una serie di valutazioni relative a quei fattori che possono compromettere la salute, il benessere, il confort ed il rendimento di coloro che entro tale ambiente dovranno operare.
L’impiantista deve sapere intervenire direttamente sulla macchina di produzione in collaborazione con il costruttore, per risolvere all’origine i problemi che dovrebbe altrimenti risolvere più gravosamente e dispendiosamente nell’ambiente.
Anche questo dimostra una volta di più l’indispensabilità dell’azione e della collaborazione dell’impiantista fin dal primissimo stadio della progettazione, ancora in fase di studio della macchina e nel momento stesso della scelta e dell’impostazione del lay-out.
Ciò, d’altra parte, implica una sempre maggiore preparazione, qualificazione e specializzazione dell’impiantista, che deve affinare e possedere una sua tecnica ed un suo bagaglio teorico e pratico, una solida base ed un vasto know-how, senza limitarsi a svolgere una operazione installativa, ma sviluppando una vera azione d’engineering globale, rispondente all’importanza che l’impianto ha assunto nell’attività industriale.
Per quanto attiene il trattamento dell’aria la progettazione integrata tra l’altro deve:· Prevedere una presa d’aria esterna lontana da fonti di inquinamento ambientale sia interno che esterno dotata, di un primo sistema di filtrazione (EU3);
· Prevedere cavedi verticali e spazi per l’alloggio di canali per la distribuzione dell’aria, preferibilmente in controsoffitti ispezionabili;
· Prevedere griglie di passaggio sulle porte per facilitare il flusso di ripresa dell’aria dai locali di servizio e dai corridoi;
· Prevedere, in funzione della destinazione d’uso dei locali, un secondo stadio di filtrazione locale (filtri a tasche o materassini);
· Prevedere l’ispezionabilità dei canali di mandata e di ripresa al fine di garantire anche la manutenzione degli stessi; devono essere previste aperture per la pulizia le cui dimensioni siano funzione della sezione del condotto.Passaggi e forometrie
Debbono essere previste fin dalle prime fasi progettuali per tenere conto delle interferenze con gli elementi architettonici e strutturali ed in particolare le strutture debbono essere calcolate e dimensionate tenendo opportuno conto nella fase della progettazione esecutiva di fori e passaggi.Posizione delle prese d’aria esterna
Grande importanza riveste la scelta corretta della posizione delle prese d’aria esterna nell’edificio, sia per la qualità dell’aria che verrà distribuita in ambiente, sia per lo stesso regolare esercizio dell’impianto. I principali accorgimenti da seguire si possono riassumere come segue:1. La miglior posizione per la presa d’aria esterna è sul tetto dell’edificio (nel caso di edifici con copertura orizzontale). Qui risultano ridotti al minimo gli effetti di pressione dovuti al vento, regnando una debole pressione negativa. Sui tetti molto estesi la presa dovrà essere situata laddove la corrente d’aria “aderisce” nuovamente alla copertura ma non in prossimità dei bordi per i vortici che qui si formano. Meglio ancora se il prelievo può avvenire entro la “cavità” del centro del tetto dove l’effetto del vento risulta esiguo o trascurabile anche al variare della direzione. Si tende in questo modo a rendere non influenzate dal vento le prestazioni del “lato aria” dell’impianto. Gli elementi di presa d’aria è opportuno che siano del tipo a “fungo” o a “collo d’oca” a 180° perché meno sensibili agli effetti del vento e idonei a prevenire l’ingresso di acqua piovana.
2. Quando la presa d’aria deva essere sistemata su parete, essa va posta in posizione elevata sul livello del suolo, ma non oltre la metà dell’altezza della parete, in modo da non essere investita da polveri, sabbia, pioggia, ecc. presenti nella zona di ricircolo in prossimità del terreno. La presa d’aria dev’essere situata lontano dagli angoli delle pareti o da rientranze di queste non in posizione d’angolo tra due pareti. L’altezza minima dal suolo su vie di traffico deve risultare di 4 metri. Nelle zone extraurbane, non inquinate, la presa d’aria esterna può essere posizionata poco sopra il terreno smosso (che risulta sempre più fresco dell’asfalto) e in ombra. Mai invece effettuare la presa d’aria da scantinati sotto il livello del suolo: vi è la certezza d’introdurre aria che ha già attraversato ogni sorta di rifiuti e densa di fumi di scarico.
3. In ogni caso la prevalenza del ventilatore/i dell’impianto dovrà essere in grado di compensare gli effetti di pressione (positiva o negativa) dovuti al vento.
4. Deve essere attentamente esaminato il rischio di ricircolo tra espulsione e prelievo dell’aria esterna: le relative aperture devono venire opportunamente posizionate e distanziate tra loro. Va inoltre curato il progetto e l’installazione dell’elemento di scarico dell’aria viziata che dovrebbe sempre essere verticale, meglio se privo di cappe o testate, pertanto sono qui da sconsigliare gli elementi a collo d’oca.
Va pure valutato il rischio di prelievo di fumi dal camino. L’altezza del camino dev’essere tale che il pennacchio possa diluirsi liberamente nell’atmosfera senza che se ne abbiano riprese entro le zone di “cavità” e di “turbolenza”. Anche il camino va posizionato distante dai bordi del tetto.5. Nel periodo invernale occorre predisporre che l’aria esterna che attraversa i filtri non scenda al di sotto di +5°C, in quanto tutti gli olii adesivi normalmente impiegati riducono la propria viscosità alle basse (oltre che alle alte) temperature.
In particolare è da evitare l’ingresso ai filtri elettrostatici di aria sovrasatura (nebbia, nevischio).
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2.8 Manutenzione di apparecchi ed impianti.
- provvedere ad una accurata periodica pulizia e verifica delle diverse sezioni dei gruppi di trattamento dell’aria: sistemi di umidificazione, batterie di riscaldamento e raffreddamento;
- verificare periodicamente la pulizia dei filtri di presa d’aria esterna ed eventualmente sostituirli;
- prevedere numerosi sportelli di ispezione lungo le canalizzazioni per l’aria, per poter ispezionare e pulire l’interno dei canali;
- provvedere, almeno ogni sei mesi, ad una accurata disinfezione ai gruppi del trattamento aria, eseguendo questa operazione a fine settimana, in modo da poter fare funzionare gli impianti per almeno due giorni senza la presenza degli utenti, per favorire la eliminazione degli odori residui.
- Pulizia annuale di canali e bocchette;
- Pulizia dei ventilatori;
- Controllo dei sistemi di misura e regolazione dei dati e microclima.
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