Capitolo 7B Il progetto della ventilazione delle grandi cucine
7.4. Tecnica in generale (apparecchiature, locali e loro requisiti).7.4.1. Tipologia degli impianti di estrazione delle grandi cucine.
7.4.1.1. Cappe tradizionali; loro utilizzo.
7.4.1.1.1. Cappe tradizionali; loro caratteristiche.
7.4.1.2. Cappe a flusso bilanciato; loro utilizzo.
7.4.1.2.1. Cappe a flusso bilanciato; loro caratteristiche.
7.4.1.3. Contro-soffitti filtranti; loro utilizzo.
7.4.1.3.1. Contro-soffitti filtranti; loro caratteristiche.
7.4.2. Metodi di calcolo dell’aerazione.
7.4.3. Progettazione integrata tra edificio ed impianto e tra impianti di estrazione e di climatizzazione.
7.5. Importanza della manutenzione degli impianti.
7.6. Metodi di valutazione di apparecchi ed ambienti.
7.4.1. Tipologia degli impianti di estrazione delle grandi cucine.
Di seguito viene esposta una panoramica dei tipi di impianti e delle modalità di ventilazione.
La ventilazione naturale.
Questa modalità di ventilazione oggi totalmente abbandonata è costituita da una cappa sistemata sulle macchine di cottura e raccordata a un condotto verticale o a una canna fumaria. L’aria calda viziata può essere evacuata attraverso il condotto del tiraggio naturale. Per poter funzionare, bisogna che sia introdotta aria nuova attraverso aperture poste nella parte bassa del locale, e che i condotti siano corti, larghi e con poche accidentalità.
Questo sistema ha il solo vantaggio della semplicità, ma presenta numerosi inconvenienti:
- il fabbisogno è incontrollato;
- le introduzioni d’aria sono a temperatura esterna ossia troppo calde d’estate e troppo fredde d’inverno determinando un maggior riscaldamento del locale e cattive condizioni di lavoro per il personale;
- I grassi non sono filtrati e si depositano sulle pareti del condotto provocando rischi d’incendio.
La ventilazione meccanica con cappa e senza insufflazione d’aria
Il principio consiste nel creare un “materasso” d’aria calda nella parte alta del locale per facilitare l’evacuazione dell’aria inquinata liberata dal piano di cottura. Questa aria è filtrata e aspirata da un sistema di estrazione sistemato sul tetto.
L’aria è introdotta naturalmente dalle aperture della cucina.
Questo sistema presenta i seguenti inconvenienti:
- l’aria introdotta non è filtrata;
- l’aria introdotta è alla temperatura esterna provocando disagi agli utilizzatori.
La ventilazione meccanica con cappa con insufflazione d’aria
L’aria inquinata è aspirata, dopo essere stata filtrata, da un sistema di estrazione solitamente sistemato sul tetto. L’introduzione di aria nuova non avviene più naturalmente, mentre, mediante la creazione di un sistema di insufflazione più o meno complesso, nuova aria viene introdotta in cucina.
Questo tipo di impianto si chiama a “doppio flusso” e prevede dal semplice preriscaldamento dell’aria in inverno (aerotermi) a sistemi di climatizzazione molto complessi, funzionanti tutto l’anno e utilizzando una centrale di trattamento dell’aria con o senza recupero di calore. L’aria è sempre filtrata, preriscaldata d’inverno e raffreddata d’estate.
La ventilazione meccanica senza cappa.
Questo sistema è utilizzato quando non è possibile l’impiego di una cappa, perché il soffitto del locale è troppo basso. Il sistema funziona attraverso insufflazione ed aspirazione.
La disposizione delle bocche di insuffazione deve permettere un doppio ricambio:
- nella parte alta, sulla parte più piccola del locale e con un angolo relativamente chiuso, per interessare soltanto un piccolo spessore d’aria calda viziata sito nella parte superiore del locale: V = 4-7 m/s - fabbisogno insufflato = 0,75 Q
- nella parte bassa per asportare i gas bruciati, l’aria viziata e i vapori liberati dal piano cottura: V = 0,5-1 m/s - fabbisogno insufflato = 0,25 Q.
I componenti principali di un impianto di aspirazione sono: cappa e relativi filtri oppure controsoffitto, canali di immissione ed estrazione, ventilatori, filtri dell’aria, batterie di riscaldamento dell’aria, canne e camini.
Occorre sottolineare che per realizzare una estrazione dei fumi di cottura che migliori la qualità dell’ambiente cucina deve sempre essere prevista la contemporanea immissione di aria esterna filtrata e trattata termicamente in funzione del tipo di impianto di captazione previsto.
Tipologie degli impianti.
- Impianto con l’utilizzo di cappe tradizionali.
- Impianto con l’utilizzo di cappe a flusso compensato.
- Impianto a contro-soffitto filtrante attivo (sistema tipo “Pagula”).
- Impianto a contro-soffitto filtrante non attivo.
Impianti con l’utilizzo di cappe tradizionali.
Il rapporto individuato tra velocità di strappo e la dimensione della cappa, in relazione alla distanza della stessa dal piano di cottura, deve essere ottimale per la captazione di qualsiasi fumana prodotta.
Componente essenziale di questa impiantistica, come degli impianti di seguito descritti, è l’apparato filtrante che ha le seguenti funzioni:
- abbattimento grassi con conseguente eliminazione degli odori verso l’esterno;
- mantenimento in efficienza del sistema di estrazione.
I sistemi di filtrazione possono essere di vari tipi in funzione del principio fisico utilizzato per l’abbattimento dei grassi:
- filtri tipo “alveolare”: si basano sul principio di abbattimento dei grassi per deposizione meccanica sull’apparato filtrante;
- filtri “a labirinto” che trattengono i grassi per l’azione centrifuga dell’aria e successivodeposito (decantazione) dei grassi e raccolta degli stessi nella parte inferioredei telai.
Immissione dell’aria.
L’aria di reintegro deve sempre essere filtrata e riscaldata.
L’immissione dell’aria in ambiente deve avvenire tramite canali e bocchette ubicate in modo da non creare correnti fastidiose per i lavoratori; non occorre umidificare in quanto le operazioni di cottura producono molta umidità che deve essere allontanata (si usa appunto aria definita “secca”).
FIG.1
I punti di presa devono essere previsti in zone non soggette ad inquinamento ed ubicati ad almeno metri 2,50 dal terreno.
I filtri dell’aria immessa sono sempre in tessuto.
Le batterie di riscaldamento possono essere:
- a resistenza corazzata;
- a fluido scaldante.
In corrispondenza di forni a convezione e vapore può essere previsto un dispositivo collegato alla porta del forno stesso che qualche secondo prima dell’effettiva apertura determini un rafforzamento dell’aspirazione per contrastare l’abbondante vapore.
Impianto con l’utilizzo di cappe a flusso compensato.
Tale impiantistica si differenzia da quella tradizionale per quanto attiene all’aria immessa che non coinvolge l’ambiente di lavoro in quanto è immessa all’interno della cappa e può non essere riscaldata.
FIG.2
Le valutazioni di calcolo teorico rimangono identiche a quelle illustrate per l’impianto tradizionale.
Su questa tipologia di impianto si possono fare le seguenti considerazioni:
- la temperatura dei filtri è più bassa rispetto a quella degli stessi filtri ubicati in un impianto tradizionale per cui si realizza un abbattimento teorico dei grassi per condensazione migliore;
- gli addetti alla cucina non vengono investiti da correnti di aria ad alta velocità.
Manutenzioni ordinarie.
Impianto di estrazione:
- pulizia settimanale dei filtri con asportazione dei grassi volatili di cui sono impregnati;
- pulizia settimanale alla cappa.
Problemi relativi alla carenza di pulizia:
- l’intasamento dei filtri e il deposito sulle pale del ventilatore dei grassi provocano un generale calo dell’efficienza dell’impianto.
Impianto di immissione:
- pulizia settimanale dei filtri;
- pulizia della batteria di riscaldamento.
Problemi relativi ad una carenza di pulizia:
La quantità di aria immessa, inferiore a quella prevista, determina uno sbilanciamento generale dell’impianto, in quanto tale carenza viene prelevata attraverso finestre o locali attigui con conseguente peggioramento delle condizioni ambientali.
Per evitare che l’immissione dell’aria provochi uscite laterali di vapore, si può prevedere debordo laterale maggiore o schermature regolabili della fessura.
FIG.3
Impianto a contro-soffitto filtrante attivo, sistema tipo “Pagula”.
Tale sistema realizza una captazione di fumi di cottura sull’intera superficie del soffitto consentendo basse velocità dell’aria e elevate percentuali di abbattimento dei grassi sia per condensazione che per centrifugazione. L’immissione dell’aria viene effettuata lateralmente, filtrata e riscaldata.
FIG.4
Impianto a contro-soffitto filtrante non attivo.
Buona parte del contro-soffitto viene a risultare praticamente un grande filtro; l’aria trattata termicamente e filtrata, viene immessa lateralmente e i volumi d’aria in gioco sono più bassi ma inalterati nel loro rapporto. L’abbattimento dei grassi avviene sfruttando la forza d’inerzia e la condensazione (filtri a labirinto o similari).
Per la ventilazione delle grandi cucine la strada più comunemente seguita è quella d’impiegare un semplice sistema di estrazione dell’aria della cucina con o senza impiego di cappe sistemate sulle piastre, friggitrici, ecc.
Il solo impianto d’estrazione però è generalmente sconsigliato perché può far arrivare in cucina dell’aria non filtrata, sporca o comunque inquinata.
I sistemi attualmente più comunemente impiegati per l’estrazione delle cucine con o senza impianto d’immissione, possono essere raggruppati nei due punti seguenti:
a) quelli che usano una o più cappe d’estrazione,
b) quelli che impiegano un “contro-soffitto” che si estende per tutta l’ampiezza della cucina.
La scelta del tipo di installazione dipende da criteri oggettivi, inerenti alle dimensioni e alle forme dei locali e soggettivi, relativi all’estetica delle installazioni.
Le condizioni di installazione di una cappa non presentano grosse difficoltà, sempre che le attrezzature per la cottura non siano troppo disperse nel locale.
La cappa deve avere un volume tale da poter immagazzinare la quantità di fumi e vapori che l’estrattore è in grado di evacuare nell’unità di tempo. Nella sezione interna inferiore deve essere fornita di una gronda di scorrimento destinato a raccogliere i prodotti liquidi della condensa.
La soluzione che prevede l’installazione di un sistema di batterie di filtri (soffitto aspirante) richiede una geometria del locale semplice, soffitto piatto e privo di qualsiasi sporgenza, altezza non eccessiva del locale.
La ventilazione meccanica comporta la presenza di ventilatori il cui livello sonoro deve essere limitato alla soglia dei 50/55 dB.
Per quanto riguarda le tipologie di impianto che utilizzano cappe troviamo:
- impianto a sola aspirazione.
- Impianto di aspirazione con reintegro termoventilato nell’ambiente.
- Impianto di aspirazione a compensazione.
- Impianto di aspirazione a compensazione con reintegro termoventilato in ambiente.
- Impianto di aspirazione con abbattimento fumi ed odori.
L’idea stessa di estrarre aria da una cucina viene comunemente associata alla cappa di estrazione. Negli anni si va tuttavia diffondendo sempre più anche il sistema a controsoffitto filtrante.
I due sistemi hanno una concezione antitetica in quanto mentre con la cappa si ottiene una forte captazione intensiva, con il controsoffitto filtrante si ha una captazione estensiva.
Oltre a questi due sistemi si sono sviluppate anche le cappe a induzione e le cappe autopulenti.
Tra gli obbiettivi che hanno portato allo sviluppo dei controsoffitti filtranti vi sono: migliorare il benessere e la produttività degli addetti, aumentare l’igienicità dell’ambiente, ottenere la flessibilità di lay-out degli elementi di cottura in relazione ai dispositivi di captazione dei fumi. Anche il risparmio energetico ha costituito una motivazione per lo studio di questi sistemi.
Si è constatato che in presenza di cucine con questa copertura di ventilazione le esalazioni e gli odori vengono aspirati così rapidamente che non possono diffondersi negli asmbienti attigui. Da ciò risulta ad esempio la possibilità di prevedere mense e ristoranti senza effettive separazioni tra la zona di cottura, distribuzione e consumazione dei pasti, ed ottenere la “preparazione a vista”;
7.4.1.1. Cappe tradizionali; loro utilizzo.
Impianti a sola aspirazione.
Funzioni:
- Espulsione fumane;
- Trattenimento grassi;
- Condensazione vapore acqueo.
Componenti:
- Cappa aspirante con filtri;
- Unità di estrazione;
- Canalizzazioni di estrazione.
Vantaggi:
- Semplicità di installazione e manutenzione;
- Costo contenuto.
Svantaggi:
- Elevati ricambi d’aria nell’ambiente;
- Necessità di reintegro naturale dell’aria aspirata tramite porte e/o finestre;
- Correnti d’aria poco salubri per il personale addetto;
- Spostamenti dei fumi da sotto la cappa;
- Difficoltà di apertura delle porte a causa delle depressioni;
- Sbilanciamento nel funzionamento di eventuali impianti di condizionamento installati nei locali;
- Abbassamento della temperatura ambiente nel periodo invernale.
Impianti di aspirazione con reintegro termoventilato in ambiente.
Funzioni:
- Espulsione fumane;
- Trattenimento grassi;
- Condensazione vapore acqueo;
- Reintegro in ambiente dell’aria estratta;
- Controllo temperatura nell’ambiente.
Componenti:
- Cappa aspirante con filtri;
- Unità di estrazione;
- Canalizzazione di estrazione;
- Unità termoventilante;
- Termoregolazione;
- Canalizzazione di immissione dell’aria trattata in locale.
Vantaggi:
- Eliminazione correnti d’aria;
- L’impianto non compromette il buon funzionamento di eventuali impianti di condizionamento o riscaldamento nei locali attigui;
- Mantenimento della temperatura ambiente nei valori ideali.
Svantaggi:
- Elevati ricambi d’aria nell’ambiente;
- Costi gestionali di riscaldamento nell’aria trattata.
Impianto di aspirazione con abbattimento fumi ed odori.
Funzioni:
- Captazione delle fumane dalle apparecchiature;
- Filtrazione di tutte le particelle di grasso;
- Abbattimento degli odori;
- Espulsione aria pulita.
Componenti:
- Cappa aspirante con filtri;
- Unità di abbattimento con sezione filtrante e sezione ventilante;
- Canalizzazione di estrazione;
- E’ opportuna l’adozione di un impianto di reintegro termoventilato.
Vantaggi:
- Espulsione dell’aria all’esterno anche nel caso in cui l’ubicazione dell’impianto o normative sanitarie non permettano espulsione delle fumane nell’atmosfera.
Svantaggi:
- Dimensioni notevoli dell’unità di abbattimento fumi ed odori;
- Manutenzione filtri costante e continuativa.Sistema automatico di lavaggio cappe.
Questo sistema può essere integrato in tutte le tipologie di impianti sopra descritte.
Funzioni:
- Lavaggio automatico e programmato dei filtri e delle superfici interne della cappa.
Componenti:
- Cappa con batteria filtrante lavabile con ugelli spruzzatori;
- Quadro elettrico / idraulico di programmazione e controllo cicli automatici di lavaggio.
Vantaggi:
- Eliminazione di tutte le operazioni manuali di pulizia dei filtri e della parte interna della cappa.
- Mantenimento delle condizioni igieniche adeguate all’interno della cappa.
Sistema automatico di lavaggio cappe.
Questo sistema può essere integrato in tutte le tipologie di impianti sopra descritte.
Funzioni:
- Lavaggio automatico e programmato dei filtri e delle superfici interne della cappa.
Componenti:
- Cappa con batteria filtrante lavabile con ugelli spruzzatori;
- Quadro elettrico / idraulico di programmazione e controllo cicli automatici di lavaggio.
Vantaggi:
- Eliminazione di tutte le operazioni manuali di pulizia dei filtri e della parte interna della cappa.
- Mantenimento delle condizioni igieniche adeguate all’interno della cappa.
7.4.1.1.1. Cappe tradizionali; loro caratteristiche.
Consistono in una sovrastruttura “a cappa” con una sottocostruzione per l’alloggiamento della parete filtrante obliqua e della griglia di raccolta grassi. La funzione della sovrastruttura a cappa è quella di impedire vortici d’aria all’interno di essa ed ottenere un’aspirazione regolare sull’intera superficie della parete filtrante.
Dal punto di vista della tecnica di ventilazione le cappe sono efficaci mentre sono svantaggiose solo per le grandi masse d’aria necessarie al loro funzionamento. Le cappe, sovente di disegno modulare e componibili, realizzate in acciaio o inossidabile o alluminio anodizzato, vengono posizionate al di sopra di tutte o quasi le apparecchiature presenti in cucina. La presenza delle cappe non significa che l’estrazione dell’aria avvenga solo attraverso di esse. Potranno sempre essere presenti una o più bocchette sistemate nei punti alti per prelevare quanto sfugge all’aspirazione delle cappe. Bisogna regolare molto attentamente queste bocchette per evitare che una eccessiva portata d’aria danneggi il funzionamento delle cappe peggiorando le condizioni ambientali.
L’impianto realizzato con le cappe di tipo tradizionale tiene conto, per quanto concerne il dimensionamento, di prescrizioni quali quelle presenti nei Regolamenti Edilizi in vigore per la funzione specifica delle cucine; ad esempio il Regolamento Edilizio del Comune di Bologna impone:
- La dimensione della cappa deve essere debordante di un valore di 0,4 h, dove h è la distanza dal piano di cottura al bordo inferiore della cappa la quale deve essere dotata di idonea sezione filtrante, facilmente estraibile e lavabile;
- --- In ogni caso, salvo situazioni particolari, è buona norma posizionare la cappa ad un’altezza da terra compresa fra 190 e 200 cm.
- La velocità dell’aria sul bordo perimetrale della cappa deve essere compresa fra 0,25 e 0,50 m/s.Gli impianti di cucina per l’aspirazione delle esalazioni debbono avere le seguenti caratteristiche:
- Reintegro di adeguata quantità d’aria esterna filtrata e, nel periodo invernale, trattata termicamente, nella misura del 70% di quella estratta;
- Ricambi ambiente non inferiori a n. 30 all’ora.
Normalmente la portata d’aria calcolata con i parametri sopra esposti corrisponde ad una velocità frontale sui filtri misurabile in 0,8 m/s fino a 1,7 m/s, ma non oltre i 2 m/s, onde evitare una insufficiente separazione delle particelle grasse a causa del trafilamento delle stesse attraverso i filtri e conseguente condensazione e deposito eccessivo di grassi nelle canalizzazioni a monte e a valle dell’aspiratore. La rilevazione della velocità dell’aria a bordo cappa con gli anemometri a “ventolina” normalmente utilizzati è difficoltosa e questo rende più opportuno l’utilizzo di anemometri omnidirezionali.
Dimensioni delle cappe.
In linea di massima la superficie coperta dalla cappa deve superare quella delle apparecchiature. Le maggiori dimensioni sono stabilite in funzione della distanza fra il bordo inferiore della cappa e quello superiore delle apparecchiature servite: distanza che non dovrebbe mai essere superiore a 1,5 metri.
Chiamata “c” questa distanza (vedi fig.6) le dimensioni “A” e “B” della cappa rispetto alle stesse “a” e “b” dell’apparecchiatura servita dovrebbero essere pari a:
A = a + (0,35 x c) es. se c = 1 m, si ha: A = a + 0,35;
Se sporge da un solo lato
B = b + (0,35 x c) se c = 1 m, si ha: B = b + 0,35;
Se sporge da un solo lato
A = a + (0,70 x c) se c = 1 m, si ha: A = a + 0,70;
Se sporge dai due lati
B = b + (0,70 x c) se c = 1 m, si ha: B = b + 0,70
Se sporge dai due lati.
Velocità dell’aria.
Sulla sezione formata dal perimetro della cappa e da quello dell’apparecchiatura servita (esclusi i lati appoggiati alle pareti) la velocità dell’aria dovrebbe aggirarsi intorno a 0,3 m/s. Questo al fine di limitare o evitare che i fumi ed i vapori prodotti dalla cottura dei cibi sfuggano all’aspirazione della cappa e finiscano in ambiente.
Filtrazione dei grassi in sospensione.
Nei nuovi impianti di aspirazione delle cucine, per separare i grassi e le altre particelle trasportate dall’aria prelevata vengono sempre più impiegati filtri di nuova concezione al posto dei classici filtri a secco (in rete metallica o materiali similari non infiammabili).
Questi ultimi vengono sempre più raramente impiegati per la facilità con la quale si intasano e per i ravvicinati interventi di manutenzione che richiedono se non si vuole ridurre l’efficienza delle cappe.
I filtri impiegati nelle moderne cappe ottengono la separazione dei grassi dell’aria facendo passare i fumi d’estrazione in elementi che si possono definire “separatori di grasso”.
La forma di questi “filtri-separatori” in lamiera inox, è variabile a seconda dei produttori.
La “filtrazione” dell’olio avviene per centrifugazione. I filtri rimangono puliti e le cappe mantengono inalterata la loro efficienza.
Non bisogna però lasciare uno spazio eccessivo fra la base della cappa ed il piano di cottura poiché in caso contrario l’impianto di aspirazione perderebbe di efficienza.
La cappa deve essere abbastanza profonda da permettere l’installazione dei filtri all’interno di essa e con una angolazione di almeno 45° rispetto al piano orizzontale. Infatti se la temperatura dei depositi di grasso che si accumulano sui filtri diventa talmente alta da renderli liquidi, oppure se il filtro diventa saturo del grasso stesso, si viene a creare uno sgocciolio di particelle di grasso verso la base del filtro e quindi da questo sulla superficie di cottura. Lo sgocciolio può essere facilmente intrappolato per mezzo di un canaletto di raccolta. Questa disposizione permette inoltre di avere un certo volume di aria nella cappa, Occorre naturalmente prevedere il numero esatto dei filtri, della dimensione più adatta e aventi caratteristiche tecniche e funzionali ben precise. Un numero eccessivo di filtri fa aumentare inutilmente il costo dell’installazione, mentre occorre tenere presente che i filtri hanno il loro migliore rendimento per una determinata velocità dell’aria, che dipende a sua volta dalle caratteristiche del filtro stesso.
Un numero troppo ristretto di filtri provoca un eccessivo strozzamento del flusso di aria attraverso essi e porta alla necessità di una loro pulizia molto più frequente. In linea generale, occorre tenere presente che i filtri anti-grasso sono progettati per avere un flusso di aria di circa 5000 m3/h per metro quadrato di area di filtrazione.
I filtri devono essere anche installati in modo da facilitare al massimo la loro asportazione per la pulizia periodica. Di solito sono disponibili molte varietà di maniglie e ganci di fermo per facilitare il piazzamento e il maneggio dei filtri.
E’ assolutamente indispensabile che la pulizia dei filtri sia assai frequente.
Una buona norma stabilisce che le altezze minime del bordo inferiore del filtro dal piano di cottura devono essere:
- 0,80 m nel caso di assenza di fiamme (piastre calde, ecc.);
- 1,05 m nel caso di fiamma viva di GPL o di metano.
Occorre ricordare che sia le cappe che i canali di aspirazione devono essere eseguiti con materiale incombustibile e con i giunti a perfetta tenuta. I bordi liberi della cappa devono essere rivolti verso l’alto per evitare danni al personale. Lo spessore della lamiera inox AISI 304 deve essere almeno di 12/10 mm. La cappa e i canali devono trovarsi ad una distanza di almeno 0,60 m da qualsiasi materiale combustibile non protetto.
Per ridurre al minimo l’infiltrazione di aria esterna all’interno dell’impianto di aspirazione, esso deve essere il più possibile a perfetta tenuta. Quindi, oltre ai giunti dei canali e della cappa, occorre fare attenzione alla tenuta intorno ai bordi dei filtri stessi, nel loro alloggiamento sui controtelai
Come barriera di difesa degli spazi circostanti che si vogliono “salvare” da eventuali odori provenienti dalla cucina, è consigliabile inserire sui percorsi di collegamento alcune aree filtro in sovrapressione in posizione intermedia tra l’area cucina e le aree dedicate ad altre funzioni.
Ventilatori di estrazione.
Per quanto riguarda la scelta dei ventilatori di estrazione dell’aria, bisogna considerare che la resistenza al flusso dell’aria prodotta dai filtri aumenta man mano che il grasso si accumula su di essi. Di conseguenza nella determinazione della resistenza contro cui il ventilatore deve funzionare occorre impiegare il valore offerto dal filtro sporco piuttosto che da quello pulito.
Nella quasi totalità dei casi viene impiegato il ventilatore di tipo centrifugo. Infatti anche se l’impiego di un ventilatore di tipo elicoidale sarebbe vantaggioso da un punto di vista economico, lo stesso non può essere preso in considerazione a causa delle alte pressioni statiche di solito presenti in questi tipi di impianti, con conseguente basso rendimento ed elevato rumore, propri di questo genere di ventilatori. Nella maggioranza dei casi viene scelto il ventilatore centrifugo del tipo a semplice aspirazione, con bocca di scarico orizzontale o volta verso l’alto e munito di una girante a bassa velocità con pale curvate in avanti.
E’ opportuno installare ventilatori “a pale rovesce” in quanto non si imbrattano nel tempo e non si perdono di rendimento. Il tipo normale dopo tempo presenta le pale imbrattate di grasso con il peggioramento del funzionamento.
Il motore elettrico dovrebbe essere munito di un protettore termico di sovraccarico poiché, in questo tipo di impianto, il motore può diventare sovraccarico se l’impianto viene messo in funzione senza che i filtri siano applicati. E’ pure consigliabile avere un motore a due velocità, in modo da far girare il ventilatore a bassa velocità durante i periodi di scarso lavoro o intermedi.
Occorre evitare però velocità eccessive, anche perché possono creare rumori fastidiosi. Bisogna anche tenere conto dell’eventuale maggiore potenza occorrente per il funzionamento del ventilatore.
I filtri anti-grasso.
L’impiego di filtri anti-grasso riduce materialmente il pericolo di incendio insito in qualsiasi impianto di aspirazione di cucine. Gli impianti senza filtri anti-grasso hanno la tendenza a raccogliere accumuli di grasso fortemente combustibile lungo l’intera rete di canali dell’impianto.
I filtri proteggono i macchinari dell’impianto poiché impediscono il formarsi di depositi di grasso sulle giranti dei ventilatori e sui relativi motori. I cuscinetti del ventilatore possono essere danneggiati seriamente dai depositi di grasso che si formano disuniformemente sulla girante provocando un movimento squilibrato e quindi una usura anormale sulle pareti del cuscinetto.
I depositi di grasso si inseriscono anche nell’avvolgimento del motore elettrico, danneggiandone seriamente l’isolamento, provocandone un surriscaldamento e creando un pericolo di incendio.
I filtri antigrasso forniscono anche un mezzo semplice ed efficace per migliorare la distribuzione dell’aria attraverso la bocca di aspirazione della cappa. Essi presentano una maggiore resistenza nei punti in cui la velocità dell’aria è più elevata, costringendo perciò l’aria a fluire attraverso un’area più estesa della cappa e migliorando quindi sensibilmente l’efficienza della cappa stessa.
Le caratteristiche funzionali dei filtri anti-grasso sono generalmente valutate sulla base dei seguenti fattori:
a) Resistenza a filtro pulito per una determinata portata d’aria e quindi per una determinata velocità di passaggio dell’aria.
b) Quantità di materiale immagazzinata (carico) per una determinata resistenza ed una determinata portata d’aria.
c) Andamento dell’aumento della resistenza con l’aumento della quantità di materiale immagazzinato.
d) Rendimento medio per una determinata portata di aria.
Il rendimento del filtro tende ad aumentare con l’aumentare del carico, ma in linea di massima, esso varia dal 93% al 97%.
Più importante è la valutazione del rendimento del filtro per diverse portate di aria e diversi spessori. Esiste una velocità dell’aria minima al disotto della quale non è consigliabile impiegare i filtri a causa della perdita improvvisa di rendimento. Esiste naturalmente una velocità ottimale che concilia il rendimento con il costo economico dell’impianto ed è di circa 1,75 m/s.
L’effetto delle alte temperature sulle caratteristiche funzionali del filtro anti-grasso è di grande importanza, poiché il filtro impiegato è del tipo ad urto ed è efficace quindi solo sulle particelle solide e liquide; non si viene ad avere una diminuzione del rendimento se non al momento in cui, a causa dell’alta temperatura presente, le particelle di grasso vaporizzano o si decompongono. Il grasso in effetti rimane allo stato liquido a temperature superiori a 23°C e quindi fino a che non viene raggiunta questa temperatura non si ha alcuna sostanziale diminuzione di rendimento.
Il condotto dell’aria di estrazione della zona cottura.
Il condotto d’aria che collega la cappa di aspirazione della cucina fino al punto in cui l’aria viene scaricata nell’atmosfera, deve essere progettato e dimensionato in modo da mantenere la velocità dei gas di estrazione ad un valore sufficientemente elevato e tale da ridurre al minimo la possibilità di condensazione lungo le varie parti dell’impianto di estrazione.
Questi depositi grassi non sono facilmente eliminabili; la cosa è possibile solo mediante speciali pulizie con prodotti chimici, oppure mediante bruciatura controllata a determinati intervalli di tempo.
Le condotte d’aria viziata devono essere progettate in modo tale da poter essere smontate per la pulizia, rendendo possibile una bruciatura dei depositi controllata, non pericolosa, ma certamente molto impegnativa e quasi mai adottata nelle installazioni.
I canali devono essere dotati di apposite portine di ispezione.
Per poter effettuare la pulizia chimica, è necessario che le condutture siano realizzate in lamiera d’acciaio protetta in superficie con materiali resistenti agli agenti chimici impiegati.
I gomiti del condotto devono essere eseguiti con un raggio uguale o maggiore ad una volta e mezzo il diametro. I tratti verticali di condotto dovrebbero essere collocati al di fuori dell’edificio e muniti di supporti adeguati
Ogni cinque o sei metri al massimo è bene creare sportelli di accesso a perfetta tenuta, per permettere ispezioni e fasi di pulizia. Alla base di ogni condotto verticale occorre prevedere un pozzo di raccolta, facilmente ispezionabile.
La diversificazione dell’impianto di estrazione dell’aria dalla zona cottura.
Mentre sulle bollitrici normali, ed a pressione, nonché sui forni a vapore si è alla presenza di copiose emissioni periodiche o continuate di vapore, nel caso delle friggitrici, delle brasiere, delle piastre di cottura o dei forni elettrici o a gas ci si trova alla presenza di forti emissioni periodiche e/o continuate di vapori d’acqua, fumi, e vapori di grassi animali e vegetali volatilizzati; in questo caso è inoltre fondamentale l’inserimento di filtri anti-grasso.
Pertanto è importante suddividere l’impianto di estrazione in due parti:
a) estrazione di fumane provenienti da emissioni prevalentemente di vapore saturo;
b) estrazione di fumane provenienti da emissioni con forte presenza di vapori di grassi vegetali ed animali.
Un altro accorgimento importantissimo è quello di avere canali d’estrazione in acciaio inox, facilmente pulibili sia esternamente che all’interno con opportuni sistemi di nebulizzazione di disincrostante. Detti canali dovranno essere più corti possibile in modo da evitare fenomeni di condensa di vapore e/o grasso animale e vegetale all’interno dei canali prima di raggiungere la bocca d’espulsione.
Pertanto se il sistema di immissione di aria secca e termoregolata può essere centralizzato, quello di estrazione dovrebbe essere diversificato zona per zona per permettere la periodica pulizia per sezioni e per diminuire la lunghezza dei canali.
In ogni caso un buon impianto di ventilazione regolata termoigrometricamente deve essere modulabile in funzione delle fasi di estrazione e gli stessi gruppi di estrazione dovranno avere almeno 2 velocità con due limiti di portata d’aria estratta (100% e 60%).
Essendo in una ipotetica cucina la parte in estrazione localizzata per esempio per il 75% sulle cappe della zona cottura, per evitare fenomeni di sensibilizzazione al caldo e freddo dovuto allo scorrere laminare di filetti d'aria a forte differenza d'umidità, si renderà necessaria la massima distribuzione dell’aria in immissione.
Non tutte le zone della cucina richiedono di essere trattate con livello termoigrometrico uguale. Si renderà pertanto necessario compartimentare le varie aree. Per evitare fenomeni di inquinamento auto-connettivo si renderà necessario prevedere, a porte chiuse, dislivelli di pressione.
Aspetti generali.
I nuovi sistemi di filtrazione dei fumi delle cucine, che eliminano i vecchi filtri a secco, migliorano certamente il funzionamento degli impianti di estrazione, ma non hanno la capacità di trattenere il 100% degli oli, grassi, ecc. trasportati dall’aria estratta.
Gli interventi di pulizia sul ventilatore d’estrazione, sul motore, sulle serrande, ecc. verranno sensibilmente distanziati nel tempo, ma non potranno mai essere completamente eliminati.
I tratti orizzontali debbono essere sistemati in leggera pendenza, in modo da facilitare lo scorrimento dei liquidi trasportati e creare anche punti di confluenza e scarico.
Dovrà essere attentamente esaminata la posizione del camino d’espulsione in riferimento ai venti dominanti, ed in modo da evitare che gli odori espulsi arrechino disturbo o danno agli inquilini degli edifici vicini.
Convogliatori.
Per convogliatori si intendono cappe prive della batteria filtrante interna il cui uso è limitato all’aspirazione di vapori senza grassi e la cui installazione è prevista pertanto sui gruppi di bollitura e sulle lavastoviglie.
Se nella zona lavaggio c’è una lavastoviglie a cesto trascinato si possono installare due cappe, una in entrata ed una in uscita, per la captazione dei vapori.
Le cappe installate sopra le lavastoviglie a nastro devono avere velocità di aspirazione al bordo cappa di 0,5-0,6 m/s mentre sul foro del canale di aspirazione la velocità deve essere di 9 m/s. All’interno del convogliatore è preferibile avere molti fori piccoli nei quali la velocità sia alta piuttosto che pochi fori grandi con bassa velocità. Affinché il vapore sia “strappato su” occorre avere alta velocità soprattutto in presenza di lavastoviglie che producono molto vapore con alta velocità. Sopra le lavastoviglie e sopra i forni a convezione non è opportuno usare cappe bensì appositi apparecchi convogliatori vista la prevalente produzione di vapore
Gestione ed uso impianti.
La gestione degli impianti deve essere curata in modo preciso e coerente con le caratteristiche degli apparecchi installati. Nella progettazione deve essere prevista la accessibilità e comprensibilità dei comandi nonché la individuazione di specifiche figure addette alla gestione degli impianti.
Sarebbe opportuno che, a differenza di quanto spesso avviene, la gestione degli impianti fosse curata da membri del personale di cucina adeguatamente formati, che sono sempre presenti nella struttura.
Frequentemente però la gestione degli impianti di aerazione e climatizzazione viene operata dai manutentori.
7.4.1.2. Cappe a flusso bilanciato; loro utilizzo.
Esistono cappe con dispositivo per l’immissione dell’aria chiamate “a flusso compensante” o “a flusso bilanciato”, che hanno una duplice funzione: provvedono cioè ad aspirare i fumi e, al tempo stesso, ad immettere un certo quantitativo d’aria di rinnovo all’interno della cappa.
L’utilizzo di queste cappe, che hanno la proprietà di immettere aria all’interno della cappa per favorire il meccanismo di captazione e contemporaneamente ridurre la quantità d’aria di reimmissione in ambiente, può essere previsto con o senza reintegro termoventilato o no di aria nell’ambiente cucina.
Impianto di aspirazione a compensazione .
Funzioni:
- Espulsione fumane;
- Trattenimento grassi;
- Condensazione vapore acqueo;
- Reintegro in ambiente dell’aria estratta;
- Compensazione in cappa dell’aria aspirata.
Componenti:
- Cappa aspirante a flusso bilanciato e filtri;
- Unità di estrazione;
- Canalizzazione di estrazione;
- Unità di immissione;
- Canalizzazione di immissione dell’aria esterna in cappa.
Vantaggi:
- Ridotti ricambi d’aria nell’ambiente;
- Parziale eliminazione delle correnti d’aria;
- Riduzione del costo di gestione per l’eventuale impianto di termoventilazione centralizzato;
- Migliore captazione dei fumi;
- Aumento del rendimento dei filtri anti-grasso.
Svantaggi:
- Necessità in alcune installazioni per compensare la leggera depressione del locale.
Impianto di aspirazione con reintegro termoventilato.
Funzioni:
- Espulsione fumane;
- Trattenimento grassi;
- Condensazione vapore acqueo;
- Condensazione in cappa di parte dell’aria estratta;
- Reintegro in ambiente della differenza tra aria estratta ed aria immessa in cappa;
- Controllo della temperatura in ambiente.
Componenti:
- Cappa aspirante a flusso bilanciato e filtri;
- Unità di estrazione;
- Canalizzazione di estrazione;
- Unità di immissione;
- Canalizzazione di immissione dell’aria esterna in cappa;
- Unità termoventilante;
- Termoregolazione;
- Canalizzazione di immissione aria trattata nel locale.
Vantaggi:
- Ridottissimi ricambi d’aria nell’ambiente;
- Eliminazione delle correnti d’aria;
- Ottima captazione dei fumi;
- Aumento del rendimento dei filtri anti-grasso;
- Mantenimento della temperatura ambiente nei valori ideali,
- Ridotto costo di gestione dell’impianto di immissione aria termoventilata.
7.4.1.2.1. Cappe a flusso bilanciato; loro caratteristiche.
Questi dispositivi, oltre ad aspirare, immettono aria all’interno della cappa stessa.
Queste cappe naturalmente devono essere raccordate tanto alle canalizzazioni d’aspirazione, quanto al sistema di mandata dell’aria trattata o non trattata.
Le cappe a flusso compensato sono sostanzialmente costituite da due sezioni:
- Sezione di aspirazione e filtrazione: è costituita da un plenum contenete il portafiltri e i filtri in acciaio facilmente estraibili per le operazioni di lavaggio.
- Sezione di immissione aria: è posizionata frontalmente alla zona di aspirazione e filtrazione ed è composta da un plenum sagomato nella parte frontale ai filtri a formare una lama deflettatrice e convogliatrice e coibentato internamente per evitare fenomeni di condensazione sulle sue pareti esterne.
Il getto d’aria, immesso all’interno della cappa da appositi fori, facilita il funzionamento della stessa perché dirige l’aria contaminata verso l’alto evitando o diminuendo le possibili uscite in ambiente. Il getto d’aria impedisce anche che i moti vorticosi, facili a generarsi all’interno delle cucine, possano influenzare il funzionamento della cappa.
Anche se si utilizza aria non trattata (cioè non raffreddata), ma filtrata, la sua immissione abbassa la temperatura delle pareti della cappa e riduce indirettamente la quantità di calore che per irraggiamento giunge in ambiente. Si ottiene così un netto miglioramento del livello termico ed igienico dell’ambiente.
Oltre all’immissione dell’aria al suo interno, la cappa può essere dotata di un sistema di bocchette lineari per una distribuzione dell’aria (trattata o no) in ambiente. Se l’aria è trattata, la quantità immessa dalle bocchette può anche essere controllata in base alla temperatura ambiente desiderata.
Se l’aria immessa dalle cappe non è sufficiente per garantire i necessari volumi di rinnovo, l’immissione della parte rimanente può essere ottenuta con qualsiasi altro terminale: anemostato, bocchetta, o pannello forato.
Quantitativi d’aria estratti ed immessi.
I quantitativi d’aria estratti ed immessi sono tra loro strettamente legati. L’azione combinata dell’espulsione e dell’immissione dell’aria hanno lo scopo di:
- controllare nei giusti valori la temperatura ambiente;
- evitare un eccessivo innalzamento dell’umidità relativa;
- rinnovare l’aria ambiente asportando quella inquinata da odori e grassi.
Sarebbe preferibile determinare i quantitativi d’aria da estrarre in funzione del numero e dei tipi di apparecchi usati, del loro sistema di funzionamento (elettrico o a gas) e delle calorie emesse. Per ogni cucina, cioè, andrebbe eseguito il calcolo del quantitativo d'aria da estrarre.
In mancanza di elementi relativi alle macchine installate si può indicativamente dire che i quantitativi d’aria estratti variano da 20 – 30 volumi/ora ambiente oppure da 60 – 90 m3/h per m2 ambiente.
I valori più bassi possono essere scelti quando, in fase estiva, l’aria di rinnovo viene raffrescata.
Per lasciare la cucina in leggera depressione ed evitare che i suoi odori si propaghino agli ambienti vicini, è necessario che il quantitativo d’aria immesso non superi l’85% di quello estratto.
Il debordo della cappa a flusso compensato rispetto al piano di cottura viene dimensionato come nelle le cappe tradizionali (0,4 h, cfr. Reg. Edil. Bo).
Per quanto riguarda il calcolo della portata d’aria si consiglia di utilizzare un parametro medio di velocità a bordo cappa pari a 0,35 m/s., indipendentemente dal tipo di apparecchiatura di cottura installato. La motivazione di questa scelta dipende dalla tecnologia propria delle cappe a compensazione.
Funzionamento.
La parte aspirante e filtrante della cappa viene messa in depressione tramite collegamento con canali in acciaio zincato o inox ad un aspiratore centrifugo creando quindi il flusso di aspirazione necessario Q:
Q = S x 0,35 x 3600
Dove:
Q = Portata aria
S = Superficie della cappa
O,35 = Velocità a bordo cappa.
Al plenum frontale alla zona aspirante viene quindi convogliata una quantità di aria di immissione prelevata all’esterno secondo le normative vigenti, filtrata tramite filtri per aria con classe di filtrazione almeno pari a EU 3 ed in quantità pari al 50% di quella estratta.
L’aria di immissione esce dalla parte inferiore del plenum da una feritoia avente larghezza di circa 50 mm e lunghezza uguale alla cappa.
Uscendo dalla feritoia ad una velocità non superiore a 1,5 m/s, l’aria viene aspirata anch’essa dalla sezione aspirante senza interessare quindi gli operatori di cucina.
Esistono modelli nei quali è possibile convogliare una parte dell’aria direttamente nell’ambiente attraverso bocchette regolabili installate sul fronte della cappa, in modo da soddisfare eventuali esigenze di raffrescamento e ricambio dell’aria durante le diverse stagioni.
I principali vantaggi che derivano dall’utilizzo di una cappa a compensazione sono:
- Migliore condensazione e separazione dei vapori e dei grassi per una più bassa temperatura dei filtri dovuta all’aria di immissione.
- Limitazione dell’aria estratta dall’ambiente con conseguenti minori costi energetici per il riscaldamento dell’aria di immissione in cucina nel periodo invernale.
- Effetto induttivo sull’aria ambiente che tende a trattenere i fumi all’interno della cappa pur non avendo una alta velocità a bordo cappa.
Le verifiche strumentali sul funzionamento delle cappe a compensazione sono quindi da effettuare per la parte di estrazione sui filtri, dove normalmente la velocità frontale deve essere compresa fra 1 e 2 m/s.
E’ possibile anche misurare la velocità di uscita dalla feritoia del plenum di immissione verificando che la velocità non superi 1,5 o al massimo 2 m/s.
Dal punto di vista pratico, e per ulteriore verifica, è necessario controllare che l’aria di immissione venga effettivamente aspirata completamente dal portafiltri senza uscire lateralmente con conseguente trasporto fuori della cappa delle fumane o, situazione ancora peggiore, senza creare ostacolo ai camini di scarico dei gas combusti delle apparecchiature di cottura con conseguente potenziale spegnimento dei bruciatori o dispersione dei prodotti della combustione nell’ambiente (nel caso di apparecchiature a gas).
Limiti funzionali delle cappe a flusso bilanciato.
Il funzionamento delle cappe a flusso bilanciato è adeguato solo quando i valori in gioco sono certi: velocità sui filtri, debordi (specialmente laterali), quantità e velocità dell’aria di immissione. La quantità d’aria di immissione deve essere proporzionale a quella di aspirazione e con velocità lievemente inferiore. L’aria di immissione deve essere fredda tuttavia al Nord Italia con temperature inferiori a 0°C si avrebbe la precipitazione di condensa e quindi occorre preriscaldare l’aria. Quando l’aria è richiamata con velocità troppo alta by-passa e crea turbolenze che impediscono la salita del vapore. In queste cappe il rapporto tra immissione e reintegro non deve essere di 70 a 30, ma di 50 a 100.
E’ bene che le cappe a flusso bilanciato abbiano anche un impianto di immissione in ambiente (si avranno cioè tre ventilatori in totale).
Per il collaudo delle cappe a flusso bilanciato occorre verificare le velocità in uscita e sul filtro ed i rapporti delle velocità e delle quantità d’aria in entrata e in uscita. Occorre verificare inoltre che il filtro di immissione sia pulito altrimenti si può avere sbilanciamento dell’impianto.
Considerazione sulle cappe a flusso bilanciato.
E’ comunque errato imporre solo una velocità caratteristica dell’aria e calcolare la portata sulla dimensione dalla cappa; anche le prescrizioni sul debordo sono contestabili perché decadono ad esempio nel caso di paretine laterali nella cappa.
Non si deve causare caduta d’aria sulle zone perimetrali della cappa ma si deve creare depressione sulla parte frontale della cappa e creare induzione dell’aria verso i filtri che porti anche a condensazione dei grassi e vapori sui filtri stessi. Per non creare cadute d’aria sui lati della cappa e per creare un fenomeno induttivo si è constatata la validità di un rapporto tra aria estratta e reimmessa di 50 – 70% max; questo rapporto tiene conto sia del benessere degli operatori di cucina che delle esigenze di risparmio energetico.
Uno dei pregi delle cappe a flusso bilanciato è il risparmio energetico in quanto il reintegro sotto cappa non viene riscaldato mentre ad esempio soltanto il 25% viene reintegrato e trattato termicamente; vi è inoltre minor rischio che nella cucina si creino correnti d’aria.
In queste cappe è preferibile l’uso di filtri a labirinto poiché presentano minori rischi di incendio e di trasmissione del fuoco ai canali a causa del percorso a “s” che le fiamme dovrebbero fare per attraversarlo. Al contrario il filtro a rete quando è sporco può incendiarsi.
Le manutenzioni ordinarie per l’impianto di estrazione consistono nella pulizia settimanale dei filtri e della cappa con asportazione dei grassi.
7.4.1.3. Contro-soffitti filtranti; loro utilizzo.
Il sistema di estrazione dell’aria che impiega un contro-soffitto può essere usato nelle cucine di ogni dimensione, ma viene prevalentemente usato in quelle grandi.
Nella sua configurazione più elementare, un sistema d’estrazione a contro-soffitto consiste nella contro-soffittatura totale della cucina mediante elementi metallici dotati di trappole inerziali aventi l’evidente funzione di trattenere le particelle presenti nell’aria inquinata che si libera dai corpi di cottura. Il vano delimitato superiormente dal soffitto, inferiormente dal contro-soffitto e perimetralmente dalle pareti, viene posto in depressione mediante un canale d’estrazione, collegato a un ventilatore: l’aria, carica di vapori e di fumi grassi, provenienti dalle attività di cottura, viene richiamata per differenziale termico e per depressione verso il contro-soffitto, e, costretta a passarvi attraverso, deposita per inerzia le particelle di grasso in essa presenti nelle trappole di separazione. L’aria depurata si diffonde quindi nel vano contro-soffitto, da cui viene estratta e scaricata all’esterno attraverso un canale di espulsione.
7.4.1.3.1. Contro-soffitti filtranti; loro caratteristiche.
I sistemi a contro-soffitto sono caratterizzati da estrazione estensiva, cioè realizzata su ampie superfici della cucina. Il sistema è, però, piuttosto rozzo, non consentendo di ottenere risultati molto buoni, in quanto l’aria e le fumane vengono estratte su tutta la superficie della cucina e, perciò, altra aria (non sempre pura) viene richiamata per depressione dagli ambienti adiacenti attraverso aperture come porte, finestre, ecc., potendosi in tal modo generare correnti trasversali che disturbano il processo di captazione verticale delle fumane.
Una evoluzione di questo sistema si ha con l’aggiunta di bocchette perimetrali di immissione, oppure adibendo parte del contro-soffitto ad estrazione, parte ad immissione, con separazione dei due vani contro-soffitto mediante una paratia verticale metallica che delimita le due differenti funzioni.
In entrambi i casi la quota di installazione del contro-soffitto è di circa 3 metri, considerevolmente superiore , quindi, ai 2 metri circa del piano di captazione delle cappe.
L’integrazione di corpi illuminanti nel contro-soffitto è poi una caratteristica che completa in modo piacevole e tecnicamente apprezzabile, la morfologia di questi sistemi. E’ tipico, infatti, nelle cucine, il problema dell’imbrattamento dei tubi fluorescenti da parte delle fumane grasse: i tubi, infatti, devono essere disposti all’interno delle cappe (in quanto queste costituiscono delle vere e proprie barriere alla luce), con il risultato di rapidi deterioramenti dell’efficienza luminosa, ripristinabile solo con frequentissime pulizie. Il problema è stato risolto prevedendo corpi illuminanti in sovrappressione rispetto all’ambiente, in modo da impedire l’ingresso delle particelle di grasso al loro interno: inoltre, per proteggere anche lo schermo luminoso, uno o più flussi lamellari di aria di mandata lambiscono il medesimo assicurando che le fumane e i vapori non ne vengano a contatto.
Nella tecnica dei contro-soffitti d’estrazione si hanno due tendenze:
a) sistemi fissi.
b) sistemi mobili.
a) i sistemi fissi sono quelli che non possono essere smontati per la pulizia. L’asportazione del grasso depositato avviene per gravità, in quanto esso può scorrere lungo grondaie inclinate, fino ad essere raccolto in apposite vaschette. La pulizia delle camere di separazione può essere eseguita mediante apposite pistole a spruzzo che irrorano una miscela detergente. Le superfici superiori del contro-soffitto non possono essere pulite senza smontare il contro-soffitto.
b) I sistemi mobili, invece, sono costituiti da “cassette” modulari d’acciaio inossidabile, in cui sono ricavate le camere o i vani di separazione, che trattengono il grasso filtrato. Le cassette sono appoggiate su un telaio orizzontale di sospensione, cosicché possono facilmente essere rimosse, e lavate .
Tipologie più comuni di contro-soffitti.
1) Contro-soffitto inattivo (o passivo) in cui il soffitto non interviene direttamente nell’aspirazione dell’aria.
2) Contro-soffitto attivo, in cui il soffitto è parte essenziale nella ripresa dell’aria.
Contro-soffitto inattivo (o passivo).
Si tratta di sistemi canalizzati cioè di sistemi che sono costituiti da sezioni di aspirazione-filtrazione e sezioni di immissione.
Le sezioni aspiranti e filtranti sono canalizzate e sono complete di filtri (normalmente a labirinto in acciaio) che debbono essere periodicamente smontati e lavati.
Le sezioni di immissione sono invece normalmente dei plenum che vengono messi in pressione dall’aria di reintegro che entra nella cucina a bassa velocità da sistemi microforati o da bocchette. Realizzato con pannelli modulari piani in acciaio inox, ha una serie di filtri sistemati per tutta la lunghezza della cucina e bocchette d’immissione perimetrali.
Tra i soffitti aspiranti passivi troviamo:
- Plafone con filtri a cassetta canalizzati.
- Soffitto con sezioni di aspirazione-filtrazione canalizzate complete di filtri a labirinto.
Contro-soffitto attivo.
Si tratta di sistemi “aperti” non canalizzati costituiti quindi da un plenum, formato dal sistema ed il soffitto, che viene messo in depressione dall’impianto di aspirazione. Tutta la zona interessata dall’installazione di questi sistemi è aspirante mentre il reintegro dell’aria è canalizzato ed effettuato tramite diffusori installati ad esempio su una o più pareti perimetrali.
La quantità d’aria estratta è notevolmente inferiore rispetto a quella necessaria per gli impianti con cappe. Per questo motivo sono indispensabili due condizioni essenziali:
- un reintegro di aria esterna pari al 90% di quella estratta per mantenere in calma la zona e migliorare il microclima.
- Un differenziale intorno al 10 – 15% fra l’aria estratta e quella immessa facilita la salita dei vapori e del calore fino alla zona di influenza maggiore del soffitto aspirante che è nelle immediate vicinanze dei dispositivi di aspirazione.
In questo sistema non esiste una vera “sezione filtrante”, perché la particolare sagomatura delle estremità longitudinali dei pannelli obbliga l’aria a due bruschi cambiamenti di direzione, che danno luogo alla separazione per centrifugazione dei grassi e degli altri prodotti tenuti in sospensione dall’aria.
Tra i soffitti aspiranti attivi troviamo:
- Soffitto aperto con effetto di drenaggio;
- Soffitto aperto con filtri ad accumulo.
Caratteristiche e vantaggi dei sistemi a contro-soffitto filtrante.
Portata d’aria d’estrazione.
Questi sistemi sono caratterizzati da portate d’estrazione piuttosto limitate.
I sistemi a contro-soffitto estraggono e filtrano, in modo estensivo, a circa 3m dal pavimento: perciò non creano il problema di eventuali sfuggite di fumane o di gocciolamenti di condensa. Il risultato è una riduzione notevole della portata necessaria: a seconda delle caratteristiche della cucina, degli elementi di cottura, e del tipo di contro-soffitto, la portata d’estrazione è il 40 – 80% rispetto a quella delle cappe.
Lay out dei canali.
E’ sufficiente che i canali abbiano le bocche di captazione e di mandata nei vani contro-soffitto. Una bocca di estrazione o di immissione serve 50-100 m2 di superficie di contro-soffitto, in quanto la regolarità di aspirazione o di immissione su ogni metro quadrato di esso è assicurata grazie all’effetto equalizzante creato dalla perdita di carico del contro-soffitto, che non è elevata (30 Pa circa), ma superiore di molte volte a quella determinata dal flusso dell’aria all’interno del vano contro-soffitto: ne risulta un sistema più semplice di canali, con meno diramazioni e più facile da tarare.
Risparmi sui costi dell’energia.
Estrarre meno aria e avere un sistema con minor perdita di carico vuol dire risparmiare energia elettrica per l’azionamento del ventilatore di estrazione. Estrarre meno aria vuole anche dire che durante le stagioni fredde vi sarà minor fabbisogno di riscaldamento: infatti l’aria di rinnovo sia che arrivi dai locali adiacenti (da evitare) sia che venga immessa in ambiente da un sistema di immissione forzato (meglio), dovrà avere una temperatura sufficientemente alta da non disturbare le persone che lavorano in cucina.
Se da una cucina si estrae una certa portata d’aria, non si può accettare che altrettanta portata venga immessa nel locale senza essere riscaldata quando la temperatura esterna diurna può essere ad esempio –5°C; se l’impianto è del tipo a cappe, il riscaldamento, diretto o indiretto, dell’aria di rinnovo dovrà essere ancora maggiore, in quanto spesso gli addetti alle cotture si lamentano per le forti correnti d’aria che avvertono alla zona nucale, provocate dalle elevate velocità di captazione delle cappe in prossimità del loro filo inferiore. Al contrario, i contro-soffitti presentano velocità di captazione molto più basse, tali da mantenere la velocità dell’aria nella zona occupata dagli operatori entro il valore di 0,10 m/s: richiedono quindi minor riscaldamento dell’aria di immissione, che a sua volta, è assai inferiore in portata rispetto al sistema a cappe.
Ventilatore di estrazione e unità di riscaldamento/trattamento dell’aria di mandata.
Grazie alla portata limitata e alla minor perdita di carico, il ventilatore di estrazione può essere selezionato con potenza di targa inferiore e di dimensioni più contenute. L’unità di riscaldamento (o di trattamento) dell’aria di mandata può essere meno ingombrante, grazie alla portata inferiore.
Igiene.
Si ottengono livelli igienici molto elevati con i contro-soffitti filtranti modulari ispezionabili, meno con i contro-soffitti fissi. La completa ispezionabilità in qualsiasi momento, la possibilità di lavare le cassette nella lavastoviglie, l’assenza assoluta, anche dopo molti anni di funzionamento, di depositi di grasso sul soffitto vero e proprio e sulle pareti all’interno del vano contro-soffitto, rendono tali sistemi accettabili dal punto di vista igienico.
Microclima e benessere degli operatori della cucina.
Dall’impiego di contro-soffitti d’estrazione nelle grandi cucine risultano condizioni di lavoro per gli addetti decisamente migliori. Viene risolto il problema delle correnti d’aria ricevute dagli addetti nella zona nucale e si realizza un microclima favorevole poiché con questi sistemi si ha diffusione dell’aria più regolare e priva di vorticosità. Sarebbe bene prevedere l’impiego di flussostati e pressostati per controllare il corretto funzionamento dei ventilatori.
FIG.5
Sicurezza.
Il rischio di incendio che si ha con le cappe di estrazione (soprattutto quelle poste al di sopra delle friggitrici) è eliminato quasi del tutto. Il contro-soffitto riduce al minimo questa possibilità, grazie alla sua altezza di installazione (3m circa). In caso di piccoli incendi il contro-soffitto, soprattutto se realizzato in acciaio inox, costituisce una barriera al fuoco molto più forte dei filtri anti-grasso delle cappe, evitando pericolose propagazioni di incendio lungo i canali.
Variazioni di lay out dei corpi di cottura.
Se alcuni elementi di cottura devono essere spostati o se ne vuole aggiungere altri, è probabile che non si debbano apporre variazioni alla disposizione delle zone di estrazione e delle zone di mandata del contro-soffitto. E qualora le modifiche siano consistenti, si dovranno apportare cambiamenti solamente alle paratie verticali di divisione fra estrazione e immissione (poste nel vano contro-soffitto) e cambiare di posizione le cassette nelle zone interessate, oppure cambiare di posizione le bocchette di mandata nel caso di contro-soffitto del tipo con bocchette di mandata.
Illuminazione.
Corpi illuminanti di tipo piano, a filo del contro-soffitto. Posti in sovrapressione se installati in zone di estrazione in modo da evitare l’insozzamento causato da fumane e vapori grassi, rendono possibile risolvere il difficile problema di fornire una corretta illuminazione all’ambiente cucina. (l’illuminamento medio sui piani di lavoro dovrebbe essere di 400-500 lux)
Architettura ed estetica.
Le grandi cucine dotate di contro-soffitti ventilati forniscono una immagine di igiene, di ordine e di pulizia. E’ inoltre possibile nascondere alla vista nel vano contro-soffitto l’impianto elettrico, eventuali tubazioni, i canali dell’aria ed altri elementi di impianto. Non si hanno, inoltre, le barriere visive costituite dalle cappe.
Soffitto ventilato “Pagula System”. (esempio di contro-soffitto attivo).
Si tratta di una copertura a contro-soffitto, che viene installata nelle cucine o luoghi di lavoro con elevata produzione ed emissione di vapori ed odori.
La costruzione può essere estesa su tutta la superficie del locale oppure solo sulla zona dove sono concentrate le emissioni dei vapori e dei grassi; comunque dovrebbe superare per almeno 1,5 m per ogni lato i bordi degli apparecchi impiegati per cucinare e per arrostire.
E’ una costruzione fissa e solida con coperture facilmente smontabili per l’ispezione dello spazio superiore o per interventi di controllo agli impianti tecnologici (gas, acqua, luce).
La struttura del telaio è costituita da profilati in ferro zincato, fissato con tasselli al soffitto, sui quali vengono montati e regolati speciali profilati a rotaia in alluminio.
Supporti sagomati speciali in alluminio accolgono la copertura bombata costituita da lamiere di alluminio ricoperto da un foglio di PVC incollato con speciale procedimento.
Le chiusure dei giunti di raccordo alle pareti sono fisse e sono dotate di guarnizioni che garantiscono la perfetta tenuta.
Completano la struttura speciali canaline ad “U” di alluminio, forgiate in modo particolare per la giunzione e che presentano una leggera pendenza verso un lato.
Nel punto più basso di questa canalina ad “U” avviene la raccolta della condensa che, per effetto della pendenza sopra accennata, viene convogliata negli scarichi predisposti a parete.
L’effetto di drenaggio si basa su due leggi naturali elementari:
- condensazione di vapore acqueo sulla copertura di ventilazione;
- forza gravitazionale.
L’applicazione e l’esasperazione di questi due principi permette l’elevato rendimento.
La continua circolazione dell’aria, aspirata al di sopra della copertura di ventilazione, provoca una differenza di temperatura fra quella di superficie della copertura e l’aria calda dell’ambiente che sale arricchita di umidità.
L’umidità dell’aria aspirata si condensa nell’attraversare i profili dotati di passaggi calibrati.
Per la convessità delle lamiere di copertura e per la speciale pellicola in PVC, realizzata con materiale termoassorbente, la condensa non sgocciola ma scorre lungo la bombatura e si raccoglie nella canalina a “U”. In base alla differenza di pressione, provocata dall’accelerazione dell’aria nella sezione fra la nervatura delle canaline ad “U” a la lamiera dell’elemento di copertura, l’aria viene aspirata uniformemente sull’intera copertura. La continua circolazione dell’aria raffredda gli elementi del soffitto favorendo la condensazione controllata.
La perdita di pressione nella sezione di cui sopra, crea un eccellente effetto di disaerazione senza correnti.
FIG.6
Per l’effetto compressione-espansione che si viene a creare nella camera interna di espansione della canalina ad “U”, l’aria cambia di velocità e di direzione tre volte, ottenendo così una separazione per effetto dinamico-meccanico delle particelle contenute nell’aria. Il rendimento di separazione è elevato: fino all’80% per particelle di grandezza pari ad 1 micron ed addirittura il 98% per particelle di grandezza pari a 5 micron. Considerando l’effetto condensa precedentemente descritto, il rendimento medio di separazione può arrivare al 90% del totale.
A differenza dei filtri tradizionali le canalette ad “U” non accumulano il grasso ma lo convogliano direttamente ai punti di scarico, senza intasarsi e senza calo di rendimento nel tempo.
Per l’elevato potere di separazione unito alla bassa velocità dell’aria in movimento nella camera (plenum) creata tra il sistema ed il soffitto, non si hanno fenomeni di imbrattamento dello spazio vuoto, con l’ottenimento di un livello microbiologico buono.
Il fluire di aria di alimentazione attraverso porte e finestre è causa di problemi perché specie in inverno si possono avere correnti. La soluzione a questo problema consiste nella previsione di un sistema chiuso di canali con la disposizione orizzontale nel settore marginale di uscite d’aria filtrata e trattata, con la possibilità di regolazione delle lamelle di direzione dell’aria che consenta di portare il flusso d’aria in parte direttamente lungo la parete o le finestre verso il basso o leggermente obliqua dentro il locale.
Per un buon funzionamento del sistema Pagula è bene evitare la presenza di correnti d’aria (avere velocità massime di 0,1 m/s) perché queste creano movimenti trasversali che disturbano la salita del vapore, inoltre se il vapore (velocità di salita durante la bollitura pari a 5-6 m/s, temperatura di 70°C) non incontra correnti fredde si evita che condensi, precipitando. Il sistema Pagula, mantiene le temperature uniformi e non crea le correnti fredde dovute alle cappe, che provocano la precipitazione di goccioline di grasso.
Le norme di prevenzione incendi impongono aperture permanenti che in presenza di una depressione del 30% portano ad un enorme flusso d’aria esterna; i soffitti aspiranti richiedendo una depressione del 10-15% portano minori problemi di flussi d’aria per adeguarsi alla norma.
Considerazioni sul sistema Pagula.
Nel sistema Pagula occorre una velocità dell’aria di 0,5-0,8 m/s sulle fessure del profilato e che sia costante su tutte le canalette. Per verifica si misura la velocità sulle fessure e si controlla che sia costante su tutta la superficie del contro-soffitto.
E’ opportuno che l’aria calda si muova in verticale; con le cappe tradizionali l’aria tende a convergere sulle stesse mentre con il sistema Pagula tende a divergere salendo a “fungo”, così facendo però raggiunge tutto il soffitto aspirante.
Il controllo del debordo nei sistemi a contro-soffitto non serve, ma occorre calcolare la potenzialità globale delle apparecchiature e fare i calcoli dell’aria da aspirare sull’intera cucina.
A differenza del sistema Pagula, nei sistemi con cassette attive e non attive (con cassette attive sulle isole) occorre avere alte velocità in quanto più distanti da terra delle cappe, e questo comporta minore risparmio energetico. I sistemi a cassette sono inoltre soggetti ad imbrattamento delle stesse le quali vanno lavate in lavastoviglie.
La immissione laterale d’aria copre efficacemente fino a 12 metri lineari. L’adozione nel Pagula di un rapporto tra immissione ed emissione del 90% consente ugualmente risparmio in quanto sono in gioco masse d’aria molto inferiori (circa la metà di quelle necessarie in un sistema a cappe).
Il limite di altezza ottimale per l’installazione del sistema Pagula prevede un vano di altezza pari a tre metri ai quali vanno sottratti i circa 40 cm. dell’impianto stesso che se considerato impianto tecnologico non riduce l’altezza del vano per la normative locali.
Le aperture di sicurezza per i gas richiesta dai Vigili dei Fuoco in ossequio alle norme di prevenzione incendi vanno realizzate sopra il contro-soffitto sul solaio.
L’altezza ideale del vano per l’installazione del sistema Pagula è di 3,5m. Questo è dovuto al fatto che per 20-30 cm sotto la struttura si accumulano calore e vapore e con la suddetta altezza questa sorta di “cuscino” è lontana della testa degli operatori.
Temperatura aria di alimentazione e conduzione aria alimentazione Pagula .
Secondo la direttiva tedesca VDI 2052 per le cucine industriali si deve partire da una temperatura dell’aria ambiente di 28°C tenendo come differenza di temperatura dell’aria da insufflare 8°C.
L’aria di alimentazione deve essere insufflata ed avere di regola una temperatura che non dovrebbe superare +20°C.
La velocità di uscita dell’aria della ventilazione di superficie consigliata è:
Con altezza ambiente di | 3,00 m | V = 0,9 m/s |
Con altezza ambiente di | 2,75 m | V = 0,8 m/s |
Con altezza ambiente di | 2,50 m | V = 0,7 m/s |
Si consiglia il montaggio orizzontale di griglie per aria di alimentazione con due serie di lamelle regolabili individualmente.
La conduzione dell’aria deve essere scelta in modo che venga sostenuto il movimento naturale dell’aria che si forma nella cucina.
Il sistema di aspirazione Pagula richiede orientativamente 120-130 m3/h per m2.
E’ possibile il montaggio di scarichi a induzione (scarichi ad elica, scarichi a fessura, rotaie a sfera, ecc.) nelle zone di copertura o di soffitto piano limitrofi.
Per la scelta dell’immissione dell’aria è importante la disposizione dell’attrezzatura di cucina rispetto al luogo di montaggio e l’altezza libera del locale.
Tra i requisiti dell’immissione d’aria troviamo:
- possibilità di regolazione della portata d’aria;
- possibilità di regolazione della direzione di scarico;
- impedire l’insudiciamento all’uscita dell’aria;
- utilizzo di materiali resistenti alla corrosione;
- penetrazione del flusso d’aria di alimentazione nella zona di permanenza del personale;
- evitare fenomeni di corrente;
- azione di appoggio e non di contrasto al moto convettivo ascensionale dell’aria;
- protezione di determinate zone del locale con particolari esigenze igieniche.
Sistema Pagula RRw.
Il sistema Pagula RRw unisce al sistema a soffitto la funzione supplementare per il lavaggio automatico del sistema a grondaia, consigliato per cucine con frequenti cotture arrosto. Questa pulizia si affianca a quella degli intradossi degli elementi di copertura.
Nella cavità del soffitto viene installata una tubatura per l’acqua dolce, in modo che tutte le grondaie possano essere riempite di acqua. All’acqua dolce viene agggiunta una dose di detersivo e viene fatta ristagnare nel sistema a grondaia; dopo l’ammollo l’acqua sporca scorre via e viene effettuata una nuova immissione di acqua per rimuovere i depositi di sporco. Tutte queste funzioni vengono comandate da un apparecchio programmabile. Collegando il quadro comando ad un rilevatore di fuoco, il sistema R.R.w. si trasforma in un sistema antincendio.
Apparecchi di pulizia.
Il Pagula –Cleaner RR consente la pulizia dei profilati a grondaia.
L’apparecchio può essere posto sopra la grondaia e scorrere lungo la stessa; con l’ugello doppio il liquido di pulizia viene spruzzato ad alta pressione nella fessura dell’aria.
Per la pulizia degli elementi del soffitto convessi il getto viene diretto obliquamente contro gli stessi, l’acqua scorre lungo la volta sino dentro i profilati a grondaia.
L’utilizzo di apparecchio Pagula-Cleaner RG permette la contemporanea pulizia delle grondaie e degli elementi del soffitto.
Calcolo dell’illuminazione.
Nel progettare l’illuminazione si deve eseguire un calcolo per stabilire il numero delle lampade che è necessario per produrre l’intensità di illuminazione orizzontale media desiderata nel piano di utilizzazione (0,85 m sopra il pavimento).
Un metodo semplice è indicato dalla norma DIN 5035 attraverso l’impiego di un diagramma che permette una semplice determinazione del numero di lampade per differenti intensità di illuminazione.
Quale intensità di illuminazione nominale viene preindicato, secondo DIN 5035,
come valore orientativo per locali di cucina:
En = 500 lx
Per le aree adibite a lavaggio e per i diversi locali secondari:
En = 300 lx.
Il colore di luce si consigliato è il bianco neutro DIN (nw). La distribuzione delle lampade nel locale deve essere eseguita in modo che nel piano utile si consegua un’intensità di illuminazione il più possibile uniforme.
Protezione antincendio nel Pagula.
Il sistema Pagula costituisce un contributo alla protezione passiva antincendi in quanto:
- La distanza rispetto al possibile focolaio d’incendio è notevolmente maggiore che nelle cappe;
- L’accensione di filtri è esclusa;
- Le fiamme non possono salire nella cavità del soffitto e neppure nel sistema di canali per l’aria viziata;
- Le manovre errate, che permettono al grasso libero passaggio nel sistema dei canali, sono escluse.
Nel sistema Pagula possono essere installati tutti i tipi di sistemi antincendio.
Le tubature necessarie vengono installate nelle cavità del soffitto e gli ugelli antincendio vengono condotti ai punti necessari mediante fori negli elementi del soffitto o di copertura.
Per il settore a cotture arrosto l’acqua non è adatta come mezzo antincendio.
Per la protezione delle friggitrici si possono impiegare due tipi di impianti antincendio fissi:
- Impianti antincendio CO2;
- Impianti antincendio sistema Ansul R 102. (nebulizzazione attraverso ugelli di prodotto antincendio).
Come precauzione di sicurezza anche nel caso di installazione di soffitto Pagula è bene prevedere che i punti fuoco o focolari siano fatti funzionare con dispositivo di sicurezza previsto ad esempio secondo DVGW-ARBEITSBLATT G 634 che in caso di non funzionamento dell’aspirazione automaticamente impedisce l’alimentazione del gas.
7.4.2. Metodi di calcolo dell’aerazione.
Nella prassi progettuale utilizzata in Italia a causa dell’influenza delle prescrizioni normative si tende a calcolare gli impianti di aspirazione attraverso il ricambio volumetrico o la velocità dell’aria a bordo cappa mentre sarebbe più corretto un calcolo che in funzione della potenza degli apparecchi di cucina installati tenga conto delle emissioni di energia termica e di inquinanti, vapori, fumane.
E’ più razionale calcolare la massa d’aria di ventilazione sulla base delle masse di inquinanti che si producono piuttosto che impiegare ad esempio il numero di volumi orari.
Flussi volumetrici per cucine industriali.
Gli impianti di aria di alimentazione per cucine devono essere fatti funzionare con il 100% di aria esterna. Al funzionamento economico contribuisce sostanzialmente il calcolo della quantità ottimale di aria.
Frequentemente nella fase progettuale non sono noti tutti i dati necessari per un calcolo esatto.
Il flusso volumetrico di aria viziata estratta deve essere stabilito conformemente al flusso volumetrico di aria di alimentazione calcolato. Per ragioni igieniche in cucina non si deve mai procedere con la “depressione”.
I flussi volumetrici di aria viziata e di aria di alimentazione devono essere scelti in reciproca relazione.
Mediante una ripartizione dell’aria viziata e dell’aria di alimentazione adeguata relativamente allo spazio di volta in volta considerato, si possono creare all’interno di una cucina delle zone di “sovrapressione” e di “depressione”, potendo tuttavia far funzionare l’intera cucina in equilibrio d’aria. Nei periodi di minor lavoro gli impianti devono poter essere fatti funzionare con flusso d’aria ridotto.
Nella scelta del numero di giri del motore del ventilatore si deve però considerare che in pratica ogni sistema di filtri o separatori funziona in modo ottimale solo in limitati campi di velocità. Per questo motivo di regola sono consigliabili solo riduzioni di flusso volumetrico a 2/3 o 1/2 della portata.
Un esempio di non razionalità del metodo basato sul numero di volumi all’ora è rappresentato dal caso di vani troppo alti (es. 7 m.) in quanto implica un ricambio di enormi quantità d’aria.
Calcolo secondo le direttive VDI 2052 (marzo 1984).
La direttiva VDI fornisce i valori di riferimento per la zona cotture arrosto e con acqua, per il settore lavaggio e per i locali secondari. Per la progettazione esecutiva si deve però eseguire un calcolo esatto dei flussi volumetrici di aria di alimentazione.
Tramite i valori di allacciamento degli apparecchi di cucina si calcola per ogni locale il flusso volumetrico di aria d’alimentazione, tenendo presente il fattore di contemporaneità e i gradi di carico dell’ambiente.
Per la ventilazione di superficie Pagula i seguenti gradi di carico dell’ambiente entrano nel calcolo come fattori in riduzione:
per il calore sensibile: ri = 0,8
per il vapore acqueo : ri = 0,7
Per il calcolo dei flussi volumetrici di aria nelle cucine di lavaggio sono necessarie le indicazioni esatte sulle lavastoviglie presenti.
Le stoviglie lavate e riposte cedono il calore immagazzinato all’ambiente.
Per il calcolo del necessario flusso volumetrico di aria viziata dalle cappe di estrazione dell’aria viziata delle cucine si deve considerare la velocità di raccolta sul volume della cappa o sulla superficie della cappa. Di solito con questo metodo di calcolo si calcola un flusso volumetrico maggiore di quanto sarebbe necessario secondo il carico di vapore e di calore.
Calcolo secondo il procedimento Pagula.
Fig.7
La base per il calcolo è il grado di utilizzo v, che comprende il rapporto numero di pasti al giorno rispetto alla superficie della cucina. Nella superficie della cucina rientrano i locali ad essa coordinati non separati come zona per il lavaggio, zona preparazione di pesci e
verdure, locali magazzino, corridoi, ecc. Inoltre si deve sapere in quale momento si preparano i pasti.
Fig.8
Come base per il periodo unitario di cottura KE è stato fissato il normale processo di cottura nelle ore della mattina con connessa distribuzione dei pasti nella consueta ora di mezzogiorno ponendo KE = 1,0. (Di regola si userà KE = 1,0).
La definizione de KE richiede la conoscenza dei sistemi di vettovagliamento.
Per il calcolo del flusso volumetrico dell’aria viziata si usano due diagrammi:
- Diagramma per cucine con apparecchi di cottura elettrici o riscaldati a vapore.
- Diagramma per cucine con apparecchi di cottura riscaldati a gas.
Il grado di utilizzo (Ny) si calcola da
V = Ne / (Ak.KE)
Dove:
Ne = numero massimo di pasti al giorno
Ak = superficie cucina in m2
KE = tempo unitario di cottura (di solito 1,0)
Dai diagrammi sopra indicati si rileva direttamente la quantità specifica di aria viziata
Vspa (m3 / h . m2) o (m3 / s . m2)
Si calcola ora la portata di aria viziata richiesta
Vab = Vspa . Ak (m3 / h) o (m3 / s)
La portata di aria viziata calcolata Vab viene ora corretta con il fattore di correzione Fhk per l’altezza Hr, (Hr = altezza locale = OKFFb sino UK Pagula).
Si ha
Vab = Vspa . Ak . Fhk (m3 / h) o (m3 / s)
Per un’altezza del locale di Hr = 3,0 m si deve porre il fattore di correzione dell’altezza Fhk = 1,0.
Per altre altezze di locale valgono i seguenti fattori di correzione dell’altezza.
Altezza locale | Hr (m) | 2,25 | 2,50 | 2,75 | 3,00 | 3,25 | 3,50 |
Fattore di correzione altezza | Fhk | 1,15 | 1,08 | 1,03 | 1,00 | 0,97 | 0,95 |
Calcolo della portata dell’aria necessaria.
Nell’indicazione della portata dell’aria si distingue fra:
A) aria viziata di ESPULSIONE;
B) aria di REINTEGRO.
A) Aria viziata di espulsione.
La determinazione della quantità d’aria viziata di espulsione avviene esclusivamente in base al numero ed al tipo delle apparecchiature di cottura. Il calcolo delle quantità d’aria deve essere verificato anche in base al bilancio energetico, ma è prevalente il dimensionamento al primo calcolo.
La quantità d’aria di espulsione dovrà sempre essere maggiore di quella di reintegro, onde mantenere gli ambienti in depressione affinché non si verifichi una trasmigrazione degli odori e vapori in ambienti limitrofi.
B) Aria di reintegro.
Per mantenere una determinata depressione, è necessario stabilire la quantità d’aria che deve essere reintegrata nell’ambiente; il dimensionamento dipende dal tipo di combustibile usato per alimentare le apparecchiature di cottura e dal tipo e superficie delle aperture di comunicazione con i locali adiacenti che, come sopra ricordato, non devono essere interessati dagli odori e dalle fumane.
Indicativamente, la quantità d’aria di reintegro dovrà essere inferiore da un minimo del 5% ad un massimo del 15% dell’aria di espulsione.
Principi fondamentali di calcolo delle cappe di aspirazione.
La grandezza più importante nel calcolo delle cappe di aspirazione è la velocità di rilevamento “Wx” sul bordo della cappa; essa può essere dedotta dal campo di velocità che si crea davanti alla cappa di aspirazione e permette di calcolare le quantità d’aria da aspirare.
Per cappe centrali vale la seguente formula approssimata, per la ripartizione della velocità:
w/Wx = 2xU/F
in cui:
w = velocità sull’area di influenza sulla cappa in m/s;
U = perimetro della cappa in m;
F = sezione della superficie della cappa in m2;
Wx = velocità di rilevamento sul bordo della cappa in m/s;
x = distanza verticale dalle apparecchiature di cottura al bordo della cappa.
Partendo da questa formula approssimata si può calcolare, con sufficiente precisione, la quantità d’aria da aspirare oppure, data la quantità dell’aria aspirata, si può determinare la grandezza della cappa di aspirazione.
Q = w F 3600 = 2 x U Wx 3600
Per la velocità di rilevamento Wx si possono impiegare i seguenti valori numerici:
con aria calma: Wx = 0,1 fino a 0,15 m/s
con deboli correnti trasversali: Wx = 0,15 fino a 0,30 m/s
con forti correnti trasversali: Wx = 0,20 fino a 0,40 m/s
Per la velocità w nella superficie della cappa, a seconda dell’intensità delle correnti trasversali nel locale e della velocità dei gas e dei vapori che salgono, valgono i seguenti valori empirici:
con cappe aperte su quattro lati: w = 0.9 fino a 1,2 m/s
con cappe aperte su tre lati: w = 0,8 fino a 1,1 m/s
con cappe aperte su due lati: w = 0,7 fino a 1,7 m/s
con cappe aperte su un lato: w = 0,5 fino a 0,8 m/s
Per ottenere una separazione ottimale del grasso è necessaria una velocità dell’aria attraverso il filtro da 1 a 2 m/s.
Per una più corretta progettazione delle portate d’aria si può adottare la tabella qui di seguito riportata che tiene conto della quantità di vapore e calore sviluppato da ogni singola apparecchiatura e tipologia di cottura.
Tipologia di apparecchiatura | Quantità d’aria consigliata (m3/h) |
Bagnomaria | 300 |
Brasiera | 1200 |
Brasiera automescolante | 3000 |
Cucina a 4 fuochi | 800 |
Cucina a 6 fuochi tuttapiastra | 1200 |
Cucina a 8 fuochi tuttapiastra | 1600 |
Cucina a fuoco diretto | 3000 |
Cuocipasta a cestelli | 700 |
Cuocipasta ribaltabile (15/20 Kg) | 6000 |
Cuocipasta ribaltabile (30/40 Kg) | 8000 |
Fornellone a pavimento | 300 |
Forno a vapore (4/6 griglie GN 1/1) | 500 |
Forno a vapore (15/20 griglie GN 2/1) | 1500 |
Forno a convezione (4/6 teglie) | 300 |
Forno a convezione (10/12 teglie GN 1/1) | 500 |
Forno a convezione (10/12 teglie GN 2/1) | 1000 |
Forno a convezione (18/20 teglie GN 2/1) | 2000 |
Friggitrice (15/20 litri) | 2000 |
Friggitrice (30/40 litri) | 3000 |
Friggitrice in continuo (120/150 litri) | 8000 |
Friggitrice in continuo (180/220 litri) | 10000 |
Fry-top (bistecchiera) | 2000 |
Pentola da litri 100 | 1800 |
Pentola da litri 200 | 2000 |
Pentola a vapore da litri 100 | 1800 |
Pentola a vapore da litri 200 | 1800 |
Pentola a vapore da litri 300 | 2500 |
Pentola a vapore da litri 500 | 3500 |
Pietra lavica | 2200 |
Per apparecchiature elettriche riduzione del 15%.
CORRETTIVI FATTORE DI CORREZIONE
CORRETTIVI | FATTORE DI CORREZIONE |
Cucine ospedaliere | 0,6 |
Centri preparazione pasti | 0,7 |
Ristoranti e trattorie | 1 |
Mense aziendali e universitarie | 1,1 |
Calcolo per soffitti ventilati (Pagula System).
A differenza della tecnica di calcolo convenzionalmente usata per gli impianti di aspirazione localizzati (cappe), basata sul principio della velocità di captazione, il sistema non tiene conto della superficie di cottura, ma solo di parametri termotecnici inerenti alla potenzialità termica complessiva, del tipo di apparecchiature di cottura e della quantità di vapore prodotto.
La portata così calcolata risulta mediamente più bassa di circa il 50% rispetto a quella richiesta dalle cappe.
L’aria di estrazione risulterà appena superiore all’aria di immissione e non si avranno fenomeni di correnti trasversali anche a finestre aperte. Il vapore così controllato non vagherà per la cucina creando fastidio e danno; anche produzioni incontrollate di fumo e vapore non metteranno in crisi l’ambiente essendo tutto lo spazio cucina ventilato.
Esempio di calcolo del calore necessario per il riscaldamento dell’aria di immissione secondo DIN 5035:
Q = Cp ·I · V · (Ti – Te) [kcal/h] o [W]
Ove:
Q : calore da fornire nell’unità di tempo (quindi è una potenza)
Cp : calore specifico a pressione costante
V : portata d’aria trattata
I : peso specifico aria in condizioni standard
Ti : temperatura dell’aria in ingresso
Te : temperatura dell’aria esterna
Calcoli dimensionali della portata d’aria e sulla potenzialità della C.T. a servizio dell’impianto.
Calcolo portata aria estratta.
Velocità bordo cappa 0,25 – 0,50 m/s.
Assunto:
- S come superficie della cappa in m2
- V come velocità dell’aria al bordo cappa in m/s
La portata dell’estrattore sarà:
Q [m3/h] = S [m2] x V [m/s] x 3600 = m3/h
Calcolo dell’aria immessa (si prevede un reintegro di circa il 70 – 80% dell’aria aspirata).
Ai = Q/100 x 70 = m3/h
Calcolo fabbisogno PT (potenzialità termica) [Kcal/h] in relazione all’aria immessa
PT = Ai x 0,3 x DT [Kcal/h] (DT = Ti – Te, differenza tra temperatura aria interna e aria esterna)
Metodo di calcolo di un impianto (calcolo del fabbisogno orario – Metodo della velocità di passaggio alla sezione d’aspirazione e Metodo del numero di volumi/ora).
a) Calcolare “Q”
Nel determinare la grandezza della cappa è necessario considerare che la cappa deve debordare del gruppo di cottura di almeno 30cm per lato (alcuni Comuni richiedono 40 cm).
Per una buona aspirazione la velocità media a bordo cappa dovrà essere compresa tra 0,25 e 0,35 metri al secondo.
Formula di calcolo:
Q = S x Vc x 3.600
Q = Portata d’aria in metri cubi/ora
S = Superficie cappa in metri quadrati.
Vc = Velocità di captazione a bordo cappa in metri secondo.
Per friggitrici, bistecchiere Vc 0,30
Per pentole, cuocipasta Vc 0,35
Per fuochi, brasiere Vc 0,30
Per forni, lavastoviglie Vc 0,25
b) Comparare il risultato con quello ottenuto nella stima con il tasso di rinnovamento dell’aria nei locali che trova il quantitativo d’aria da estrarre da una cucina, stabilendo un determinato numero di ricambi/ora del volume dell’ambiente attraverso i seguenti riferimenti:
- grande cucina 30-50 volte
- piccola cucina 50 volte
O, secondo altri autori:
- 20-25 per cucine di grandi dimensioni (ospedali, comunità, ecc.)
- 30-35 per cucine di medie dimensioni (alberghi, ristoranti, ecc.)
- 35-40 per cucine di piccole dimensioni (rosticcerie, trattorie, ecc.)
- Sala distribuzione-consumazione: 5 ric/ora;
- Servizi igienici per il pubblico: 10;
- Locale lavanderia-detersivi-disimpegno e nella dispensa;
- Cucina, zona cottura e lavorazione carni e verdure con soffitto aspirante Pagula: 30;
Q (m3/ora) = volume ambiente · ricambi/ora.
Se il fabbisogno calcolato è troppo rilevante in rapporto al rinnovamento d’aria, fare una seconda verifica sulla base del seguente riferimento: 300 l/s/m2 di cottura.
c) adattare il fabbisogno in funzione di questi tre risultati anche se è auspicabile l’utilizzo del metodo di calcolo del volume da estrarre in funzione delle macchine di cottura presenti.
Equilibramento dell’aspirazione: in funzione della specificità delle macchine di cottura.
Ogni tipo di apparecchio non necessita di un uguale volume di aria da estrarre in funzione della sua specificità. Bisognerà dunque adattare ed equilibrare la velocità di aspirazione in funzione delle zone di cottura, per esempio:
- grill 1500 m3 / h / m2
- marmitta 800 m3 / h
Tale equilibramento si fa per otturazione totale o parziale di certi filtri, perché se si riduce la superficie di aspirazione si aumenta la velocità del passaggio dell’aria.
L’equilibramento dell’aspirazione deve essere fatto sia in funzione del posizionamento della canna di aspirazione che della forma del cassone posto sopra la cappa.
7.4.3. Progettazione integrata tra edificio ed impianto e tra impianti di estrazione e di climatizzazione.
Quando possibile è opportuno che la progettazione dell’edificio e degli impianti sia integrata. I vantaggi di natura funzionale, energetica, fruizionale, ecc., che derivano da questo tipo di approccio sono evidenti.
Si possono considerare come esempi l’altezza del vano che ospiterà la cucina con le sue implicazioni per l’ottimale funzionamento degli impianti di aspirazione, oppure il tipo e disposizione di finestre e porte che possono, se erroneamente progettati, determinare cattivo funzionamento dell’aspirazione.
E’ molto importante il grado di adattabilità che struttura e impianti devono reciprocamente avere per consentire modifiche rese necessarie da esigenze che mutano nel tempo.
Ad esempio l’altezza netta interna della zona cottura eserciterà una notevole influenza sui movimenti interni dell'aria; per influire positivamente sul comfort si ricorda che la zona cottura non dovrà mai avere un’altezza superiore ai 420 – 450 cm.
Anche se il locale è troppo alto si avranno fenomeni negativi sulla ventilazione (nei casi più gravi anche con ricadute di condense e/o con formazione di stratificazioni di vapore, tipo nebbia).
La mancata integrazione tra impianti di estrazione e di climatizzazione può comportare sia maggiori consumi energetici con conseguenti maggiori costi di esercizio che lo scorretto funzionamento dell’aerazione con scadimento delle condizioni termoigrometriche della cucina con danno agli operatori ed alla struttura.
E’ importante l’obiettivo del recupero di energia dai fluidi in uscita dalla cucina: scarichi caldi, acqua di condensazione dei gruppi frigoriferi per le celle di conservazione, acqua di condensazione del gruppo di refrigerazione dell’acqua per il condizionamento dell’aria, aria di espulsione della cucina.
In particolare sull’aria di estrazione della cucina, depurata dai grassi, possono operare batterie alettate per il recupero del calore, sia sensibile che latente. Si può, per esempio, predisporre una unità di recupero statico capace di trasferire calore, in inverno, dalle correnti di espulsione a quelle di ingresso.
7.5. Importanza della manutenzione degli impianti.
La manutenzione di tutto quanto compone gli impianti per l’aerazione è di fondamentale importanza a causa delle conseguenze estremamente negative che una mancata o scorretta sua attuazione comporta. Tra esse si hanno ad esempio:
- rischi di incendi nei canali quando questi sono imbrattati di grassi;
- guasti nei ventilatori le cui parti siano sporche di grassi e polvere;
- minore efficienza dei filtri con aumento della resistenza al passaggio dell’aria;
7.6. Metodi di valutazione di apparecchi ed ambienti.
Possibili controlli e verifiche della rispondenza dei dati progettuali.
- dimensioni della cappa;
- dimensione del piano di cottura;
- regolare debordo della cappa rispetto al piano di cottura;
- misura della velocità dell’aria ai bordi cappa;
- calcolo dell’aria estratta;
- posizione delle bocchette di mandata dell’aria immessa;
- temperatura dell’aria immessa;
- calcolo dell’aria immessa;
- ubicazione griglia dell’aria esterna;
- posizionamento canna di espulsione e terminale sfociante sul coperto;
- manutenzione ordinaria dei filtri e della cappa;
- corretta ubicazione della C. T. e della relativa canna fumaria utilizzata per il trattamento dell’aria esterna;
- potenzialità della C.T. o batteria elettrica (dati riportati sulla targhetta della macchina).
Per i canali le misure di velocità si possono effettuare con un velometro Alnor con sonda corta, nel tratto rettilineo del condotto.
Una formula per il calcolo della portata dell’aria estratta:
Qe = S.k.Vm.293/(273 +t).3600 [Nm3/h]
Ove:
t = temperatura dell’aria misurata nel condotto
Vm = velocità media dell’aria nella sezione
K = coefficiente di correzione sperimentale
S = area sezione.
Metodo di controllo dell’estrazione.
Una volta effettuato il calcolo e installato l’impianto, bisogna procedere al controllo dell’installazione. Questo controllo, che si fa con l’anemometro, si effettua a livello di ciascun filtro e al livello della canna al fine di verificare il fabbisogno.
Per il controllo dell’aspirazione dei filtri l’anemometro viene posto davanti a ciascuno di essi al fine di rilevare la velocità di passaggio dell’aria; si registrano poi i risultati su una tavola.
Canna fumaria.
E’ sempre importante controllare la sezione della canna di espulsione perché anche da essa dipende il buon funzionamento dell’impianto.
Con velocità dell’aria pari o inferiore a 10 m/s non si avranno problemi.
Con velocità superiore a 10-15 m/s sarà necessario fare calcoli appropriati sulla scelta del ventilatore.
Il cappello o comignolo deve avere sempre una sezione di passaggio pari a due volte la sezione della canna fumaria.
Verifiche su cappe tradizionali.
Occorre misurare la velocità sui filtri che deve essere da 1,2-1,8 m/s; questa velocità ottimale per la filtrazione di aerosol e grassi a 32-40°C, i miglior grado di separazione è del 60-62%. La presenza di troppi filtri abbassa la velocità e crea turbolenze.
La misurazione della velocità a bordo cappa non è rappresentativa del funzionamento della stessa, ma occorre fare la media delle misurazione rilevate su tutti i filtri della cappa.
Se si rileva velocità alta sui filtri tutto il plenum lavora in caso contrario cioè con bassa velocità dell’aria, lavora solo il filtro direttamente vicino all’imbocco del canale di espulsione e gli altri filtri no. La velocità innesca il meccanismo di captazione degli inquinanti presenti nell’aria attraverso il principio di induzione. Le cappe attuali non devono fare da “campana” ma funzionare da aspiratori. Non importa cioè che siano molto alte, cioè grossi parallelepipedi, in quanto il buon funzionamento non dipende dal volume di vapori che possono stare dentro la cappa ma dalla velocità con cui la cappa aspira l’aria.
Verifiche sulle cappe a flusso compensato.
La velocità sul filtro e la superficie filtrante consentono di conoscere con sufficiente precisione la massa di aria estratta; la velocità deve essere di circa 1,5 m/s. Il meccanismo di induzione, immettendo aria non trattata a temperatura esterna, viene meno in estate in quanto l’aria introdotta ha circa la stessa temperatura dei vapori per cui non si innesca il meccanismo stesso.
Per la misura della velocità dell’aria si può utilizzare l’anemometro a ventola (più adatto di quello a filo caldo) appoggiandolo sia sui filtri che nella fessura di uscita dell’aria.
Questi due punti sono gli unici non influenzati da fatti esterni cioè dove le correnti della cucina (da porte, finestre ed altre immissioni) non influenzano e confondono le misure.
L’utilità della misurazione della velocità sul filtro deriva dal fatto che qui si controlla se la velocità è idonea non solo a dare la portata richiesta dai calcoli, ma soprattutto a ottenere il trascinamento del vapore e l’arresto dei grassi sui filtri (misurando nel canale questo non si riesce a valutare).
L’utilizzo del tubo di Pitot può servire per le misure di velocità sui canali di immissione ed estrazione.
L’uso di sonde omnidirezionali ci informa sulla presenza di correnti trasversali sottocappa.
Per visualizzare le “cadute d’aria” si può fare uso di gas traccianti oppure di fumogeni (fumo secco).
Per vedere se c’è depressione sul bordo cappa si possono applicare striscie di carta leggera, queste se la cappa funziona correttamente si dispongono verso il centro della stessa.
E’ opportuno che le verifiche siano condotte con la cucina in funzione durante la cottura quando vi è produzione di vapore
A queste verifiche in opera si affiancano quelle di studio condotte in laboratorio attraverso l’uso di simulazioni al computer e di gas traccianti di più colori.
Un errore frequente commesso dagli operatori di cucina è l’asportazione dei filtri dalla cappa durante l’uso; togliendo uno o più filtri si ha un aumento dell’aspirazione localizzata ma così facendo i filtri vicini non lavorano più e questo porta inoltre all’accumulo di grasso infiammabile dentro i canali.
La velocità nel canale nel tratto piano per evitare depositi di grasso deve essere di 8-10 m/s; raramente, sia da parte dei progettisti che dei collaudatori, si tiene presente questa velocità che impedisce il deposito di grasso dei canali con pericolo di incendio e scarsa igiene.
Verifiche sui contro-soffitti filtranti e aspiranti.
Avendo movimenti di aria calda per le misure posso usare solo l’anemometro a filo caldo (non si può impiegare l’anemometro a ventola perché il movimento dell’aria qua non è unidirezionale ma caotico.
Misurare entrambi i punti: per evitare equivoci dovuti a turbolenze e ricircoli misurare sia nella posizione di captazione che nella gola di condensazione. Bisogna verificare la velocità in 3-4 punti della cucina e poi fare una media. La velocità dell’aria sulle bocchette di mandate deve essere di 1,5 m/s, se la velocità è minore l’aria si “cortocircuita”, se più veloce crea fastidio alle persone.
E’ difficile ed improprio nel progetto dei contro-soffitti trovare la portata attraverso la velocità. Occorre fare un calcolo riferito ai blocchi di cottura e trovare la portata necessaria sapendo che per ogni m3 di soffitto si deve aspirare un certo numero di m3 di aria. La misura della velocità nelle canalette serve a verificare la quantità di aria aspirata; il calcolo si sviluppa moltiplicando per la lunghezza totale dei canali. La verifica è operativamente più complessa rispetto a quella per le cappe ma i calcoli sono più facili da sviluppare a tavolino: si valuta la velocità nei canali che ci informa sull’efficienza della filtrazione, tramite questa velocità si ha la possibilità di verificare la portata e vedere se è quella corretta in base alle macchine installate.
Verifica della portata effettiva consentita dal motore del ventilatore.
Per calcolare in opera la portata effettiva occorre:
1- conoscere il diagramma del tipo del ventilatore (fornita dal costruttore);
2- rilevare il rapporto tra le pulegge (misura del diametro delle due pulegge) e il numero di giri dalla targhetta con un rilevatore di giri (attraverso apparecchio installato in asse al motore oppure con lettore ottico dei giri);
3- attraverso una pinza amperometrica valutare l’assorbimento del motore elettrico.
Incrociando i dati sul diagramma si individua la portata del ventilatore.
Impianto di ventilazione.
Questi impianti, composti da ventilatore, canalizzazione e griglie di ripresa, consentono il reintegro di aria pari a quella estratta attraverso un calcolo che prevede o il numero dei ricambi volume /ambiente o la velocità dell’aria sia in ambiente che alla griglia.
E’ necessario che siano indicati i volumi di aria in gioco e le sezioni delle griglie (la portata del ventilatore sarà naturalmente conseguente) nonché l’ubicazione sia del ventilatore che delle griglie. Tali posizioni sono fondamentali per un corretto ricambio e “lavaggio” dell’aria nel locale interessato.
Controlli e verifiche impianto di ventilazione.
- cubatura del locale;
- dimensioni della griglia (S) delle porte;
- verifica della velocità dell’aria (V) alla griglia;
- calcolo della portata (Q);
- verifica del rapporto volume ambiente/portata;
- controllo funzionamento del ventilatore;
- controllo della regolarità delle canne di esalazione che devono sfociare sul coperto;
In pratica in fase di controllo si devono eseguire le seguenti operazioni:
- misura della velocità dell’aria alla griglia (si prende il valore medio di 4 rilevazioni nei punti perimetrali). Nel caso di due porte (es. sala cottura e disimpegno), la misura si esegue su quella esterna;
- misura della superficie della griglia;
- calcolo della portata (Q);
- calcolo della cubatura del locale;
- verifica della portata rispetto alla cubatura (volume/ambiente);
Si possono constatare le seguenti situazioni non regolamentari:
- la portata è insufficiente e non rispetta i rapporti regolamentari: l’aspirazione è di potenza insufficiente o comunque il sistema non è stato dimensionato regolarmente;
- la velocità dell’aria alla griglia è superiore a 1 m/s: le griglie sono troppo piccole.