UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CAGLIARI FACOLTÁ DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA Laurea Magistrale in Archite>ura L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE
Modulo Impianti
a.a. 2012-2013
La ventilazione
Docente: Ing. ROBERTO RICCIU
La ventilazione : indice
-
La ventilazione: cenni generali
-
La ventilazione:
o La ventilazione naturale
•
•
I moti dell’aria
- Ventilazione passante orizzontale
- Ventilazione a lato singolo
Raffrescamento Passivo Ventilativo
- Microclimatico
- Geotermico
- Evaporativo
- Radiativo
o La ventilazione meccanica
•
•
•
•
•
Efficienza di ventilazione
Strategie di ventilazione
Diffusori e terminali
Tipi
- a semplice flusso
- a doppio flusso
Tasso di ricambio
o Normativa
-
Bibliografia
2 La ventilazione : generalità
La ventilazione degli ambienti serve a mantenere la qualità
dell’aria degli ambienti confortevole, attraverso un ricambio
d’aria.
La ventilazione è il movimento dell’aria (volontario) dovuto a
fenomeni naturali o a sistemi automatizzati direttamente
controllabili.
Nel primo caso si parla di ventilazione naturale, generata dal
vento o da altri fattori ad esso collegati; nel secondo caso si
parla invece di ventilazione meccanica (controllata).
Il vantaggio della ventilazione naturale sta nell’evidente fatto
che a seguito di una opportuna progettazione dell’edificio, la
sua gestione è molto economica e maggiormente adatta ad
ambienti non lavorativi;
Il vantaggio della ventilazione meccanica sta nel fatto di poter
garantire le prestazioni nel momento richiesto e pertanto
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di maggiormente adattoPROGETTAZIONE ad ambienti
lavorativi.
TECNICA E STRUTTURALE 3 modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 La ventilazione : generalità
Il tasso di ricambio è quindi necessario per mantenere un
ambiente confortevole perché permette di
- avere aria nuova pulita e perché si può
- controllare il livello di umidità presente all’interno dell’ambiente.
Il tasso di ricambio deve orientarsi al fabbisogno d’aria delle
persone che si trovano in un determinato ambiente oppure al
volume dell’ambiente stesso a seconda della destinazione d’uso.
E’ importante garantire un determinato numero di ricambi all’ora.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 4 La ventilazione : ventilazione ed infiltrazione
All’interno di un ambiente qualsiasi l’aria penetra attraverso due
fenomeni differenti:
- la ventilazione, l’immissione d’aria volontaria all’interno di un
ambiente confinato;
- l’infiltrazione, l’introduzione d’aria (all’interno di un ambiente) del tutto
involontaria, ad esempio dovuta agli ‘‘spifferi’’ attraverso gli infissi ed
impianti.
Blower door test 5 La ventilazione : generalità
La ventilazione permette di migliorare il livello di comfort all’interno di un
ambiente confinato agendo sulla qualità dell’aria.
Dunque la ventilazione è strettamente legata alla qualità dell’aria interna
(Indoor Air Quality).
L’aria è considerata di qualità accettabile quando non contiene
inquinanti specifici in quantità ritenute dannose, ovvero quando almeno
l’80% degli occupanti esprime soddisfazione nei suoi riguardi (Standard
ASHRAE 62/1989)
Tale soggettività percettiva varia da individuo ad individuo, e la capacità
di giudizio è alterata dall’assuefazione:
ad esempio, trascorsa un’ora di lezione in una aula scolastica, gli
studenti non si lamentano di una scarsa qualità dell’aria, bensì il docente
della lezione successiva, che proviene dal corridoio in cui la qualità
dell’aria è migliore.
6 La ventilazione : generalità
La qualità dell’aria deve soddisfare alcuni aspetti:
- potersi distribuire uniformemente all’interno degli ambienti;
- garantire in tutte le condizioni il ricambio minimo attraverso la
ventilazione;
- effettuare un filtraggio con l’efficacia prevista in base al tipo di utenza;
- ridurre al minimo il livello di polveri e inquinanti.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 7 La ventilazione : tasso di ricambio orario
Per gli edifici residenziali si può assumere un tasso di ricambio d’aria pari a 0,3
volumi/h come prescritto dalla UNI 10344 per ambienti non artificialmente ventilati.
Per tutti gli altri edifici si assumono i tassi di ricambio d’aria riportati nella UNI 10339
8 La ventilazione : coefficiente di dispersione
9 La ventilazione : ventilazione
L’aria interna perciò va ricambiata con aria esterna,
considerata meno contaminata e di qualità superiore.
In ogni caso l’aria nuova immessa contiene sostanze
inquinanti che contribuiscono a contaminarla.
Le cause principali di contaminazione possono essere:
- Persone
- Animali domestici
- Fumo di tabacco
- Materiali e arredi edilizi
- Apparecchiature
- Apparecchi per la combustione
- Prodotti chimici
- Impianti di condizionamento e ventilazione
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 10 La ventilazione : ventilazione
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 11 La ventilazione : ventilazione
Gli impianti e le persone sono tra le cause maggiori di
inquinamento.
Infatti da una parte, la scarsa manutenzione e pulizia degli
apparecchi e delle canalizzazioni possono aumentare la
proliferazione dei contaminanti, che poi si diffondono
nell’ambiente interno una volta attivato il processo di
ventilazione meccanica. Dall’altra, le persone che emettono,
in base all’attività fisica svolta, più o meno bioeffluenti, che
contribuiscono a peggiorare la qualità dell’aria interna.
Solitamente si valutano i livelli di concentrazione di anidride
carbonica (CO2) attraverso l’unità di misura ppm (parti per
milione, cioè parti volumiche di gas per milioni di parti
volumiche di aria).
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 12 La ventilazione : tipi
La ventilazione può essere differenziata
in base all’uso:
- ventilazione corporea: il movimento dell’aria lambisce la superficie del
corpo dell’utente che si trova all’interno di uno spazio;
- ventilazione ambientale: il movimento d’aria è in relazione all’ambiente
da raffreddare;
- ventilazione strutturale: il movimento dell’aria colpisce una parete
massiva dell’edificio, che attraverso opportune griglie accumula calore
durante il giorno e lo cede durante la notte.
in base al moto:
- ventilazione passante, orizzontale e verticale;
- ventilazione attraverso condotti interrati, con movimento dell’aria
attraverso condutture collocate nel terreno con bocchetta d’ingresso
collocata all’esterno e bocchetta d’uscita all’interno dell’edificio da
raffrescare;
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 13 La ventilazione : tipi
- ventilazione a caduta, in cui il moto d’aria è discensionale in condotti
a sezione ampia, in modo del tutto naturale o forzato, per effetto di un
aumento della densità dell’aria stessa dovuto a raffreddamento
evaporativo e/o convettivo;
- ventilazione attraverso unità ventilante, in cui il moto d’aria è fatto
passare attraverso unità di raffrescamento evaporativo;
- ventilazione attraverso collettori, con conseguente passaggio forzato
dell’aria attraverso l’intercapedine di moduli radianti.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 14 La ventilazione : tipi
La ventilazione, distinta in naturale e meccanica, è utilizzata per avere
ricambi d’aria all’interno di ambienti confinati, e dunque migliorare la
condizione di benessere.
• La ventilazione naturale viene realizzata tramite aperture
sull’involucro edilizio. L’efficacia maggiore si ottiene se le finestre sono
collocate su pareti opposte. Di contro però non è controllabile ne la
portata ne la qualità dell’aria proveniente dall’esterno (presumibilmente
inquinata). Ulteriori problematiche possono essere la rumorosità esterna
e le correnti d’aria fredde.
Solitamente viene immessa aria calda in estate e aria fredda in inverno,
con conseguenti perdite di energia.
• Attraverso la ventilazione meccanica invece si ha il controllo sulla
portata di aria immessa e si evitano le correnti d’aria fastidiose. La
presenza di filtri e il livello controllato dell’umidità migliorano la qualità e
il comfort. Si ha inoltre la garanzia di continuità del processo.
Quando si ha utilizzo di sole forze naturali, il sistema di ventilazione
scelto è definito passivo. Quando invece si utilizzano in aggiunta anche
sistemi meccanici, il processo di ventilazione è conosciuto come ibrido.
15 La ventilazione : tipi
Qualunque sia il tipo di ventilazione, tutte sono
caratterizzate dai seguenti movimenti dell’aria:
- Immissione
- Movimentazione
- Espulsione
di aria esterna pulita
dell’aria interna
dell’aria contaminata
In base alla disposizione delle aperture di ingresso ed uscita
dell’aria la ventilazione passiva si distingue in :
- passante orizzontale, aperture su pareti opposte ma alla
stessa altezza
- a lato singolo, una o più aperture sulla stessa parete
- passante verticale, due o più aperture su pareti opposte
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 16 La ventilazione : tipi
VENTILAZIONE NATURALE
VENTILAZIONE ARTIFICIALE
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 17 La ventilazione naturale: i moti d’aria
VENTILAZIONE NATURALE
I movimenti dell’aria si originano per:
- differenza di pressione tra due punti dell’atmosfera alla stessa quota o a
quote differenti
- differenza di temperatura che produce ‘‘venti termici’’
I venti sono masse d’aria che si muovono soprattutto lungo la direzione
orizzontale a causa delle variazioni della pressione atmosferica. Si
spostano da una zona a pressione maggiore ad una zona a pressione
minore.
Possono essere:
• costanti
• periodici
• variabili
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 18 La ventilazione naturale: i moti d’aria
I venti governano il tempo meteorologico nelle nostre
regioni. L’insieme dei venti che fluiscono alle latitudini
europee prendono il nome di correnti occidentali.
I venti possono distinguersi in:
- vento occidentale, relativamente caldo e portatore di
pioggia;
- vento meridionale, caldo e secco;
- vento di N-E, freddo e secco.
Il vento e le correnti d’aria che causano sono una delle
cause di disconfort.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 19 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 20 La ventilazione naturale: i moti d’aria
In Italia la direzione di provenienza del vento è molto
variabile e dipende in larga misura da fattori locali, quali
l’andamento orografico che si comporta sia da elemento
incanalatore che da barriera. Il moto dell’aria è così
accelerato o rallentato dalla forma, orientamento e
pendenza del terreno, comportando variazioni a scala
locale.
Il sud Italia, a causa della sua configurazione e posizione
geografica, presenta maggiore ventosità rispetto al nord.
La Sicilia e la Sardegna presentano una ventosità elevata.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 21 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Rappresentazioni dei venti.
22 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Intensità dei venti prevalenti per la città di Cagliari ( 1 nodo = 1,852 km/h).
23 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Grafici di studio della ventilazione su un sito. Rilevamento della direzione di
provenienza e della frequenza.
24 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Le brezze sono fenomeni ventosi che si verificano a scala
minore, tipicamente locale, all’interno dello strato
d’atmosfera fino a 1000m. Di solito si generano a causa
della differenza di temperatura tra due superfici adiacenti,
ad esempio un bacino d’acqua e la terra oppure due
versanti di montagna.
La differenza di temperatura produce un flusso d’aria umida
che migra dalla superficie fredda (alta pressione) a quella
calda (bassa pressione). La differente temperatura tra città e
zone rurali limitrofe origina la brezza di campagna.
In ambito urbano il regime naturale dei venti varia a causa
della presenza di edifici che ne modificano velocità e
turbolenza. Questa situazione rende difficile la loro
valutazione.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 25 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Il comportamento del vento
nell’ambito urbano
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 26 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Se in un edificio si collocano delle aperture, il differenziale di pressione
tra le varie facciate innesca un flusso d’aria interno che può essere
sfruttato per ventilare l’edificio. Le differenti pressioni sono dovute al
vento, alla differenza di temperatura e di densità tra interno ed esterno.
Gli effetti della ventilazione vengono valutati tramite modelli semplificati
per riuscire a studiare i legami che si innescano tra gli assetti urbani e le
variazioni nei parametri della ventilazione. Nell’organizzazione degli
edifici, diverse sono le situazioni ricorrenti dovute alla ventilazione:
- Effetto turbolenza: si genera quando un edificio è più alto di quelli che
lo circondano. Nella parte libera dell’edificio la pressione è maggiore
rispetto alla parte bassa protetta dagli altri edifici. Le due pressioni
differenti generano così delle turbolenze.
- Effetto tunnel: si genera quando zone con pressione diversa
comunicano tramite aperture disposte sulle pareti dell’edificio. Il flusso
d’aria aumenta la velocità e ciò genera situazioni di discomfort.
27 La ventilazione naturale: i moti d’aria
- Effetto spigolo: si verifica agli spigoli delle facciate, quando il vento
passa da una zona all’altra a diversa pressione, separate da un
edificio. Da qui la formazione di correnti d’angolo che normalmente
si estendono per una zona il cui raggio è uguale o minore alla
larghezza dell’edificio.
E’ possibile controllare il vento agendo anche semplicemente
sull’organizzazione dello spazio tra gli edifici. Ad esempio si possono
introdurre elementi naturali o artificiali per determinare zone di alta e
bassa pressione immediatamente intorno agli organismi edilizi (ad
es. fasce vegetali come elemento naturale).
Per il controllo della ventilazione si deve considerare principalmente la
disposizione delle aperture in pianta e in alzato (insieme alle loro
dimensioni), la distribuzione interna degli spazi e i dispositivi di
chiusura e regolazione dei flussi d’aria. La migliore distribuzione si
ottiene infatti con aperture disposte diagonalmente e in presenza di
pochi ostacoli negli alloggi.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 28 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Alcune diverse condizioni che modificano il flusso dell’aria:
1) Una sola apertura, sul lato sopravvento, non produce ventilazione.
2) Due aperture uguali consentono una buona ventilazione.
3) Aperture decentrate generano vortici interni.
4) Aperture asimmetriche su pareti opposte generano una grande
ventilazione, con conseguente raffrescamento.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 29 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Varie configurazioni planimetriche delle aperture – Sezioni Orizzontali
1.
3.
2.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 4.
30 La ventilazione naturale: i moti d’aria
La ventilazione passante orizzontale si innesca con aperture disposte
su pareti opposte ma alla stessa altezza. La portata d’aria realizzabile in
questo caso è legata all’area netta di apertura, all’angolo di incidenza
del vento rispetto al piano dell’apertura e alla differenza di pressione tra
le due aperture.
La ventilazione a lato singolo è legata ad aperture su un’unica parete.
Il flusso d’aria che si crea è discontinuo, e strettamente legato alle
variazioni di velocità e direzione dei venti. La portata d’aria è
decisamente ridotta in presenza di apertura singola. In caso di più
aperture, la portata aumenta o per effetto camino (aperture ad altezza
diversa e/o differente temperatura tra aria interna ed esterna) o per
flusso dovuto a vento semi-passante ( se le aperture sono alla stessa
altezza).
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 31 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Lato singolo con apertura singola
Lato singolo con apertura multipla
Valori di profondità del vano per garantire una ventilazione efficace
Sezioni verticali
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 32 La ventilazione naturale: i moti d’aria
La ventilazione passante verticale si innesca mediante aperture su
pareti opposte a diversa altezza. Può essere:
- diretta: quando il vento o l’effetto camino generano il moto d’aria. Se
prevale il vento l’immissione dell’aria sta in sopravento, se prevale
l’effetto camino invece, l’espulsione dell’aria è più in alto e in
sottovento.
- Esempi. Sistemi di ventilazione a torre: Malqaf (Egitto, Pakistan)
Badgìr (Iran)
- indiretta: quando l’aria è immessa o espulsa nell’/dall’ambiente
attraverso un diverso locale, generalmente adibito a tale funzione.
- Esempi. Sistemi di ventilazione da atrio e da vano-scala
Questi sistemi necessitano di particolare attenzione progettuale, per
evitare che l’aria viziata di un vano raggiunga quelli superiori.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 33 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Ventilazione passante verticale a torre:
a vento Ventilazione passante verticale a torre:
a effetto camino Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 34 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Ventilazione passante verticale
indiretta da atrio
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 35 La ventilazione naturale: i moti d’aria
Torre del vento Iraniana
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 36 La ventilazione naturale: raffrescamento
La ventilazione naturale può essere utilizzata anche per il
raffrescamento degli ambienti interni, limitatamente alle
condizioni climatiche esterne.
Ad esempio:
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 37 La ventilazione naturale: raffrescamento
Situazione invernale
All’interno la temperatura è pari a 13°C. Attivando gli impianti la
temperatura arriva a 19°C. Se si immette aria esterna a 5°, aumenta il
carico per gli impianti. E’ necessario ridurre al minimo l’aria di rinnovo
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 38 La ventilazione naturale: raffrescamento
Stagione intermedia
Gli apporti solari permettono di ottenere una temperatura interna di
20°C. Anche in questo caso è necessario ridurre al minimo i ricambi
d’aria.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 39 La ventilazione naturale: raffrescamento
Stagione intermedia
Gli apporti solari determinano una temperatura interna maggiore di
quella esterna. In questa situazione è utile introdurre aria dall’esterno
per raffrescare l’edificio senza ausilio delle macchine.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 40 La ventilazione naturale: raffrescamento
Stagione estiva
La temperatura esterna è decisamente elevata da non poter essere
utilizzata per raffrescare l’ambiente. L’immissione dell’aria comporta
inoltre un carico maggiore per le macchine utilizzate per raffrescare.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 41 La ventilazione naturale: raffrescamento
La ventilazione naturale si attiva principalmente grazie al vento e
all’effetto camino:
- il vento genera sempre una sovrappressione accompagnata da una
depressione sul lato opposto. Tale differenza di pressione permette il
moto dell’aria da un lato all’altro dell’edificio.
- L’effetto camino è invece generato dalla stratificazione verticale
dell’aria a diverse temperature. L’aria calda, essendo meno densa, sale
verso l’alto, al contrario della fredda, densa, che rimane in basso.
Questa differenza genera un gradiente di pressione, che diventa utile
per innescare una ventilazione ascendente.
La ventilazione per effetto camino infatti dipende dalla differenza di
temperatura che esiste tra il punto più basso e quello più alto della
stratificazione d’aria. E’ un tipo di ventilazione che si può attivare in
assenza di vento.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 42 La ventilazione naturale: raffrescamento
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 43 La ventilazione naturale: raffrescamento
Ventilazione naturale: effetto camino e massa termica
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 44 La ventilazione naturale: raffrescamento
Non sempre però è possibile sfruttare l’aria esterna, a
temperatura decisamente elevata, per raffrescare gli
ambienti interni. Si ricorre allora a tecniche che permettono
di raffreddare passivamente l’aria prima di immetterla negli
ambienti:
- raffrescamento passivo geotermico
- raffrescamento passivo evaporativo
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 45 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
Il raffrescamento passivo ventilato è una tecnica utilizzata per
respingere il calore proveniente dall’esterno prima che raggiunga
l’ambiente da climatizzare e per dissipare il calore in eccesso.
E’ un sistema che utilizza l’aria come fluido termoconvettore e l’aria, il
terreno, l’acqua, il cielo notturno e/o le strutture edilizie come pozzi di
dissipazione del calore.
Può essere classificato in base a:
- Tipo di raffrescamento (metodo di dissipazione del calore)
- Tecnica di ventilazione
- Pozzo termico utilizzato
- Modalità e tempi di distribuzione dell’aria
46 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Il raffrescamento può dunque essere:
- Microclimatico, in cui la dissipazione è ottenuta dallo scambio
convettivo tra le superfici dell’ambiente da raffreddare e l’aria esterna.
- Geotermico, in cui l’aria di ventilazione è raffreddata mediante scambio
termico convettivo tra aria e condotti interrati e mediante scambio
conduttivo tra i condotti stessi e il terreno, che quindi costituisce il pozzo
termico.
- Evaporativo, in cui l’aria di ventilazione è raffreddata mediante
sottrazione di calore entalpico dovuta al passaggio dell’aria attraverso
particelle d’acqua.
- Radiativo, in cui l’aria di ventilazione è raffreddata attraverso il
passaggio della stessa su una superficie ad alta emittanza esposta alla
volta celeste notturna, che si comporta da pozzo termico.
47 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 48 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Nelle zone di clima temperato come quelle della nostra penisola
possono essere applicati due tipi di raffrescamento, quello
microclimatico e quello geotermico.
Il Raffreddamento Microclimatico può essere distinto in:
- Corporeo
- Ambientale
- Strutturale
in cui gli elementi principali sono il vento e il gradiente termico, controllati
manualmente o automaticamente attraverso l’utilizzo di griglie
d’aerazione o/e serramenti.
In questo caso si parla di Ventilazione Naturale Controllata, VNC.
Questa è attivata dal moto naturale dell’aria, ma in tanti casi può essere
affiancata da aria immessa attraverso macchine, dando vita ad una
ventilazione ibrida.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 49 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Raffrescamento Ventilativo Corporeo
La ventilazione è influenzata dalla differenza di temperatura tra pelle e
aria e dalla velocità dell’aria stessa. Per cui, per avere uno scambio
termico negativo tra individuo e ambiente è necessario che la
temperatura dell’aria sia inferiore rispetto a quella della pelle
dell’individuo. Anche se il benessere o la condizione di comfort è
raggiunta solo se sono soddisfatti i valori della cosiddetta ‘‘temperatura
operante’’.
Di fondamentale importanza è la localizzazione delle aperture, che deve
garantire uno scambio convettivo al livello del busto, senza generare
correnti d’aria fastidiose.
In condizione di assenza di impianti, la ventilazione è ricondotta al
benessere adattivo e non alle teorie di Fanger (secondo le quali il
benessere termo-igrometrico è raggiunto in base alle relazioni che
nascono tra fattori soggettivi e fattori ambientali).
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 50 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Raffrescamento Ventilativo Ambientale
Si ottiene introducendo all’interno dell’ambiente aria più fredda rispetto
a quella già presente, con l’obiettivo di portare la temperatura e
l’umidità relativa a livelli confortevoli.
Le forze motrici che innescano il sistema ventilativo sono il vento e
l’effetto camino, con possibile integrazione meccanica per movimentare
l’aria in caso di sistema ibrido.
Raffrescamento Ventilativo Strutturale
Consiste nell’introdurre all’interno dell’edificio, durante il periodo
serale/notturno, una certa quantità d’aria proveniente dall’esterno
attraverso bocchette correttamente posizionate. In questo modo il flusso
entrante colpisce le pareti massive (che durante il giorno hanno
accumulato calore), le quali cedono il calore che verrà poi trasferito
all’esterno, in favore di un raffrescamento dell’ambiente interno.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 51 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Raffrescamento Ventilativo Geotermico
Questo meccanismo di ventilazione è dovuto allo scambio termico che
esiste tra ambiente interno e terreno, mediante l’aria che circola
all’interno di condutture che stanno a contatto col terreno stesso, ad
una certa profondità. La circolazione dell’aria avviene per mezzo di
ventilatori se il sistema in esame è ibrido, oppure tramite l’effetto
Bernoulli-Venturi (estrazione sottovento) e/o camino solare (apertura nel
colmo).
L’aria, prima di entrare nell’ambiente, si raffredda durante il passaggio
nei condotti.
Il sistema può essere di due tipi:
- ciclo diretto: l’aria è direttamente immessa nell’ambiente una volta
raffrescata durante il passaggio nei condotti dotati di filtro.
- ciclo indiretto: l’aria raffrescata nei condotti viene trasferita alle
macchine UTA (Unità Trattamento Aria) che provvedono ad immetterla
all’interno dell’ambiente (in questo caso si parla di ventilazione
meccanica).
52 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Effetto Bernoulli-Venturi: estrazione sottovento
53 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Gli scambiatori geotermici si possono distinguere, in base alla quantità
d’aria trattata, alle caratteristiche del sito e allo spazio disponibile, in:
a singola canna, costituiti da un singolo tubo interrato, o a collettore,
costituiti da più tubi in parallelo.
Scambiatori a singola canna
Potendo trattare ridotte quantità d’aria, tali sistemi sono ben indicati per
piccole utenze (le residenze in particolare). Il tubo interrato a sviluppo
rettilineo è disposto parallelo ai lati del fabbricato, e in tanti casi sfrutta lo
scavo di sbancamento, riducendo i costi.
Il sistema si compone di una testa di captazione, dotata di rete di
protezione, da cui l’aria entra e raggiunge il condotto interrato
orizzontale a pendenza costante (1-2%, per favorire lo scarico della
condensa ed evitare formazione di muffe). L’aria si raffredda per
scambio termico con le tubature e (le stesse) con il terreno, per giungere
nella parte finale in cui è presente un pozzetto per il deposito della
condensa. Infine, un sistema di canali di distribuzione trasferisce l’aria
all’interno dell’edificio. Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 54 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Scambiatore a singola canna
55 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Scambiatori a collettore
Per le loro dimensioni, gli scambiatori a collettore sono indicati per il
trattamento di grandi quantità d’aria.
Si compongono di:
- Testa di captazione, dotata di rete di protezione
- Camera di presa
- Filtro per polveri
- Canale orizzontale per la distribuzione dell’aria
- Tubature interrate orizzontali a pendenza costante
- Canale orizzontale di raccolta
- Camera per la condensazione
- Camera di miscelazione
L’aria esterna entra attraverso la testa di captazione, viene filtrata e poi
convogliata nella camera di presa. Da qui l’aria è trasferita, previo
passaggio in un filtro, all’interno dei condotti, dove si raffredda ( o
viceversa si riscalda) con lo stesso metodo degli scambiatori a canna
singola.
56 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Al termine dei condotti l’aria giunge in un pozzetto di raccolta di ulteriore
condensa, formatasi in seguito all’abbassamento eccessivo della
temperatura (al di sotto della temperatura di rugiada). Da qui l’aria sarà
trasferita alla camera di miscelazione e successivamente immessa nel
sistema di distribuzione che la immetterà negli ambienti interni.
Quando si progettano sistemi di scambio indiretto terreno-edificio a
circolazione d’aria, è importante tenere sotto controllo alcuni criteri
dimensionali:
- Lunghezza minima dei condotti di 10m.
- Diametro del condotto da 20 a 30cm.
- Profondità dei condotti tra 1,5 e 3,0m.
- Velocità dell’aria nei condotti tra 4 e 8 m/s
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 57 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Scambiatore a collettore
58 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Storicamente, il sistema di raffrescamento ventilativo con tubature
interrate fu utilizzato nei Covoli di Costozza (un sistema di grotte e
cavità) e nelle ville del Palladio.
I Covoli di Costozza rappresentano un complesso di ville rinascimentali
dotate di un impianto di raffrescamento del tutto naturale, che sfrutta
l’aria che arriva dalle cavità sotterranee ( covoli) localizzate al di sotto
delle abitazioni. All’interno dei condotti l’aria si trova ad una
temperatura di 11-12°C per tutto l’anno. Essendo comunicanti con
l’esterno, si innesca un moto convettivo di circolazione dell’aria. Nei
periodi estivi l’aria calda penetra dalla parte alta dei covoli e fuoriesce
raffrescata in basso. Durante il tragitto, attraverso appositi collegamenti,
i ventidotti, l’aria raffrescata è immessa all’interno delle ville situate
sopra.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 59 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
60 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Raffrescamento Ventilativo Evaporativo
Il sistema evaporativo si basa sull’evaporazione della quantità d’acqua
contenuta nell’aria. L’effetto dell’evaporazione è utilizzato come pozzo
termico.
Una delle tecniche è quella a caduta d’aria. Consiste nell’immettere in
un ambiente dell’acqua nebulizzata dall’alto. L’aria entrante, a contatto
con l’acqua, si raffresca e cade in basso a causa dell’aumento di
densità.
Questa tecnica è però attuabile in caso di ampi spazi e quando l’attività
svolta sia a livello del pavimento. Inoltre devono essere previste
un’apertura superiore e una inferiore in una delle pareti laterali. In quella
superiore ci andrà il nebulizzatore, mentre quella inferiore sarà in
comunicazione con l’esterno o comunque con un ambiente a
temperatura più elevata.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 61 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
L’altra tecnica è quella a unità ventilante, nella situazione di sistema
ibrido. Si distingue in diretta e indiretta.
La differenza è che in quella diretta l’aria, che si raffredda e umidifica
quando passa per l’evaporatore, è immessa direttamente nel locale.
In quella indiretta, l’aria che entra nell’evaporatore sottrae calore ad
uno scambiatore, che a sua volta raffredda aria più asciutta che entra in
ambiente.
Schema del funzionamento di unità di raffrescamento evaporativo diretto (a
sinistra) e indiretto ( a destra)
62 La ventilazione naturale: raffrescamento passivo ventilativo
Raffrescamento Ventilativo Radiativo
Si basa sul principio del trasferimento di calore per irraggiamento, con
cessione di calore da un corpo a temperatura maggiore ad uno a
temperatura minore, che funge da pozzo termico. Ad esempio, l’edificio
rappresenta il corpo caldo che cede calore al corpo freddo
rappresentato dalla volta celeste notturna (la cui temperatura è più
bassa di quasi tutti gli oggetti presenti sulla superficie terrestre).
Il rapporto dei fattori di vista dei due corpi regola la quantità di calore
dello scambio. Perciò è il tetto la parte maggiormente significativa per
questo tipo di raffrescamento, considerato che è quella con maggiore
superficie esposta alla volta celeste. Ancora di più se il tetto è piano o a
falde poco inclinate.
Anche in questo caso si distingue in diretto e indiretto. Il primo prevede
lo scambio termico tra involucro edilizio e volta celeste, il secondo
necessita che il fluido vettore (aria o acqua) passi in condotti a contatto
con la superficie emittente.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 63 La ventilazione meccanica: generalità
VENTILAZIONE MECCANICA
Una ventilazione è efficiente quando è in grado di rimuovere le sostanze
inquinanti dall’ambiente. Mostra come certe aree di un ambiente siano
influenzate dalla presenza di sorgenti inquinanti.
Esiste dunque una ‘‘efficienza di ventilazione’’, che definisce quanto
più veloce venga rimosso un inquinante dall’ambiente [Manuale degli
Impianti di Climatizzazione]. Ovvero che il sistema di distribuzione deve
diffondere uniformemente l’aria nel volume occupato, per evitare che si
formino zone di aria pulita e zone di aria contaminata. Pertanto l’aria
immessa deve potersi miscelare in modo omogeneo con quella
presente.
64 La ventilazione meccanica: generalità
65 La ventilazione meccanica: efficienza di ventilazione
In caso di miscelazione perfetta il risultato sarà pari a 1.
Se la concentrazione dell’inquinante è minore nella zona di respirazione
rispetto all’aria in uscita, si ha un valore >1: ciò significa che si ottiene
il livello di qualità desiderato mediante un flusso di ricambio
contenuto.
Se invece la concentrazione dell’inquinante è maggiore nella zona di
respirazione, occorre un ricambio d’aria maggiore.
66 La ventilazione meccanica: efficienza media di ventilazione
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 67 La ventilazione meccanica: portata d’aria
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 68 La ventilazione meccanica: portata d’aria
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 69 La ventilazione meccanica: portata d’aria
Valori delle portate di ventilazione da rispettare nella zona occupata dalle persone
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 70 La ventilazione meccanica: generalità
La ventilazione è regolata attraverso due approcci:
- VENTILATION RATE (prescrittivo), che stabilisce i valori minimi di
portata d’aria di ricambio nell’ambiente. Si applica nell’ipotesi di
immissione di aria esterna pulita, in edifici lontani da zone densamente
popolate o zone industriali.
- INDOOR AIR QUALITY (prestazionale), che stabilisce i valori massimi
della concentrazione per gli inquinanti ammessi nell’ambiente. Specifica
perciò la quantità d’aria esterna che serve per miscelare quella interna
per poter contenere il livello di concentrazione degli inquinanti nei limiti
di Legge.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 71 La ventilazione meccanica: generalità
Con il metodo prescrittivo si indica direttamente il valore della portata
d’aria da immettere in un ambiente, con quello prestazionale è
necessario fare riferimento all’equazione di bilancio di contaminante.
Quello prescrittivo è il più usato, in quanto si basa su valori prescritti o
regolarizzati dalla Normativa, poi utilizzati nella progettazione.
Quello prestazionale necessita la conoscenza della portata di
contaminante nell’ambiente e il suo valore di concentrazione che si
desidera mantenere nell’ambiente stesso.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 72 La ventilazione meccanica: strategie di ventilazione e distribuzione
Strategie di ventilazione e distribuzione
Compito principale della ventilazione è di immettere una certa quantità
d’aria all’interno di un ambiente confinato al fine di migliorarne la
qualità dell’aria già contenuta.
Le strategie sono:
- ventilazione a miscelazione;
- ventilazione a dislocamento;
- ventilazione a flusso unidirezionale;
- ventilazione a estrazione localizzata.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 73 La ventilazione meccanica: strategie di ventilazione e distribuzione
Importante è eliminare i contaminanti dell’ambiente senza però ridurre il
benessere degli occupanti alterando altri fattori.
Se da una parte si vuole migliorare il livello di qualità dell’aria, dall’altra
bisogna agire sulla sua velocità di immissione al fine di non attivare
correnti d’aria sgradevoli all’interno del locale. Quindi nel progetto del
sistema di ventilazione è importante sia stabilire l’entità della portata
d’aria, sia prevedere come questa verrà distribuita all’interno
dell’ambiente ventilato, per garantire efficienza di ventilazione e limitati
rischi di correnti d’aria.
Occorre studiare correttamente la collocazione delle bocchette di
immissione ed estrazione dell’aria, prevedendo anche il moto d’aria
nell’ambiente, per ottenere un ambiente confortevole.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 74 La ventilazione meccanica: strategie di ventilazione e distribuzione
Ventilazione a miscelazione
Ventilazione a dislocamento
75 La ventilazione meccanica: strategie di ventilazione e distribuzione
Ventilazione a miscelazione
Completa diluizione degli inquinanti in ambiente
Viene utilizzata per omogeneizzare la temperatura dell’aria e la
concentrazione di inquinante nell’ambiente attraverso un getto ad
elevata velocità e turbolenza senza invadere la zona occupata. Il getto
determina il movimento dell’aria che di conseguenza si mescola con
quella già presente nel locale.
Elemento principale della progettazione è il getto, per garantire la
desiderata distribuzione dell’aria in ambiente.
La portata d’aria è immessa attraverso le bocchette, nella cui uscita si
genera il getto:
- free jet, getto libero;
- wall jet, getto a parete, in cui il getto si incolla alla parete da cui viene
immesso.
Il tipo di getto e la tipologia di terminale di diffusione sono gli elementi
essenziali per ottenere una confortevole distribuzione dell’aria
nell’ambiente.
76 La ventilazione meccanica: strategie di ventilazione e distribuzione
Il moto dell’aria non dipende soltanto dalle bocchette di immissione ma
anche dalla relazione tra le forze di inerzia, legate alla velocità, e quelle
di galleggiamento, legate alla sua temperatura.
Per una corretta progettazione è necessario conoscere:
- lancio del getto, ovvero la distanza dalla bocchetta di immissione in cui
la velocità massima del getto diventa il valore di riferimento;
- massima velocità del getto accettabile nella zona occupata.
Tra le problematiche che possono sorgere compaiono:
- possibile formazione di correnti d’aria;
- probabile corto circuito dell’aria tra immissione ed estrazione;
- aria stagnante.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 77 La ventilazione meccanica: strategie di ventilazione e distribuzione
Ventilazione a dislocamento
Questa ventilazione si fonda sulla presenza di gradienti verticali di
temperatura e di contaminante in ambiente. Il vantaggio è di avere
elevati valori di efficienza di ventilazione e di temperatura. Infatti tramite
questa ventilazione si riesce ad ottenere un elevato grado di qualità
dell’aria nella zona occupata.
Il principio base è quello di sfruttare la differenza di densità
dell’aria che, riscaldandosi, si muove verso l’alto.
L’aria pulita è immessa dal basso attraverso un diffusore, a bassa
velocità e ad una temperatura inferiore rispetto a quella dell’ambiente.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 78 La ventilazione meccanica: strategie di ventilazione e distribuzione
L’aria contaminata invece viene rimossa al livello del soffitto. Il
movimento dell’aria interna è legato alle sorgenti interne di calore, che
generano moti convettivi ascensionali.
In questo modo si hanno due zone distinte in cui si distribuisce l’aria
interna:
in alto l’aria calda e contaminata, in basso quella fresca e pulita, dove
stanno gli occupanti (la concentrazione degli inquinanti varia da un
minimo nella zona di immissione ad un massimo in quella di estrazione).
L’altezza che delimita le due zone, altezza del piano neutro, è
parametro fondamentale di progetto.
E’ importante precisare che con la ventilazione a dislocamento l’aria
immessa nel locale deve essere più fredda rispetto a quella già
contenuta nell’ambiente. Se infatti si immettesse aria più calda, questa
tenderebbe a salire verso l’alto vanificando l’intero processo. Si
eliminerebbe l’azione delle sorgenti termiche su cui tale ventilazione si
basa.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 79 La ventilazione meccanica: diffusori e bocchette
Diffusori
L’aria trattata dagli impianti viene trasferita agli ambienti medianti i
canali di distribuzione, e ivi immessa per mezzo di bocchette o diffusori.
Il modo in cui l’aria è immessa nell’ambiente è funzione della
collocazione dei terminali di immissione ed estrazione.
Le bocchette sono collocate sul lato verticale dei canali, i diffusori invece
sul soffitto o sulle pareti del locale.
In base al tipo di ventilazione si scelgono i diversi terminali.
Per sceglierne tipo e dimensione si tiene conto di:
- portata;
- altezza di installazione (rispetto al pavimento);
- differenza di temperatura;
- numero di ricambi;
- velocità di uscita;
- pressione statica disponibile;
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di - rumorosità.
PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 80 La ventilazione meccanica: diffusori e bocchette
Diffusori a miscelazione:
- Bocchette a parete
- Diffusori circolari e quadrati a
soffitto
- Diffusori lineari a soffitto
- Diffusori ad alta induzione
- Diffusori a flusso elicoidale
- Diffusori per grandi altezze
- Diffusori a ugelli
- Diffusori a pavimento
Diffusore a flusso elicoidale
Diffusore a pavimento Zehnder
Diffusore da soffitto
81 La ventilazione meccanica: diffusori e bocchette
Diffusori a dislocazione:
- Piani a parete
- Semicilindrici a parete
- Cilindrici liberi a pavimento
- Cilindrici ad angolo
- A pavimento
Diffusore cilindrico
Diffusore semicilindrico
82 La ventilazione meccanica: diffusori e bocchette
Tipi di bocchette:
- a griglia, utilizzate in particolare per la ripresa dell’aria
- ad alette fisse, dove non è necessario avere lancio e direzione
dell’aria
- ad alette orientabili, per fronteggiare le esigenze di distribuzione
dell’aria
Bocchetta ad alette fisse
Bocchetta ad alette orientabili
83 La ventilazione meccanica: tipi per sistemi localizzati
Terminali per sistemi localizzati
Quando si è certi che la posizione degli occupanti rimane fissa e
costante nel tempo, è vantaggioso utilizzare la ventilazione localizzata.
Ad esempio negli uffici, nelle sale conferenze, nei teatri, etc..
In questo caso la posizione dell’utente è prevalentemente individuata, e
ciò permette di effettuare il controllo microclimatico e della qualità
dell’aria in spazi ben definiti del volume confinato.
La VMC garantisce il corretto ricambio d’aria negli ambienti, e
attraverso i ventilatori si ottiene la portata d’aria ottimale.
Gli impianti possono essere:
- senza canalizzazioni, uno o più ventilatori sono posizionati nelle pareti o
nel soffitto;
- con canalizzazioni, quando è impossibile collocare sulle pareti i
ventilatori. Si ricorre pertanto a canalizzazioni che convogliano l’aria
fino ai terminali di immissione.
84 La ventilazione meccanica: tipi
Esistono due tipologie di ventilazione meccanica:
-
a semplice flusso
-
a doppio flusso, con recuperatore di calore
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 85 La ventilazione meccanica: semplice flusso
Semplice flusso
In questi tipi di impianto l’aria dell’ambiente interno viene aspirata e
convogliata all’esterno attraverso apposite canalizzazioni disposte sui
muri o sugli infissi. Il ventilatore è collocato in posizione isolata rispetto
all’ambiente da cui si preleva l’aria.
Di solito negli edifici residenziali l’aspirazione dell’aria avviene negli
ambienti ‘‘umidi’’ come la cucina e il bagno, mentre l’immissione sta
nel soggiorno e camere da letto.
Negli edifici amministrativi invece l’aspirazione viene effettuata dai
corridoi attraverso griglie, e l’immissione avviene negli uffici.
Questa ventilazione permette di controllare la portata e la velocità
dell’aria, ma di contro si perde energia durante la stagione fredda e in
estate si verifica l’ingresso di aria troppo calda.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 86 La ventilazione meccanica: semplice flusso
Ventilazione a semplice flusso
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 87 La ventilazione meccanica: semplice flusso
1) Ingressi aria sul telaio finestra
2) Flusso ‘‘laminare’’
3) Bocchette di estrazione
4) Sistema di convogliamento
canali dell’aria estratta
5) Ventilatore meccanico per
abitazione residenziale
88 La ventilazione meccanica: semplice flusso
Sistema di ventilazione controllabile inserito nel telaio del serramento
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 89 La ventilazione meccanica: doppio flusso
Doppio flusso
Questo tipo di ventilazione si basa su un impianto doppio, avente canali
di distribuzione separati. Da una parte, un condotto monitora e regola
l’immissione dell’aria, dall’altra un altro condotto gestisce l’aria di
estrazione. I due condotti sono gestiti da due diversi ventilatori elettrici.
Rispetto al semplice flusso, garantiscono il ricambio d’aria con la
possibilità di trattare-filtrare l’aria esterna, riscaldandola o
raffreddandola in base alle necessità.
Con questo tipo di impianto è possibile recuperare il calore dall’aria
esausta. Infatti la continua estrazione dell’aria calda dall’ambiente
interno (situazione invernale) comporterebbe un aumento dei consumi
dovuti al riscaldamento. In questo modo invece viene recuperato il
calore e ceduto all’aria pulita pronta ad essere immessa nell’ambiente
interno riscaldato.
Anche in questo tipo di impianto è controllata la portata e la velocità
dell’aria, oltre che la sua qualità.
90 La ventilazione meccanica: doppio flusso
Il recuperatore di calore è una macchina ventilante a doppio flusso.
Contemporaneamente immette nell’ambiente aria pulita ed estrae dallo
stesso l’aria esausta.
All’interno della macchina pertanto i due flussi scambiano calore, in
modo tale che il calore dell’aria in via di espulsione sia ceduto all’aria
fredda pulita, pronta ad essere immessa nell’ambiente.
Tuttavia, non essendo ne un generatore di calore ne un refrigeratore
d’aria, lo scambiatore deve essere sempre affiancato da un impianto di
riscaldamento e/o climatizzazione
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 91 La ventilazione meccanica: doppio flusso
Ventilazione meccanica a
doppio flusso senza
recuperatore
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 92 La ventilazione meccanica: doppio flusso
Ventilazione meccanica a
doppio flusso con recuperatore
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 93 La ventilazione meccanica: doppio flusso
1) Presa d’aria esterna + filtro
2) Motoventilatore di Estrazione-Immissione
3) Espulsione a tetto
4) Scambiatore di calore
5) Terminali di immissione aria nuova
6) Terminali di estrazione
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 94 La ventilazione meccanica: doppio flusso
ProvvisT di scambiatori di calore in controcorrente, i recuperatori Zehnder possono trasferire il calore dell’aria viziata in ripresa all’aria fresca di mandata. Questa trasmissione di calore avviene a>raverso soZli piastre in plasTca per principio di controcorrente. La percentuale (%) di recupero è più del 90% perme>endo un risparmio nelle spese di riscaldamento fino al 50%.
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 95 La ventilazione meccanica: doppio flusso
All’interno delle macchine sono solitamente presenti dei filtri
che hanno la funzione di filtrare l’aria in entrata (immessa) e
quella in uscita (espulsa).
Il rendimento del recuperatore dipende da vari fattori tra cui
l’umidità relativa dell’aria di estrazione, la portata e la
differenza di temperatura tra aria esterna (immissione) e
aria interna (espulsione).
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 96 3
1
2
1)
L’aria fresca entra nel sistema attraverso una apertura nella parete esterna
2)
Il recuperatore di calore recupera energia dall’aria di ripresa e la cede all’aria
fresca
3)
Il sistema di distribuzione permette di distribuire l’aria nei vari ambienti
97 La ventilazione meccanica: bilancio termico
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 98 La ventilazione meccanica: tasso di ricambio d’aria
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 99 La ventilazione : normativa
Norme per la ventilazione degli edifici
- UNI EN 13779 – Ventilazione degli edifici non residenziali - Requisiti di
prestazione per i sistemi di ventilazione e di climatizzazione.
- UNI EN 15242 – Ventilazione degli edifici - Metodi di calcolo per la
- determinazione delle portate d'aria negli edifici, comprese le
- infiltrazioni. Contiene un metodo di calcolo per valutare i ricambi d’aria
dovuti all’apertura delle finestre.
- UNI EN 15251 – Criteri per la progettazione dell’ambiente interno e per
la valutazione della prestazione energetica degli edifici, in relazione alla
qualità dell’aria interna, all’ambiente termico, all’illuminazione e
all’acustica.
- UNI TS 11300 – Norma per il calcolo dei fabbisogni degli edifici.
Presenta un metodo di calcolo per valutare le dispersioni dovute alla
ventilazione.
100 La ventilazione : normativa
Norme per la ventilazione degli edifici
Standard ASHRAE 62-1989 prevede due modi di
valutazione dei requisiti di ventilazione, basate entrambe
sulla riduzione degli inquinanti mediante ricambio d’aria:
Ventilation Rate e Indoor Air Quality
Ing. ROBERTO RICCIU -­‐ Lezioni del L. I. di PROGETTAZIONE TECNICA E STRUTTURALE modulo IMPIANTI a. a. 2012-­‐2013 101 La ventilazione : bibliografia
- Manuale degli impianti di climatizzazione, Luca Stefanutti, Ed. Tecniche
Nuove, volume 1-2
- Il raffrescamento passivo degli edifici in zone a clima temperato, Mario
Grosso, Ed. Maggioli
- Manuale di progettazione edilizia Vol.2 Criteri ambientali e impianti, Ed.
Hoepli
- Tecnologia delle costruzioni 2, Koenig-Furiozzi-Brunetti, Ed. Le Monnier
-
-
-
-
-
-
-
-
Caratteristiche dei venti, Produzione di Energia Eolica
Corso di Impianti per l’edilizia, E. Moretti
Seminario Tecnico Ventilazione Meccanica Controllata, Arch. Valentina Raisa
Ventilazione Meccanica Controllata, Ing. Guerra Davide Stefano, Politecnico
di Milano
La ventilazione meccanica negli edifici, LMF
Il raffrescamento passivo degli edifici, Prof.ssa Anna Barozzi, Prof. Luca
Guardigli, Università di Bologna
La ventilazione: uno strumento per la riduzione dei consumi, Arch. Valentina
Raisa
Recuperatori di calore aria-aria: tecnologie e prestazioni, Prof. Ing. Cesare
Maria Joppolo, Ing. Calogero Leone, Ing. Luca Molinaroli, Politecnico Milano
102 La ventilazione : bibliografia
- Sistemi di ventilazione per locali pubblici e terziario, Aldes air&people
- Dispersioni termiche: ventilazione, Dott. Ing. Alberto Muscio
- Ventilazione naturale e raffrescamento passivo ventilato negli edifici, Prof.
Arch. Mario Grosso, BIOECOLAB
- Ventilazione meccanica controllata, VORTICE
- Ventilazione meccanica controllata e recupero di calore, VORTICE
- Sistemi di ventilazione per abitazioni monofamiliari e condominiali, Aldes
ITALIA
- Sistemi e soluzioni per il comfort ed il risparmio energetico, Zehnder Group
- CASA&CLIMA. La ventilazione ambientale: normativa
103
