PROGETTAZIONE 34 RCI n.7/2014 L’efficienza della ventilazione La denominazione generica di Indoor Air Quality per definire le condizioni di salubrità all’interno degli edifici spesso non restituisce in modo esaustivo la realtà delle situazioni che si producono. Uno dei fattori responsabili di questa distonia è il valore, non sempre sufficientemente approfondito, dell’efficienza di ventilazione, visto anche come conseguenza diretta dei ricambi d’aria esterna Lo scopo principale di un impianto di ven- tilazione è di rimuovere gli agenti inqui- nanti che non possono essere elimina- ti convenientemente in qualunque altro modo e mantenere in tal modo le condi- zioni di salubrità in ambiente. In apparenza, questa che dovrebbe essere una semplice e continua operazione di ri- mozione e sostituzione in ambiente della quantità d’aria “esausta”, in realtà risul- ta un’operazione complessa che investe tutta una serie di fattori nel campo del- la climatizzazione in generale, primi fra tutti le condizioni di IAQ e di risparmio energetico. Prova ne è che a questo fine negli ultimi anni sono state prodotte e successivamen- te aggiornate diverse normative rivolte a specificare le condizioni ambiente indoor (UNI EN 15251), in cui si osservano con Luca Ferrari particolare attenzione nella ventilazione degli ambienti, i valori dei ricambi d’aria esterna. Nonostante ciò, risulta a tutt’oggi molto impegnativo e difficilmente schematizza- bile una valutazione sull’efficienza della distribuzione dell’aria in ambiente. Inoltre è bene ricordare che la presenza degli occupanti modifica a volte in modo sostanziale il processo di ventilazione e di- luizione degli inquinanti, comprometten- do spesso i risultati previsti. Gli indici di ventilazione Espresso in termini di disturbo, un siste- ma di ventilazione può assumere una ca- ratteristica simile a quella descritta nella figura 1. Da qui è facile osservare che fino a un determinata portata d’aria gli effetti po- sitivi della ventilazione aumentano con l’aumento della portata, in quanto viene diminuita la concentrazione delle sostan- ze inquinanti. Viceversa, quando la porta- ta d’aria raggiunge un valore ottimale, un qualsiasi aumento supplementare arreca soltanto un effetto marginale sulla dilui- zione degli agenti inquinanti o sull’abbas- samento della temperatura. In compenso, aumentano in modo più che proporzionale gli effetti indesiderati delle correnti d’aria e della rumorosità in ambiente. Se a queste semplici considerazioni si ag- giunge, come ormai è ampiamente no- to, che non solo la quantità della portata d’aria immessa in ambiente determina le condizioni di IAQ, è facile definire un indi- ce di efficienza di ventilazione che sostan- zialmente contraddistingue il processo di miscelazione dell’aria e la distribuzione di
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PROGETTAZIONE
34RCI n.7/2014
L’efficienza della ventilazioneLa denominazione generica di Indoor
1 Andamento della variabile disturbante in ambiente in funzione dell’aumentodella portata d’aria di ventilazione. Si noti come oltre una determinata portata d’aria la linea tratteggiata dei disturbi ricominci a crescere.
lizzo di gas traccianti (esafloruro di zolfo SF6).
Con una miscelazione perfetta, l’efficienza
media di ricambio d’aria vale 50%.
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In pratica, l’efficienza di ricambio d’aria ri-
vela se nell’ambiente c’è tendenza al rista-
gno d’aria o al dislocamento (tabella 1).
Allo stesso modo, è possibile definire
l’efficienza di ricambio aria in una zona
specifica dell’ambiente ventilato, in par-
ticolare nella zona occupata, in modo da
comprendere se il ricambio d’aria nella
zona occupata (meglio ancora nell’area
di respirazione) è più rapida che nel re-
sto del locale.
Efficacia della rimozione
dei contaminati
Le stesse considerazioni sviluppate per l’ef-
ficienza di ricambio d’aria possono essere
trasposte per valutare la rimozione degli
inquinati dall’aria ambiente. Di solito un
agente contaminate “nasce” in ambiente
attraverso il rilascio da parte di processi,
materiali e corpi disturbanti e viene dap-
prima diluito attraverso l’apporto di aria
di ventilazione (esterna e non), e succes-
sivamente rimosso attraverso le prese di
espulsione.
La qualità dell’aria in termini di concentra-
zione dell’agente inquinante dipende dai
seguenti fattori:
– il tasso di produzione dell’agente inqui-
nante;
– la portata d’aria;
– la distribuzione dell’agente inquinante
all’interno dell’ambiente;
– la distribuzione dell’aria all’interno
dell’ambiente;
– la distribuzione dell’aria e dell’agente in-
quinante all’interno dell’ambiente dipende
dalla proprietà del contaminate (più leggero,
più pesante o della stessa densità dell’aria);
– temperatura dell’aria di ricambio rispet-
to alla temperatura ambiente;
– posizione dei diffusori di mandata e di
ripresa dell’aria;
– posizione delle fonti di calore in ambiente.
In relazione a ciò, un modo per determinare
l’efficienza di ventilazione è di confrontare
la concentrazione di un dato contaminante
prelevato nell’aria di ripresa dall’ambiente
considerato con la concentrazione media
del contaminate nel medesimo ambiente:cc
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Tab. 1 – Efficienza media del ricambio d’aria (ea) in relazione della tipologia di distribuzione dell’aria.
Tipo di distribuzione Efficienza media
Completa e perfetta miscelazione 50%
Flusso a pistone (unidirezionale) 100%
Dislocamento 50 - 100%
In corto circuito <50%
2 L’età media dell’aria in un punto del locale è il connubio dei diversi tempi di permanenza e di contaminazione in ambiente dei suoi componenti.L’età media dell’aria nel punto di espulsione (tn ), rappresenta il tempo minimo di ricambio totale dell’aria nell’ambiente.
Tab. 2 – Efficacia di distribuzione dell’aria nella zona occupata (Ez).
Tipo di distribuzione Ez
Aria fredda immessa dal soffitto 1,0
Aria calda immessa dal soffitto e ripresa a pavimento 1,0
Aria calda (> 8 °C) immessa e ripresa dal soffitto 0,8
Aria calda (< 8 °C) immessa dal soffitto e ripresa. L’aria immessa ha una velocità di almeno 0,8 m/s e raggiunge un altezza di 1,4 m dal pavimento 1,0
Aria fredda immessa dal pavimento e ripresa a soffitto. L’aria immessa ha una velocità di almeno 0,8 m/s e raggiunge un’altezza oltre i 1,4 m dal pavimento 1,0
Aria fredda immessa dal pavimento e ripresa a soffitto. L’aria viene immessa con il sistema a dislocamento unidirezionale e stratificazione 1,2
Aria calda immessa dal pavimento e ripresa a pavimento. 1,0
Aria di ricambio immessa in un lato opposto a quello di ripresa e/o espulsione 0,8
Aria di ricambio immessa in vicinanza alla ripresa e/o espulsione 0,5
3 Nel caso di flusso unidirezionale (a pistone), l’età media complessiva dell’aria in ambiente (t) è pari alla metà del tempo minimo di ricambio totale (tn). In questo caso l’efficienza di ricambio d’aria raggiunge il limite insuperabile del 100%.
4 In presenza nel locale di zone di stagnazione, la concentrazione media dei contaminati nell’aria in ambiente
risulta maggiore della concentrazione dei contaminati nell’aria espulsa, diminuendo
5 Nella Ashrae 62.1, l’efficacia di distribuzione dell’aria nella zona occupata (Ez) cerca di individuare le inefficienze della miscelazione dell’aria di ventilazione all’interno dell’ambiente (tabella 2).In figura, il valore scende a 0.8 in presenza di aria calda immessa dal soffitto e ripresa complanare.