Sistemi di diffusione dell’aria: l'analisi dei parametri in gioco

La caratterizzazione del comportamento dei diffusori passa dall’esplicitazione di una serie di parametri quantitativi, la cui valutazione è oggetto della analisi di dimensionamento.

Progettare un sistema di diffusione dell’aria

La progettazione di un sistema di diffusione dell’aria consiste nella definizione preliminare della strategia da adottarsi (miscelazione o dislocamento) e nella scelta dei terminali di mandata e ripresa, che hanno il compito di convogliare l’aria di mandata ed estrarre l’aria di ripresa, in modo che:

• l’aria sia distribuita nelle modalità previste e prevedibili, grazie anche all’utilizzo di opportuni diagrammi forniti dal costruttore;
• siano evitate zone morte o effetti di stratificazione indesiderati;
• siano evitate velocità finali troppo elevate nella zona occupata, tali da produrre la sensazione di correnti d’aria fastidiose.

La scelta e il dimensionamento degli apparecchi di diffusione dell’aria - nonostante le apparenze - non sono compiti semplici e dipendendo da molteplici fattori, tra i quali:

• il valore dei carichi interni e la loro ubicazione;
• le eventuali sorgenti inquinanti e la loro ubicazione;
• la posizione degli occupanti;
• la portata da distribuire;
• la differenza tra la temperatura dell’aria di mandata e la temperatura media ambiente;
• la localizzazione degli arredi.

Importantissimo è poter disporre, in fase progettuale e realizzativa, di una documentazione tecnica in grado di permettere di individuare, per i singoli apparecchi, i valori di funzionamento, ricavati da prove di laboratorio, il più vicini alla realtà e quindi riscontrabili in fase di collaudo dell’impianto.

I parametri in gioco nella scelta di un sistema di diffusione dell’aria

Di seguito, vengono elencati i parametri utili alla scelta degli apparecchi di diffusione dell’aria ed al loro corretto dimensionamento e posizionamento.

Qn. Portata d’aria nominale. Espressa in m³/h o l/s, corrisponde alla portata volumica da immettere in ambiente e, suddivisa per il numero di terminali, fornisce la portata relativa al singolo apparecchio di diffusione.

ΔT_m. Massima differenza tra la temperatura dell’aria immessa e la temperatura media della zona occupata. Espressa in °C o K.

V_media. Velocità media dell’aria all’interno della zona occupata. Espressa in m/s. É la velocità puntuale mediata nel tempo (al fine di non considerare le fluttuazioni legate alla ineliminabile turbolenza).

La normativa indica, per ciascuna tipologia di applicazione, quale sia il limite massimo accettabile di tale velocità all’interno della zona occupata.
L’esperienza mostra che, all’ingresso della zona occupata, i punti in cui presumibilmente la velocità media dell’aria risulta più elevata - punti critici - sono quelli situati all’altezza di 1,8 m dal pavimento, distanti 0,6 m dalla parete e/o posti sulla mezzeria tra due diffusori. La verifica relativa alle velocità in questi punti può essere effettuata mediante l’utilizzo di tabelle e diagrammi forniti dai costruttori e consente di dimensionare sistemi per i quali i limiti di velocità previsti dalla norma siano assunti come rispettati in tutta la zona occupata.

Volume occupato. Il volume controllato è quello in cui le persone permangono ed è definito come “volume convenzionalmente occupato”. Corrisponde, in generale, al volume degli ambienti compreso entro un’altezza di 1,8 m da filo pavimento e una distanza di 0,6 m dalle pareti e dai terminali impiantistici.

Tutte le strategie di immissione dell’aria in ambiente fanno riferimento alla necessità di ottenere e mantenere le condizioni volute all’interno del volume convenzionalmente occupato.

Tale risultato può essere perseguito immettendo aria trattata con modalità di volta in volta differenti, che possono prevedere la presenza di terminali all’interno oppure al di fuori della zona di controllo. 

Nel caso di immissione esterna alla zona di controllo, si può prevedere l’immissione dall’alto o a parete dall’alto e il sistema è concepito in termini di sistema a miscelazione.

Nel caso di immissione internamente o nelle immediate prossimità della zona di controllo, si prevede l’immissione dal basso a parete o a pavimento e il sistema è concepito in termini di dislocamento e/o miscelazione localizzata, laddove con miscelazione localizzata si intende miscelazione che avviene all’interno della zona controllata, senza coinvolgere altra aria proveniente dall’esterno di tale zona.

Nel caso in cui la zona controllata si estenda all’intero volume, ai sistemi a miscelazione si affianca una ulteriore possibilità costituita dai sistemi a movimentazione indotta.

Facendo riferimento alla Figura 1, riferita a un sistema di diffusione a soffitto, si identificano i punti di interesse ove è utile valutare la velocità dell’aria. Tali punti sono in particolare quelli vicini alla parete e quelli nella mezzeria tra i diffusori.

Figura 1 – Tipica rappresentazione grafica del volume occupato

V_p. Velocità media dell’aria alla parete. Espressa in m/s. É la velocità media dell’aria misurata ad un’altezza di 1,8 m dal pavimento e ad una distanza dalla parete compresa tra 75 e 150 mm.

Prove di laboratorio dimostrano che, raddoppiando la distanza del punto di misura dalla parete, il valore della velocità Vp diminuisce di circa il 35%. 

Supposto un valore della V_p = 0,5 m/s a 100 mm dalla parete, detta velocità risulterà, all’ingresso del volume convenzionale occupato, ovvero a 600 mm dalla parete, compresa tra 0,21 e 0,14 m/s.

Ne consegue che, velocità alla parete di 0,5 m/s, che a prima vista sembrano elevate, comportano valori di velocità generalmente accettabili al limite perimetrale della zona occupata.

In caso di installazioni asimmetriche rispetto alle pareti, la velocità alla parete da prendere in considerazione è quella relativa al diffusore alla minore distanza da queste.

V_H1. Velocità media dell’aria tra due diffusori contigui, nel punto ad altezza H1. Espressa in m/s. É il valore che i costruttori indicano relativamente al punto di misura situato sulla mezzeria tra due diffusori, ad un’altezza di 1,8 m dal pavimento. Essa dipende dalla portata, dalla distanza tra i due diffusori e dall’altezza del locale.

I. Rapporto di induzione. É inteso come il rapporto tra la portata d’aria immessa e la portata d’aria ambiente da essa movimentata. Nel caso in cui il costruttore indichi il valore del rapporto di induzione, tale valore ha significato unicamente se accompagnato dall’indicazione del punto in cui esso è stato misurato (ad esempio nel punto finale del lancio).

Figura 2 – Rapporto d’induzione

L’induzione è anche definita come volume d’aria messo in movimento dal volume unitario, parametro adimensionale. Non esistono strumenti per misurare l’induzione; pertanto, indicare il valore dell’induzione per un’unità di diffusione dell’aria, non ha significato pratico in quanto non verificabile. Per verificare il grado di uniformità termica raggiunto, e quindi indirettamente il valore dell’induzione, si ricorre a misure di temperatura.

...CONTINUA.

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