Superficie Utile Totale di apertura (SUT) di un Sistema di Evacuazione Naturale di Fumo e Calore (SENFC)

A cura di Associazione Firepro
Giuseppe Giuffrida
Responsabile tecnico Associazione ZENITAL

La recente revisione della Norma UNI 9494-1 relativa al dimensionamento e alla realizzazione dei Sistemi di Evacuazione Naturale di Fumo e Calore (SENFC) ha messo in evidenza una nuova terminologia, serbatoio di fumo, per descrivere il principio di funzionamento di un SENFC.

Il corretto dimensionamento e la corretta esecuzione di un SENFC, consentono al fumo di mantenere una stratificazione costante sotto il soffitto galleggiando quindi sopra uno strato di aria ambiente “pulito”, libero da fumo. A questo scopo è necessario creare, sotto il soffitto, dei serbatoi di fumo che raccolgono i fumi e gas caldi mantenendoli ad una temperatura tale da espellere naturalmente il fumo attraverso gli Evacuatori di Naturali di Fumo e calore (ENFC) installati nel serbatoio.
La quantità di apparecchi da installare, in ogni serbatoio di fumo, è funzione dell’incendio di progetto e del livello di fumo che si desidera mantenere nel serbatoio.
La norma UNI 9494-1 indica questa dimensione fondamentale del SENFC come Superficie Utile Totale di apertura (SUT) espressa in m2.
Si considera soddisfatta la SUT richiesta dalla norma quando il suo valore viene raggiunto sommando le Superficie utili di apertura (Aa) dei singoli ENFC installati in ogni serbatoio.
 
Diversi quesiti ci sono pervenuti in merito a questa prestazione fondamentale degli ENFC, ma uno in particolare ha ritenuto la ns. attenzione:
 
“Perché a parità di dimensioni, la superficie utile di un ENFC può variare fino al 60 % confrontando valori dichiarati sul mercato?”
 
Cerchiamo quindi di spiegare queste differenze che determinano soluzioni molto diverse in quanto a dimensioni e/o numero di apparecchi.
Prima di descrivere i motivi che possono portare a grandi differenze dei valori di Superficie utile di apertura di un ENFC, è bene precisare cos’è e come si determina questa prestazione.
La “Superficie utile di apertura” Aa di un ENFC misura la sua capacità ad estrarre da un ambiente i fumi provenienti da un incendio anche in condizioni climatiche avverse, presenza di vento esterno.
La “Superficie utile di apertura”, che caratterizza un ENFC, differisce dalle sue dimensioni geometriche perché si tiene conto dei fenomeni fisici che influenzano l’efflusso del fumo attraverso l’apparecchio ed in particolare:
  • caratteristiche geometriche dell’apparecchio
  • interferenza fra il flusso di fumo che fuoriesce dall’apparecchio e il flusso d’aria di un eventuale vento esterno.

Sulla base dei principi della fisica la superficie utile di apertura Aa equivale all’effettiva sezione che un fluido attraversa quando fuoriesce da un’apertura.

Il fenomeno è caratterizzato dal coefficiente di efflusso, Cv, che rappresenta il rapporto fra l’area dell’effettiva sezione di efflusso e l’area dell’apertura di riferimento.
 
Nel caso di un ENFC da tetto, l’apertura di riferimento è l’area geometrica della base del basamento dell’ENFC, Av.
                (1)
 
 
La norma di prodotto relativa agli ENFC, EN 12101-2 prevede che la prestazione sia dichiarata, in via cautelativa, tenendo conto delle condizioni di funzionamento che determinano il valore più basso.
 
A questo scopo sono confrontate le prestazioni in assenza di vento esterno e simulando un vento laterale esterno avente una velocità di 10 m/s.
L’appendice B della norma descrive il procedimento per misurare sia il coefficiente di efflusso Cv0 dell’ENFC in assenza di vento esterno,che il coefficiente Cvw, simulando un vento laterale esterno avente una velocità 10 m/s, variando l’angolo d’incidenza sull’ENFC.
 
Il valore che è ritenuto per calcolare la superficie utile di apertura è il minor dei due valori misurati:
  • se Cv0 < Cvw              Aa = Cv0 x Av                    (2)
  • se Cv0 > Cvw              Aa = Cvw x Av.               (3)
Il coefficiente di efflusso in assenza di vento Cv0, dipende soltanto dalla configurazione geometrica del basamento dell’ENFC, altezza e forma, che determina turbolenze e attriti che riducono la sezione effettiva di efflusso rispetto alla sezione di ingresso nell’apparecchio.
 
Il coefficiente di efflusso con vento, invece, è influenzato anche dalle dimensioni in pianta dell’ENFC e, nel caso di ENFC a battente, dall’angolo di apertura dell’apparecchio.
 
Il vento può infatti creare delle turbolenze sugli angoli degli ENFC e, nel caso di angolo di apertura limitato dell’ENFC, degli effetti di contropressione che riducono ulteriormente la sezione di efflusso.
 
Le soluzioni tecniche che permettono di ridurre questi effetti sono:
  • angoli di apertura superiori a 160 °
  • incremento dell’altezza del basamento
  • installazione di spoiler di protezione sugli angoli o su tutto il perimetro
Ogni fabbricante sceglierà la o le soluzioni che ritiene più opportune per contrastare gli effetti negativi che il vento può avere sulle prestazioni dell’ENFC riducendo quindi il valore del coefficiente di efflusso misurato in assenza di vento, Cv0.
 
Soluzioni tecniche con spoiler di protezione che sono in grado di aumentare il coefficiente di efflusso oltre il valore misurato in assenza di vento non consentono di dichiarare prestazioni migliori in quanto è sempre il minore dei due valori che viene considerato per il calcolo della Superficie utile di aperture (vedi formule 2 e 3).
 
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