Sistemi di evacuazione forzata di fumo e calore

EFFC

Nei sistemi di evacuazione forzata di fumo e calore (SEFFC) il componente attivo è rappresentato dal ventilatore, ossia un estrattore di fumo motorizzato con funzione di in grado di imprimere ai fumi e gas caldi una spinta addizionale, qualora la spinta termica naturalmente posseduta non fosse sufficiente (a causa dei vincoli geometrici e dinamici esistenti) a garantire la formazione di uno strato libero da fumo. In questo senso i ventilatori sono dei veri e propri evacuatori di fumo e calore. Gli stessi ventilatori possono entrare a far parte di un Sistema di ventilazione forzato, deputato a funzioni di miglioramento del confort o controllo dell’umidità.

CLASSIFICAZIONE

In funzione della forma del flusso i ventilatori si classificano in:

VENTILATORI ASSIALI (o Elicoidali)

ventilatori_1Il flusso viene generato dalla rotazione di una girante ad elica, con numero di pale generalmente variabile da 3 a 9, che aspira i fumi da una bocca di aspirazione e li accelera in direzione opposta. La direzione di aspirazione e la direzione di espulsione dei fumi risultano in tal modo giacenti sulla stessa linea. Sono caratterizzati da portate volumetriche elevate, ma possono lavorare correttamente solo con cadute di pressione contenute; sono quindi più indicati per sistemi con canalizzazioni non molto complesse.

VENTILATORI CENTRIFUGHI

ventilatori_2Il flusso viene generato per accelerazione centrifuga dei gas aspirati, ottenuta con una girante provvista di pale disposte in senso radiale. Il flusso così ottenuto viene raccolto e convogliato tangenzialmente alla girante da un condotto di forma opportuna (coclea). Il flusso in entrata e quello in uscita risultano sfalsati di 90°. Le portate volumetriche sviluppate sono inferiori, a parità di diametro, a quelle dei ventilatori assiali, tuttavia possono essere utilizzati con sistemi di condotte ad elevata caduta di pressione, caratterizzati da rilevante grado di complessità.

Da punto di vista del posizionamento nel contesto del SEFFC, i ventilatori si suddividono in:

 

VENTILATORI A PARETE

ventilatori_3Il ventilatore viene installato nella parte alta della parete e spinge i gas all’esterno in direzione orizzontale. La direzione di uscita può venire modificata utilizzando canalizzazioni di uscita opportunamente conformate. È lo schema classico, molto utilizzato quando sia necessario superare vincoli di natura architettonica/geometrica.

 

VENTILATORI A TETTO (o TORRINI DI ESTRAZIONE)

ventilatori_4Il ventilatore è posizionato sul tetto dell’edificio, preleva i gas dall’ambiente in direzione verticale, con o senza il concorso di canalizzazioni di convogliamento, e li scarica all’esterno. Lo scarico in atmosfera può avvenire in direzione verticale o orizzontale. Questa soluzione viene impiegata prevalentemente quando non esistono eccessivi ostacoli al posizionamento del torrino di estrazione sulla copertura.

VENTILATORI AD IMPULSO

ventilatori_5Il ventilatore è posizionato all’interno del locale, in posizione alta, e spinge i fumi, sempre all’interno del locale, in direzione di ventilatori volumetrici (di tipo assiale o centrifugo) che a loro volta li espellono all’esterno. Tale configurazione viene utilizzata quando risulta difficoltosa la realizzazione di condotte interne di raccolta, e sfrutta l’effetto Venturi generato dai getti d’aria concentrati ad elevata velocità.

SISTEMI CLASSICI e SISTEMI AD IMPULSO

I sistemi di ventilazione ad impulso sono stati sviluppati per fornire un efficace livello di ventilazione a strutture chiuse adibite al parcheggio di veicoli, senza il ricorso a canalizzazioni. Questa tecnica è derivata dall’esperienza acquisita col tempo nel settore della ventilazione delle gallerie stradali. Le principali caratteristiche che distinguono un impianto di ventilazione ad impulso da un impianto di estrazione convenzionale sono:

  • Assenza di canalizzazioni. La loro funzione viene sostituita da ventole ad induzione (dette anche ventilatori ad impulso o jet fans)
  • La gestione e il controllo del fumo costituiscono la funzione chiave del sistema ad impulso. Tale funzione non è normalmente ottenibile con gli usuali sistemi canalizzati
  • Nelle autorimesse di grandi dimensioni, l’ingegneria del sistema è basata sul modello dell’incendio invece che sul semplice tasso di ricambio orario dell’aria

Un sistema di ventilazione ad impulso è formato da:

  • Pannello di controllo principale
  • Interruttore generale di emergenza
  • Ventole di estrazione principali
  • Ventole ad impulso o jet fans
  • Sistema di rilevamento del monossido di carbonio
  • Attuatori e serrande di estrazione
  • Sistema di rivelazione dei fumi/calore
  • Canalizzazioni di uscita

Il principio di funzionamento del sistema consiste nell’affidare alle ventole di estrazione principali il livello di ricambio orario richiesto, mentre la direzione dei fumi all’interno dell’autorimessa viene governata dall’attivazione selettiva delle ventole ad impulso, in funzione della posizione del focolaio di incendio. Le condizioni ambientali sono costantemente monitorate da rilevatori di fumo e di monossido di carbonio. Il sistema di controllo del fumo risponde alla variazione delle condizioni ambientali variando le caratteristiche della ventilazione di conseguenza. Il pannello di controllo principale costituisce il cuore del sistema, che controlla tramite PLC tutte le interfacce necessarie per ottenere il pieno controllo delle funzioni del sistema. Il pannello principale riceve segnali in tempo reale dai sistemi di rilevamento, e abilita il sistema a rispondere alla variazione delle condizioni ambientali fornendo l’adeguata portata e direzionalità al movimento dell’aria.

La quantità, la dislocazione e le caratteristiche dei rivelatori di fumo/calore sono caratteristiche estremamente importanti per assicurare la corretta operatività al sistema. Infatti, un sistema di rilevazione convenzionale reagirà principalmente alla quantità di fumo e di calore emessa. Questo può determinare un ritardo anche considerevole nell’allarme dovuto al fatto che, nel caso di incendio di un veicolo, spesso il fuoco inizia a svilupparsi nel chiuso dell’abitacolo, con iniziale scarso impatto sugli usuali rivelatori di fumo/calore. I più recenti rilevatori multi-funzione invece, essendo in grado di rilevare anche le emissioni iniziali di monossido di carbonio, consentono al sistema di reagire senza tempi morti. La messa in funzione contemporanea di tutti i jet fan, o il loro eccessivo numero, può generare movimenti incontrollati dei fumi, con creazione di turbolenze e diffusione del fumo in tutto il volume. Il sistema pertanto viene dimensionato calcolando adeguatamente il livello di sovrapposizione delle zone o corridoi di fumo adiacenti; questo consente di ottenere, in molti casi, un controllo molto accurato del percorso seguito dai fumi.

Vantaggi della ventilazione ad impulsi:

  • Il percorso del fumo può essere controllato in modo da evitare la contaminazione delle vie di esodo.
  • Il fumo viene controllato e indirizzato in modo da non invadere l’intero compartimento antincendio. Questo limita la diffusione dei fumi caldi e, conseguentemente, la propagazione dell’incendio.
  • La visibilità migliora perché il fumo non invade tutto il volume: si rende più visibile la via di fuga e si agevola il percorso verso di essa; inoltre si facilita l’individuazione del focolaio da parte delle squadre di soccorso.
  • I fumi vengono avviati alle griglie di estrazione attraverso il percorso più breve; si evita il rischio che il fumo, nel suo tragitto, attraversi ampie aree non interessate dall’incendio.
  • Il jet fan, con il suo getto d’uscita, crea un corridoio d’aria che intrappola il fumo e lo indirizza verso il punto di estrazione.
  • La concentrazione del fumo solo in certe porzioni del volume interessato produce un effetto di raffreddamento dei gas, con abbassamento della temperatura media e limitazione dei danni alle strutture.