Sistemi di ventilazione industriale

Controllare il clima di industrie e centri commerciali grazie alla ventilazione naturale

I sistemi di ventilazione naturale stanno via via affermandosi (ancora per lo più fuori dall’Italia, in particolare nei paesi del Nord Europa) anche per effetto delle nuove norme sulla sicurezza sul lavoro. Ma le condizioni climatiche negli ambienti produttivi stanno diventando oggetto di un’attenzione crescente non solo da parte del legislatore, è ormai assodato infatti che operare in un ambiente confortevole aumenta la produttività e la qualità del lavoro. Diverse ricerche indipendenti hanno confermato che le performance lavorative migliorano quando la temperatura e l’umidità relativa restano all’interno di determinati intervalli di valori.

Questa è una simulazione che mostra i benefici derivanti da una corretta progettazione dei sistemi di ventilazione naturale e dell’illuminazione naturale in un edificio: temperatura interna, costi di manutenzione, produttività, consumi energetici e confort sono i parametri presi in considerazione.

La ventilazione naturale

calore internoAll’interno di un edificio industriale l’aria calda prodotta dai processi di lavorazione o dall’irraggiamento interno sale verso l’alto, spinta dai moti termoconvettivi, e stratifica spontaneamente per effetto della temperatura.

Ciò produce effetti significativi nei capannoni di grande volume, che ospitano tipicamente attività siderurgiche, alimentari, di produzione animale, lavorazioni di materie plastiche, e in generale ovunque si abbia una significativa generazione di calore da parte di processi produttivi.

naturale puro

Ciò significa che una soluzione efficace ai problemi della ventilazione industriale è raggiungibile, da un lato, tramite la disponibilità di modelli che consentano di comprendere con sufficiente dettaglio i movimenti spontanei dell’aria, dall’altro tramite la scelta di elementi tecnici adeguati, capaci di sfruttare al meglio le leggi dei moti termici. Non di rado infatti le problematiche che affliggono molte grandi costruzioni sono determinate dall’impiego di soluzioni tecniche e architettoniche che non tengono sufficientemente conto delle due condizioni citate.

sistema bovema naturaleProprio il notevole sviluppo in altezza di certi ambienti industriali conferisce alla stratificazione dell’aria quella caratteristica di motore termico in grado di muovere grandi masse d’aria sfruttando unicamente le correnti ascensionali. Per poter beneficiare al meglio di questi effetti è però necessario che gli impianti di ventilazione industriale rispettino alcune condizioni relative all’efficienza del ricambio, alla minimizzazione delle interferenze, al dimensionamento e al posizionamento degli elementi del sistema.

L’aspetto progettuale risulta quindi di importanza cruciale per la realizzazione di un buon sistema di ventilazione naturale. È infatti a partire dal progetto che trova la sua migliore espressione una filosofia improntata al risparmio energetico, all’impatto ambientale, alla razionalità realizzativa e alla valorizzazione economica. Tale filosofia risulta abbastanza applicata all’estero, soprattutto nel Nord Europa, mentre nel nostro Paese presenta potenzialità ancora non del tutto espresse.

La ventilazione naturale assistita

sistema bovema2La ventilazione industriale richeide in alcuni casi di coadiuvare le dinamiche proprie delle masse d’aria, mettendo a disposizione l’aria fresca di ricambio per mezzo di ventilatori e canalizzazioni. Questo può accadere quando le caratteristiche geometriche o le modalità di utilizzo degli spazi limitano lo sfruttamento dei movimenti naturali; per esempio: limitata altezza dei locali, che non consente una adeguata differenza termica, oppure notevole sviluppo orizzontale dell’edificio, che ostacola l’afflusso di aria esterna a centro volume, oppure piccole perdite distribuite sulle pareti perimetrali, la cui sommatoria interferisce con il ricambio naturale di aria fresca, bloccandone l’afflusso nella parte bassa del volume interessato.

In questi casi può diventare necessario includere nel progetto complessivo dell’impianto anche alcuni sistemi attivi di adduzione o di trattamento dell’aria, opportunamente dimensionati in un’ottica di massima valorizzazione dell’impostazione originariamente naturale dell’impianto. Infatti il ricorso a sistemi attivi accanto ai ventilatori naturali deve essere in questi casi inteso come un ausilio finalizzato a perfezionare l’efficacia della soluzione naturale, senza sostituirla, conservando in tal modo i vantaggi economici che le sono propri.

estatePer esempio, è possibile pensare a forme di convogliamento e distribuzione dell’aria fresca a centro volume, fino ad arrivare a integrare nell’impianto dei dispositivi di raffrescamento attivo. In questo caso una buona soluzione è rappresentata dal raffreddamento evaporativo, altresì conosciuto come raffrescamento adiabatico; questa tecnica si combina in maniera ottimale con la ventilazione naturale dal punto di vista dell’efficienza termica, oltre a presentare una gestione notevolmente più economica rispetto alla climatizzazione tradizionale.

invernoIn molti casi la ventilazione naturale può offrire una soluzione, o perlomeno un contributo, anche per la stagione fredda. Per esempio, dimensionando opportunamente la reintroduzione di aria calda miscelata con l’aria esterna, più fredda, è possibile realizzare, oltre al ricambio di aria richiesto, un buon livello di riscaldamento ambientale, ottenendo così una soluzione valida per tutto l’anno. Calcoli di dettaglio permettono, in questi casi, di individuare la fattibilità e l’efficacia tecnica della soluzione, mentre la convenienza economica è quasi sempre garantita, risultando la semplice movimentazione delle masse d’aria meno dispendiosa del loro riscaldamento o raffreddamento.
Qualora poi i requisiti del ricambio aria dovessero divenire incompatibili con il mantenimento della temperatura interna durante la stagione invernale, è possibile studiare l’integrazione con forme di riscaldamento locale ad irraggiamento, che minimizzano la dispersione di calore dovuta al ricambio dei volumi d’aria.

naturale-assistitaLo sviluppo progettuale delle soluzioni accennate avviene solitamente per gradi, anche perché la complessità della materia richiede un confronto continuo con le misurazioni sul campo, che a loro volta offrono indicazioni fondamentali per i passi seguenti; in tal modo la soluzione definitiva viene spesso raggiunta per approssimazioni successive. Tra l’altro questo approccio consente un’adeguata razionalizzazione degli investimenti.

Possiamo quindi vedere che la ventilazione naturale, più che una tecnica univoca, consiste in un ventaglio di soluzioni che, più o meno combinate, consentono di affrontare globalmente le problematiche di controllo delle condizioni ambientali nei luoghi di lavoro, in un’ottica improntata all’ottimizzazione delle risorse energetiche.

Le condizioni per una soluzione efficace sono, come sempre, la disponibilità di modelli di calcolo realmente rappresentativi e una conoscenza dettagliata delle condizioni termiche dell’ambiente che si va a studiare.

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