Ventilazione naturale per il reparto cottura di un fabbricato produttivo

31 10 2017

Il sistema sfrutta i moti convettivi interni e le differenze di pressione e temperature per generare flussi d’aria che, passando attraverso le aperture dei ventilatori naturali, portano all’esterno l’aria calda.

 

Il gruppo industriale Marazzi Group S.p.A. ha installato un impianto di ventilazione naturale presso lo stabilimento di Finale Emilia (MO) con lo scopo di generare un ricircolo naturale dell’aria per l’evacuazione del calore prodotto nel reparto cottura del fabbricato che ospita la produzione di materiale per l’edilizia.

Il sistema adottato sfrutta i moti convettivi interni e le differenze di pressione e temperature per generare dei flussi d’aria che, passando attraverso le aperture dei ventilatori naturali, portino all’esterno l’aria calda interna. Si tratta di un sistema completamente naturale, ovvero finalizzato al ricircolo naturale dell’aria e all’estrazione del calore. La principale differenza rispetto a un sistema di condizionamento dell’aria consiste nel fatto che quest’ultimo lavora per realizzare dei valori pre-impostati di temperatura e umidità dell’aria interna, in modo pressoché indipendente dalle condizioni meteorologiche esterne del momento; un sistema di ventilazione naturale invece ottimizza e controlla i flussi di ricircolo dell’aria in funzione delle condizioni ambientali esistenti, estraendo il calore interno all’edificio per rimpiazzarlo con aria più fresca proveniente dall’esterno. Tale soluzione, modellizzabile con adeguati sistemi di calcolo non ha bisogno di energia elettrica per funzionare ed è in grado di mantenere sotto controllo il microclima interno di grandi volumetrie, che risulterebbero difficilmente trattabili con i tradizionali sistemi di climatizzazione.

evacuazione naturale marazzi copertura
evacuazione naturale marazzi copertura

Principio di funzionamento

L’impianto di ventilazione naturale progettato e realizzato da Bovema Italia  sfrutta i moti convettivi presenti naturalmente nelle masse d’aria in ragione dei gradienti di temperatura esistenti e delle differenti densità. L’aria calda, più leggera, tende infatti ad accumularsi nella parte più alta del fabbricato, esercitando una relativa sovrappressione in prossimità della copertura. In relazione all’aria esterna, la temperatura interna al di sotto della copertura potrà essere significativamente più alta. Tale differenza di temperatura, a cui corrispondono differenze di densità e di pressione, costituisce il motore termico del sistema di ventilazione naturale che in questo modo può movimentare grandi masse di aria senza consumo di energia. L’uscita dell’aria calda attraverso le aperture dei ventilatori naturali è bilanciata dall’ingresso dell’aria fresca dal basso, principalmente attraverso porte e portoni di accesso ai fabbricati. In questo modo, oltre ad abbattere i costi di gestione si realizza un impianto di raffrescamento ad  impatto ambientale nullo.

Caratteristiche del sistema

Il dimensionamento del sistema di ventilazione naturale è stato eseguito tenendo conto di alcuni dati particolarmente rilevanti quali: tipologia della struttura, configurazione e destinazione d’uso del fabbricato, condizioni ambientali esterne, gradiente termico interno con macchinari (principalmente i forni di cottura e le presse) in condizioni di marcia normale.

Nell’ottica di un’armonizzazione tra efficienza del sistema di ventilazione naturale e sostenibilità economica dell’intervento sono stati presi in considerazione diversi scenari legati ai due diversi reparti coinvolti dall’intervento: il Reparto Scelta di circa 6.900 m2 e il Reparto Presse, circa 2400 m2.

Nel Reparto Scelta si è optato per il posizionamento in copertura di 6 ventilatori Bovema Unilab, tre dei quali posizionati in corrispondenza del colmo e i restanti tre sulla sommità di altrettanti tettucci rialzati. L’ingresso dell’aria fresca alla base dell’edificio è stato ottenuto sfruttando le porte e i portoni di ingresso esistenti (circa 75 m2) e con l’installazione di griglie comandabili elettricamente (circa 80 m2). Si è resa inoltre necessario un ulteriore ingresso di aria, questa volta forzata, tramite ventilatori assiali installati a copertura a flusso verticale, aventi la duplice funzione di consentire l’arrivo dell’aria fresca nelle zone centrali più calde e di equilibrare volumetricamente l’estrazione di aria tecnica di raffreddamento macchine attualmente presente.

Nel Reparto Presse sono stati installati 4 ventilatori naturali Bovema Unilab per l’estrazione dell’aria in copertura, mentre per l’ingresso dell’aria ci si è limitati alle aperture già presenti nell’edificio (circa 34 m2) e a griglie comandabili elettricamente (circa 16 m2) senza ingressi di aria forzati.

Entrambi i reparti beneficiano inoltre di una riserva di aria di ricambio proveniente dai reparti adiacenti, a loro volta comunicanti con l’esterno, per una superficie equivalente stimata in circa 95 m2 per il Reparto Scelta e 40 m2 per il Reparto Presse.

Il sistema così dimensionato consente oggi di raggiungere prestazioni ragguardevoli nei mesi estivi, sintetizzati nella Tabella 1. Nella stagione invernale è possibile mantenere attiva la ventilazione naturale ognitempo permanente, oppure limitarla (limitando in tal modo anche la dispersione di calore interno) comandando la chiusura delle superfici di estrazione e/o delle griglie di afflusso a quota terra.

 

Tabella 1

La modularità delle soluzioni proposte consente inoltre di incrementare la capacità ventilante complessiva del sistema mediante l’inserimento di ulteriori elementi, se le mutate esigenze produttive lo rendessero necessario.

Il Ventilatore naturale Unilab

L’elemento qualificante del sistema di ventilazione consiste nel ventilatore naturale Bovema modello Unilab, sviluppato per estrarre grandi volumi di aria calda in modo economico e efficiente. É stato progettato per l’utilizzo in campo industriale, dove è richiesta una ventilazione permanente con qualsiasi condizione atmosferica. Il passaggio dell’aria è infatti guidato dall’interno all’esterno attraverso un percorso a labirinto, realizzato con un sistema di piatti interni, che determina un passaggio continuo di aria impedendo l’ingresso di acqua piovana.

Il rapporto geometrico tra superficie di presa (il foro praticato nella copertura) e superficie libera di passaggio dell’aria è di circa 2:1. Inoltre, proprio grazie al sistema di piatti sfalsati, tutta l’acqua penetrata nel corpo del manufatto viene raccolta e scaricata all’esterno lateralmente, attraverso gocciolatoi che non interferiscono con il percorso dell’aria. Tutte le parti del ventilatore naturale sono realizzate con alluminio marino AlMg3, assicurando così un’alta resistenza alla corrosione, che si traduce in una lunga permanenza di esercizio. L’uso di alluminio determina inoltre un peso estremamente contenuto, che consente operazioni di posa in opera agevoli e veloci. L’assenza di parti meccaniche in movimento semplifica e riduce al minimo la manutenzione del dispositivo, che si può considerare limitata ad operazioni di verifica visiva periodica. La gestione è quindi molto economica, anche perché il dispositivo Unilab non consuma energia; la ricaduta positiva sui costi e sull’impatto ambientale è quindi evidente e immediata.

L’articolo “Ventilazione naturale per il reparto cottura di un fabbricato produttivo” è apparso orginariamente sulla rivista Casa & Clima – Anno XII – Settembre 2017 pp. 59-62 Scarica il pdf