Vi siete mai chiesti perché l'aria all'interno della vostra casa sia soffocante o addirittura malsana? Questo articolo esplora il ruolo cruciale dei sistemi di ventilazione nel mantenimento della qualità dell'aria interna. Imparerete a conoscere i diversi tipi di sistemi di ventilazione, i loro vantaggi e il modo in cui possono contribuire a mantenere freschi e sani i vostri spazi abitativi.
Fare in modo che la concentrazione di inquinanti negli ambienti interni sia conforme alle norme vigenti.
Nell'ambiente interno dominato dall'uomo, i principali inquinanti sono.
Base: La fonte di energia dell'aria.
(1) Sistema di ventilazione naturale
La ventilazione naturale sfrutta la differenza di pressione causata dalla temperatura (in realtà, la differenza di densità dell'aria) o dal vento, per consentire il ricambio d'aria tra gli ambienti interni ed esterni, migliorando così la qualità dell'aria interna. È un metodo di ventilazione economico ed efficace per le officine con un elevato calore residuo. Poiché non richiede apparecchiature elettriche aggiuntive, è una soluzione sostenibile.
Tuttavia, la ventilazione naturale presenta alcune limitazioni. Non è in grado di regolare la qualità dell'aria esterna che entra nello spazio interno o di purificare l'aria inquinata scaricata dall'interno verso l'esterno. Inoltre, la sua efficacia dipende dalle condizioni meteorologiche esterne, il che può portare a risultati di ventilazione incoerenti.
(2) Sistema di ventilazione meccanica
Il metodo di utilizzo di un ventilatore meccanico per creare un flusso d'aria che migliori la qualità dell'aria interna è chiamato ventilazione meccanica. Con questo metodo, il volume e la pressione dell'aria possono essere regolati secondo le necessità, garantendo una ventilazione adeguata e consentendo il controllo della direzione e della velocità del flusso d'aria nella stanza.
Inoltre, l'aria in entrata e in uscita può essere trattata per garantire che l'aria nella stanza soddisfi i parametri necessari. Di conseguenza, la ventilazione meccanica è un metodo ampiamente utilizzato.
Il principio di funzionamento della ventilazione naturale
Se un edificio o una stanza presenta due aperture (porte o finestre, ecc.) e la pressione dell'aria su entrambi i lati di ciascuna apertura non è la stessa, l'aria fluisce in ciascuna apertura sotto l'effetto della differenza di pressione.
Ventilazione naturale in presenza di vento esterno:
1) Principio: La ventilazione complessiva consiste nell'aerare l'intero locale.
Il principio di base è quello di diluire la concentrazione di sostanze nocive nell'aria interna con aria pulita e di scaricare continuamente l'aria inquinata all'esterno, garantendo al contempo che l'ambiente interno soddisfi gli standard igienici.
La ventilazione globale è nota anche come ventilazione di diluizione.
Posizione delle bocchette di alimentazione e di scarico dell'aria per la ventilazione generale:
Quando si progetta un sistema di ventilazione completo, si deve osservare un principio di base: l'aria pulita deve essere inviata direttamente alla postazione del personale o a un luogo con un basso livello di inquinanti.
I tipi più comuni per l'invio e lo scarico dell'aria sono la mandata dall'alto con scarico dall'alto, la mandata dal basso con scarico dall'alto, la mandata centrale e lo scarico doppio, ecc.
Per applicazioni specifiche, è necessario attenersi ai seguenti principi:
(1) Principio: La ventilazione locale si divide in aspirazione e scarico locale; il suo principio di base è il controllo del flusso d'aria locale, in modo che l'area di lavoro locale non sia inquinata da sostanze nocive e si crei un ambiente d'aria che soddisfi i requisiti.
La distribuzione della pressione sulla superficie esterna dell'edificio è la forza motrice, mentre le caratteristiche delle singole aperture determinano la resistenza al flusso.
In termini di ventilazione naturale, le ragioni principali del movimento dell'aria negli edifici sono due: la pressione del vento e il galleggiamento indotto dalla temperatura (che crea una differenza di densità tra l'aria interna e quella esterna).
Questi due fattori possono agire da soli o insieme.
La formazione del vento è dovuta alla differenza di pressione nell'atmosfera. Quando il vento incontra ostacoli sul suo percorso, come alberi ed edifici, converte la sua pressione dinamica in pressione statica, creando una pressione positiva (circa 0,5-0,8 volte la pressione dinamica della velocità del vento) sul lato sopravvento e una pressione negativa (circa 0,3-0,4 volte la pressione dinamica della velocità del vento) sul lato sottovento.
La differenza di pressione che si verifica quando si attraversa l'edificio spinge l'aria ad entrare nella stanza dalle finestre e da altre aperture sul lato del vento, mentre l'aria interna viene scaricata dall'apertura sottovento, formando una ventilazione naturale che fornisce una ventilazione completa.
La pressione del vento intorno a un edificio è influenzata dalla forma geometrica dell'edificio, dalla sua posizione rispetto alla direzione del vento, dalla velocità del vento e dalla topografia naturale intorno all'edificio.
La pressatura a caldo è causata dalla differenza di temperatura tra l'aria interna e quella esterna, nota come "effetto camino".
A causa della differenza di temperatura, si crea una differenza di densità tra interno ed esterno e un gradiente di pressione lungo la direzione verticale della parete dell'edificio.
Se la temperatura interna è superiore a quella esterna, la pressione sarà maggiore nella parte superiore dell'edificio e minore in quella inferiore.
Se in questi punti sono presenti degli orifizi, l'aria entra dall'apertura inferiore ed esce dalla parte superiore.
Se la temperatura interna è inferiore a quella esterna, il flusso d'aria è in direzione opposta.
La quantità di pressatura a caldo dipende dalla differenza di altezza tra le due aperture e dalla differenza di densità dell'aria tra interno ed esterno.
In pratica, gli architetti utilizzano spesso camini, torri di ventilazione, atri patio e altre forme per fornire condizioni favorevoli all'uso della ventilazione naturale, in modo che l'edificio possa avere una buona ventilazione.
La ventilazione naturale negli edifici reali è il risultato dell'azione congiunta della pressione del vento e delle pressioni calde, ma ognuna ha i suoi punti di forza e di debolezza.
La pressione del vento è influenzata dalle condizioni atmosferiche, dalla direzione del vento esterno, dalla forma dell'edificio, dall'ambiente circostante e da altri fattori. Pertanto, l'azione congiunta della pressione del vento e delle pressioni calde non è una semplice sovrapposizione lineare.
Gli architetti devono prendere in considerazione tutti i fattori per far sì che la pressione del vento e le pressioni calde si completino a vicenda e lavorino a stretto contatto per ottenere un'efficace ventilazione naturale dell'edificio.
In alcuni grandi edifici, la ventilazione naturale potrebbe non essere sufficiente per ottenere un flusso d'aria adeguato, a causa dei lunghi percorsi di ventilazione e dell'elevata resistenza al flusso. Inoltre, nelle città con un forte inquinamento atmosferico e acustico, affidarsi esclusivamente alla ventilazione naturale può portare all'introduzione di aria e rumore inquinati negli spazi interni, con conseguenti danni alla salute umana.
Per risolvere questi problemi, spesso si ricorre a sistemi di ventilazione naturale assistita da mezzi meccanici. Questi sistemi comprendono una serie completa di canali di circolazione dell'aria, insieme a metodi di trattamento dell'aria in linea con i principi ecologici, come il pre-raffreddamento del suolo, il pre-riscaldamento e lo scambio di calore in acqua profonda. Questi metodi contribuiscono ad accelerare la ventilazione interna con l'ausilio di alcune tecniche meccaniche.
I sistemi di ventilazione naturale non richiedono in genere alcuna attrezzatura. Al contrario, i sistemi di ventilazione meccanica si basano su una serie di apparecchiature, tra cui ventilatori, condotti d'aria, valvole d'aria, tuyeres, e attrezzature per la rimozione delle polveri, tra gli altri.
Ventilatore centrifugo: utilizzati per sistemi di alimentazione dell'aria a bassa o alta pressione, in particolare per sistemi a bassa rumorosità e ad alta pressione.
Esistono quattro tipi di pale della girante: pale aerodinamiche, pale a curvatura posteriore, pale a curvatura anteriore e pale radiali.
I ventilatori dei condizionatori d'aria comfort utilizzano in genere ventilatori centrifughi.
Quattro design di girante compongono la Le quattro forme di base di una turbina eolica:
(1) Ventilatore a pale rovesce: Lama diritta curvata all'indietro, lama curva o lama alata.
È utilizzato principalmente per i risparmi sugli investimenti operativi, che possono essere superiori all'investimento iniziale.
(2) Il quarto tipo è la lama curvata in avanti, che presenta una lama metallica curva e monostrato.
Quattro tipi di girante
Giranti curve in avanti vs giranti curve all'indietro
(1) Girante curva in avanti
La turbina è costituita da un gran numero di piccole pale leggere e da altri materiali leggeri. Questi materiali sono ancora più leggeri delle giranti alate. Un vantaggio dei ventilatori orientati in avanti è che possono spostare più aria a una velocità inferiore rispetto ai ventilatori orientati all'indietro dello stesso diametro, a seconda del design.
Inoltre, qualsiasi ventilatore orientato all'indietro può funzionare alla metà della velocità di un ventilatore orientato in avanti per fornire lo stesso volume d'aria. Di conseguenza, il ventilatore curvo in avanti è una buona scelta per le operazioni a bassa e media pressione, grazie ai livelli di rumorosità più bassi e all'economicità.
(2) Girante a curva arretrata
Il ventilatore curvo all'indietro è più efficiente del ventilatore curvo in avanti in condizioni di grande capacità e alta pressione differenziale, il che lo rende una scelta popolare per le operazioni a media pressione.
Due giranti tipiche di un ventilatore
Ventilatore assiale:
La struttura di un ventilatore assiale è illustrata nella figura. La girante è costituita da una ruota con pale rivettate su di essa, dove le pale sono montate ad angolo rispetto al piano della ruota. Il tipo di pale può essere a profilo alare, a lama diritta, a lama diritta o a lama ritorta di uguale spessore.
I ventilatori assiali sono caratterizzati da ingombro ridotto, facilità di manutenzione, bassa pressione dell'aria ed elevato volume d'aria. Sono spesso utilizzati in sistemi con grandi volumi d'aria e bassa resistenza.
Schema della struttura del ventilatore assiale
Area di installazione ridotta, facile manutenzione, pressione dell'aria più bassa, volume d'aria più elevato, utilizzato soprattutto in sistemi a grande volume d'aria con bassa resistenza.
(3) Ventilatore a flusso misto
Concentra le caratteristiche dei ventilatori centrifughi ad alta pressione e a flusso assiale.
(4) Ventilatori comuni per edificio
Un ventilatore per il controllo e l'estrazione dei fumi ad alta temperatura può essere utilizzato per la ventilazione quotidiana in condizioni normali. In caso di incendio, estrae i fumi interni ad alta temperatura per migliorare la circolazione dell'aria interna.
Questo ventilatore è progettato per resistere alle alte temperature ed è adatto per la ventilazione e l'estrazione dei fumi in grattacieli, forni, garage, gallerie, metropolitane, centri commerciali sotterranei e altri ambienti simili.
Dventilatore iagonale
Questa serie di ventilatori può essere classificata in ventilatori a velocità singola e a doppia velocità. Si distinguono per la struttura compatta, le dimensioni ridotte e la facilità di manutenzione.
In base alle esigenze specifiche, l'angolo di installazione, il numero di pale, la velocità di rotazione e altri fattori possono essere modificati per soddisfare vari requisiti.
I ventilatori da tetto e da parete possono essere classificati come ventilatori da tetto centrifughi comuni e ventilatori da tetto centrifughi a basso rumore. Vengono utilizzati per il ricambio d'aria in vari luoghi, come officine, magazzini, grattacieli, laboratori, teatri, hotel e ospedali.
Ventilatore per aria condizionata: Il ventilatore centrifugo per il condizionamento dell'aria presenta i vantaggi di un'ampia gamma di prestazioni e applicazioni, bassa rumorosità, leggerezza, facilità di installazione e funzionamento affidabile.
Può essere abbinato alle unità di condizionamento combinate di diversi impianti di climatizzazione.
Ventilatore dell'armadio per lo scarico dei fumi
(1) Funzione: antivibrante, portante;
(2) Forma: collegamento del condotto dell'aria e della staffa: fisso e non fisso.
Metodi di supporto delle staffe: staffe, ganci e staffe.
Gomito ad angolo retto e gomito ad arco: per cambiare la direzione del flusso d'aria.
1) Espansione e contrazione improvvisa: una variazione del volume del vento. (Vedi figura a sinistra in basso)
2) Tubo a gradiente: variazione del flusso d'aria. (Vedere la figura a destra in basso)
(3) Valvola di non ritorno: per evitare l'inversione del flusso d'aria dopo l'arresto del ventilatore.
Precauzioni nella progettazione del sistema di condotti dell'aria:
La disposizione dei condotti dell'aria deve essere rettilinea per evitare componenti complicati come gomiti e raccordi a T. Le connessioni con il condotto dell'aria devono essere realizzate in modo da ridurre la resistenza e il rumore.
Il condotto dell'aria deve essere dotato dei necessari dispositivi di regolazione e misurazione o avere interfacce riservate a tali dispositivi.
I dispositivi di regolazione e misurazione devono essere collocati in luoghi comodi per il funzionamento e l'osservazione.
Nella stessa area, la resistenza del condotto circolare è più piccolo di quello del condotto rettangolare.
Quando si progetta un condotto rettangolare, il rapporto tra lati lunghi e corti è inferiore a 3,0.
Il tubo di collegamento tra l'ingresso e l'uscita di un ventilatore ha un impatto significativo sulle prestazioni del ventilatore. Un'errata progettazione del tubo di collegamento può causare una significativa perdita di carico e ridurre il volume d'aria.
La pressione dinamica dell'aria all'ingresso e all'uscita è elevata, pertanto la progettazione della condotta deve tenere conto di questo aspetto.
1) La distanza tra l'interno della curva o del gomito del condotto e l'ingresso del ventilatore deve essere maggiore del diametro dell'ingresso del ventilatore. Ciò garantisce un flusso d'aria uniforme nella girante del ventilatore.
Quando il raggio di curvatura non è sufficiente, è necessario aggiungere dei deflettori alle curve dei tubi, come mostrato nella figura seguente.
2) Quando il condotto dell'aria entra nel ventilatore con un diametro modificato, il requisito (cierta) è mostrato nella figura seguente e dovrebbe essere generalmente ≤45°, con ≤30° che è ancora meglio.
3) Per i ventilatori a doppia aspirazione, è necessario garantire B≥1,25D, come mostrato nella figura seguente.
4) La rotazione in prossimità dell'uscita del ventilatore deve essere coerente con il senso di rotazione della girante del ventilatore per rendere il flusso d'aria non ostruito e uniforme ed evitare inutili perdite di energia.
5) Per evitare inutili perdite di pressione statica, dall'uscita del ventilatore alla curva deve essere presente un tratto di tubo rettilineo con un diametro inferiore a 3D (D è il diametro dell'ingresso del ventilatore).
6) Il giunto flessibile deve essere aggiunto all'ingresso e all'uscita del ventilatore per ridurre l'influenza delle vibrazioni; il materiale del giunto flessibile deve essere pelle artificiale o tela.
La presa d'aria è l'ingresso dell'impianto di ventilazione e condizionamento per la raccolta dell'aria esterna fresca e la sua ubicazione deve soddisfare i seguenti requisiti:
(1) Deve essere situato in un'area con aria esterna pulita.
(2) Per evitare che l'aria di scarico venga risucchiata nel sistema, l'ingresso dell'aria deve essere situato sul lato sopravento dell'uscita dell'aria di scarico e più in basso rispetto a quest'ultima.
(3) La distanza tra la parte inferiore dell'ingresso dell'aria e il terreno esterno deve essere generalmente non inferiore a 2 cm per evitare di inalare la polvere del terreno.
(4) Per i sistemi di raffreddamento, l'ingresso dell'aria deve essere situato sulla parete esterna con il sole alle spalle.
Attrezzature per la rimozione della polvere
Per evitare l'inquinamento atmosferico, il sistema di scarico deve essere purificato prima di scaricare l'aria nell'atmosfera per separare la polvere dall'aria.
L'apparecchiatura utilizzata per questo processo di trattamento è chiamata apparecchiatura di rimozione delle polveri, disponibile in vari tipi, tra cui depolveratori a deflettore, depolveratori a ciclone, depolveratori a sacco, depolveratori a torre di spruzzo e depolveratori elettrici.
Fireproofing e scarico fumi
Per evitare la diffusione di incendi e pericoli, i grattacieli devono essere dotati di sistemi di scarico dei fumi e degli incendi.
L'obiettivo della prevenzione degli incendi è quello di prevenire la diffusione del fuoco e di estinguerlo.
Lo scopo dello scarico dei fumi è quello di eliminare tempestivamente i fumi dell'incendio, evitando che si diffondano all'esterno e garantendo l'evacuazione degli occupanti degli ambienti interni.
Nella progettazione della protezione antincendio e dell'evacuazione dei fumi in un grattacielo, l'edificio è solitamente suddiviso in diverse partizioni antincendio e antifumo, separate da pareti tagliafuoco e porte tagliafuoco per impedire la diffusione di fuoco e fumo da una partizione all'altra.
Meccanismi di diffusione del fumo
Il fumo si riferisce allo stato fluttuante di particelle solide e liquide nell'aria derivanti dalla combustione incompleta di sostanze. Il flusso e la diffusione del fumo sono influenzati principalmente da fattori quali la pressione del vento e la pressione termica.
La pressione del vento si genera quando il vento soffia sulla superficie esterna di un edificio, ostacolando il flusso d'aria, riducendo la velocità e trasformando l'energia cinetica in pressione statica. Sul lato esposto al vento, la pressione esterna è maggiore di quella interna e l'aria permea dall'esterno all'interno. Durante un incendio, se una finestra si trova sul lato esposto al vento di un edificio, l'effetto della pressione del vento può diffondere rapidamente il fumo in tutto il piano e persino in altri piani.
L'effetto camino, o pressione calda, è creato dalla differenza di densità tra aria interna ed esterna e dall'altezza della colonna d'aria. L'effetto aumenta con la differenza di temperatura tra interno ed esterno e con l'altezza del pozzo.
Quando si verifica un incendio in un grattacielo, la temperatura interna è molto più alta di quella esterna. L'altezza del vano dell'edificio amplifica la pressione calda, facendo sì che il fumo si diffonda verso l'alto lungo il vano dell'edificio. L'effetto camino è più pronunciato ai piani inferiori dell'edificio.
Quando un incendio si verifica nella parte inferiore di un edificio o in una stanza sul lato del vento, gli effetti della pressione del vento e della pressione termica possono rendere l'incendio più dannoso che nella parte superiore dell'edificio o in una stanza sul lato sottovento.
Durante un incendio, l'energia fornita dai ventilatori dell'impianto di condizionamento e l'effetto camino creato dai condotti verticali possono far sì che il fumo e il fuoco si diffondano lungo i condotti, raggiungendo rapidamente la massima distanza possibile.
Pertanto, i grattacieli devono adottare diversi metodi di prevenzione e scarico del fumo, come lo scarico naturale e meccanico, per evitare che il fumo si diffonda nei passaggi di evacuazione e garantire la sicurezza. Anche i sistemi di ventilazione e condizionamento dell'edificio devono adottare misure di prevenzione degli incendi e dei fumi.
Forme di incendio dell'edificio e scarico dei fumi:
Lo scarico naturale dei fumi è un metodo che utilizza il vento e la pressione calda come energia. Ha i vantaggi di una struttura semplice, del risparmio energetico e di un'elevata affidabilità operativa.
Nei grattacieli, i vani scala antifumo, i locali antistanti le pareti esterne, i locali antistanti gli ascensori antincendio e i locali antistanti condivisi devono adottare metodi di scarico naturale dei fumi.
L'uscita dei fumi deve essere situata sul lato sottovento rispetto alla direzione del vento prevalente nell'edificio durante tutto l'anno.
La prevenzione meccanica dei fumi è una tecnologia che utilizza un'alimentazione meccanica di aria pressurizzata per controllare la direzione del flusso dei gas di scarico mediante il flusso di gas e la differenza di pressione generata da un ventilatore.
Quando si verifica un incendio, la differenza di pressione causata dal flusso d'aria del ventilatore impedisce al fumo di entrare nel passaggio di evacuazione sicuro dell'edificio, garantendo le esigenze di evacuazione e di lotta agli incendi.
Per i balconi e i corridoi che non si estendono, per le scale a prova di fumo, per i locali di ingresso con diversi orientamenti in grado di aprire finestre esterne, per i locali di ingresso degli ascensori antincendio e per i locali di ingresso entrambi condivisi, devono essere previsti impianti meccanici antifumo.
Quando il piano di rifugio è un piano di rifugio completamente chiuso, devono essere previsti impianti di alimentazione di aria pressurizzata.
Lo scarico meccanico è un metodo che utilizza il flusso di gas e la differenza di pressione generata da un ventilatore per scaricare i gas di scarico o diluire la concentrazione dei gas di scarico utilizzando un tubo di scarico.
Il metodo di scarico meccanico è adatto a passaggi interni, stanze, atri e scantinati che non presentano condizioni di scarico naturale o in cui lo scarico naturale è difficile da realizzare.
Deve essere progettato e costruito in stretta conformità con i requisiti dello scarico meccanico, come l'impostazione della porta di scarico, la scelta del ventilatore di scarico e del condotto dell'aria. selezione del materiale.
Le procedure di controllo per la meccanica sistema di scarico fumi possono essere suddivise in due tipi: una sala di controllo per l'assenza di incendio e una sala di controllo per l'incendio.
Dopo che si è verificato un incendio, è necessario controllare la propagazione del fuoco ad altri compartimenti.
Pertanto, è necessario installare serrande antincendio nei condotti di ventilazione dell'impianto di ventilazione e condizionamento e adottare alcune misure di prevenzione degli incendi.
La serranda tagliafuoco deve essere regolata a:
La temperatura di funzionamento della serranda tagliafuoco è di 70°C.
Le tubazioni, i materiali di isolamento termico, i materiali fonoassorbenti e gli adesivi utilizzati nella progettazione delle condutture di ventilazione e condizionamento devono essere realizzati con materiali non combustibili o incombustibili.
Attrezzature e componenti antincendio e antifumo:
Si tratta principalmente di serrande tagliafuoco, valvole di scarico fumi e ventilatori di scarico fumi.
Le serrande antincendio possono essere controllate da componenti termici, termostati a rilevazione di fumo e comandi composti.
Quando si utilizza un anello fusibile, questo si fonde e cade in caso di incendio e la valvola si chiude per effetto della forza della molla o dell'autogravità.
Quando si utilizzano termistori, termocoppie, bimetalli e altri componenti, un micromotore controllato da sensori e componenti elettronici chiude la valvola.
L'azione dell'elettromagnete e del motore dell'attuatore di controllo o dell'attuatore pneumatico di controllo può chiudere la valvola sotto l'azione della forza della molla o chiudere la valvola con la rotazione del motore.
La modalità di azionamento della chiusura della valvola della serranda tagliafuoco è di quattro tipi:
Le serrande tagliafuoco comunemente utilizzate sono:
Struttura del fusibile di temperatura
Installata nel sistema di scarico dei fumi, la valvola è solitamente chiusa.
Quando si verifica un incendio, un segnale dal centro di controllo attiva l'attuatore per aprire la valvola utilizzando la forza della molla o la coppia del motore.
La valvola fumi di scarico, dotata di un sensore di temperatura, si attiva quando la temperatura dell'incendio raggiunge la temperatura di azione. La valvola si chiude sotto l'azione della forza della molla per evitare che l'incendio si propaghi lungo il condotto di scarico.
Le valvole di evacuazione dei fumi possono essere diviso come segue:
L'aspiratore antifumo può utilizzare un ventilatore generico o un ventilatore speciale progettato per lo scarico di fumi e incendi.
Quando la temperatura dei fumi è bassa, il ventilatore può funzionare a lungo. Quando la temperatura dei fumi è elevata, il ventilatore può funzionare ininterrottamente per un periodo di tempo determinato e di solito ha più di due gradi di velocità di rotazione.
I ventilatori speciali comunemente utilizzati per lo scarico di fumi e incendi sono la serie HTF, la serie ZW, la serie W-X e altri tipi.