Descrizione
Cenni sulla Progettazione delle canalizzazioni
Qualsiasi sia la tipologia e le dimensioni della canalizzazione che si deve realizzare essa deve sempre rispondere alle seguenti caratteristiche:
- portata d’aria
- perdite di carico
- velocità dell’aria
- livello sonoro
- tenuta aria
- ingombro dei canali
I canali stessi possono poi essere classificati in funzione della:
Per gli impianti medio-piccoli si utilizzano solitamente canalizzazioni a bassa velocità e bassa pressione limitando l’uso di sistemi ad alta velocità/pressione per i sistemi più estesi o per esigenze specifiche a causa della maggiore rumorosità di questi sistemi.
Il principale vantaggio dei sistemi ad alta velocità/pressione sono i ridotti ingombri dei canali con un positivo riflesso sull’installazione dei canali stessi.
Un’altro problema da considerare è il “fattore di forma” ovvero il rapporto fra il lato lungo e quello corto di un canale a sezione rettangolare (i più comuni in Italia): maggiore è il fattore di forma maggiore è il costo al metro del canale a causa del maggiore quantitativo di materiale necessario alla costruzione.
ESEMPIO:
Prendiamo due canali con la medesima sezione equivalente:
- 800x400mm (0,291mq)
- 1.600x250mm (0,310mq)
Il canale A ha un fattore di forma pari a 2 (800:400) e un semi-perimetro di 1.200mm.
Il canale B ha un fattore di forma pari a 6,4 (1.600:250) e un semi-perimetro di 1.850mm.
Appare quindi evidente come per realizzare il secondo canale si renda necessario utilizzare un maggiore quantitativo di pannello e che questo debba essere rinforzato per evitare di deformarsi.
Nel progetto del lay-out dei canali bisogna inoltre sempre cercare di ridurre al minimo l’estensione degli stessi e l’utilizzo di tutte quei componenti quali curve, riduzioni di sezione, serrande, ecc. che aumentano le perdite di carico permettendo così di utilizzare canali di sezione minore e ventilatori di minore potenza con risparmi sia iniziali (minor costo di realizzazione) sia duraturi (minor consumo di energia).
Non appena si è determinato il lay-out delle canalizzazioni si passa alla parte più complessa del lavoro: la determinazione delle dimensioni dei canali.
Per dimensionare i canali in impianti a bassa pressione/bassa velocità si possono utilizzare tre metodi distinti:
- riduzione di velocità
- perdite di carico costanti
- recupero della pressione statica
Metodo della riduzione di velocità
E’ un sistema piuttosto empirico che necessità di una buona esperienza nel settore.
Viene generalmente utilizzato solo per impianti di piccole dimensioni con lay-out non troppo complessi.
Il calcolo avviene su basi completamente empiriche: si determina la velocità iniziale del flusso d’aria e ad ogni derivazione con riduzioni di sezione dei canali si effettuano riduzioni empiriche di velocità. La pressione statica richiesta al ventilatore è pari alla maggiore richiesta dai singoli circuiti.
La mancanza di basi certe lo rende un metodo scarsamente utilizzato.
Metodo delle perdite di carico costanti
E’ forse il metodo più largamente utilizzato in quanto combina una buona efficacia ad una semplicità di realizzazione degli impianti.
In base alla portata d’aria complessiva e alle dimensioni del canale iniziale si calcola, grazie all’utilizzo di apposite tabelle, la perdita di carico per metro del primo troncone di canale. Il valore così ottenuto verrà mantenuto costante per tutta la canalizzazione applicando delle opportune riduzioni di sezione dei canali dopo ogni diramazione/erogatore. Le riduzioni non sono empiriche ma ricavate dalla tabella precedentemente menzionata.
Metodo a recupero della pressione statica
Il metodo consiste nell’ottenere la medesima pressione statica in corrispondenza di ogni singolo diffusore/derivazione.
Per fare ciò si rende necessario convertire pressione dinamica in pressione statica riducendo la velocità del flusso d’aria e/o riducendone la portata.
L’uniformità di pressione ad ogni diffusore lo rende un sistema auto-bilanciato che non necessità di alcun sistema di regolazione (serrande, ecc.).
La pressione statica richiesta al ventilatore dovrà essere pari alla pressione statica richiesta alla prima derivazione, la pressione statica necessaria successivamente dovrà essere ottenuta per conversione della pressione dinamica.
Per diverse ragioni, non ultima la complessità di calcolo, è un sistema scarsamente utilizzato.
Per la determinazione della portata d’aria necessaria all’impianto che si vuole realizzare è anzitutto necessario distinguere tra un impianto a espulsione/immissione dirette e un impianto con presenza di canalizzazioni.
In entrambi i casi il puro calcolo della portata netta è il medesimo ma se ci si trova in presenza di canalizzazioni bisogna tenere presente le perdite di carico (“attriti”) indotte da quest’ultime per calcolare la portata lorda dell’impianto (portata netta + perdite di carico).
Nell’ambito della ventilazione “civile” il calcolo della portata d’aria può essere effettuato tramite il metodo dei ricambi d’aria ovvero del numero di volte che è necessario sostituire integralmente l’aria ambiente in un determinato periodo di tempo (generalmente si parla di n. ricambi/ora).
Per fare questo si possono utilizzare apposite tabelle in cui per ogni tipologia d’ambiente viene riportato il numero di ricambi necessari. In tabella i ricambi possono essere indicati in funzione dell’affollamento (numero di persone), della cubatura o della superficie dell’ambiente
Una volta a conoscenza del numero di ricambi (R) per calcolare la portata d’aria è sufficiente procedere come segue:
Spesso è possibile calcolare la portata per un ambiente con tutti e tre i metodi contemporaneamente, è buona norma scegliere il valore maggiore e semmai dotare l’impianto di un parzializzatore per ridurne la portata nei momenti di minor bisogno.
Quando invece siamo in presenza di canalizzazioni più o meno estese è necessario tenere conto delle perdite di carico indotte dalle canalizzazioni per far sì che la portata netta dell’impianto sia pari al valore precedentemente calcolato.
Le perdite di carico indotte da una canalizzazione sono dipendenti da molteplici fattori (sezione dei canali, diametro dei canali, finitura interna, numero di curve, presenza di filtri e/o serrande, tipologia costruttiva, ecc.) pertanto è necessario conoscere la perdita di carico indotta dal canale che si sta utilizzando e in base a questa scegliere il/i ventilatore/i che con quella perdita di carico riescono a garantire una portata utile.
Ogni ventilatore è infatti caratterizzato da una particolare curva che ne indica le portate in funzione delle perdite di carico infatti la portata non è proporzionale alla perdita di carico ma varia al variare di molteplici fattori (tipologia di motore, numero e conformazione delle pale, angolo delle pale, ecc.) pertanto è sempre necessario utilizzare la tabella specifica di quel ventilatore e solamente in presenza di ventilatori simili utilizzare le Leggi di Similitudine dei Ventilatori.