Principio di dimensionamento degli aeratori statici
Gli aeratori statici permettono di evacuare i gas, i fumi o il calore di un sistema chiuso. EOLIOS accompagna gli industriali nel loro dimensionamento tramite simulazione CFD e calcolo.
Dimensionare
- Selezione del materiale in base all'uso
- Ingressi d'aria in base alle condizioni del sito
- Calcolo della portata dell'aeratore
Verificare
- Studio di scenari critici
- Misura delle portate sul sito
- Distribuzione & efficacia del raffreddamento
Ottimizzare
- Studio dei livelli di inquinamento
- Ottimizzazione della posizione
- Sistemi di trattamento dell'aria associati
Definire la quantità d'aria necessaria al funzionamento dell'officina
Il primo passo consiste nel determinare i fabbisogni di ventilazione dell'officina: il volume d'aria nuova necessario per sostituire l'aria viziata e mantenere una qualità dell'aria accettabile. Questo volume dipende dalla dimensione dell'officina, dal numero di occupanti, dai tipi di inquinanti e dalle normative locali. Occorre inoltre definire il tasso di ricambio d'aria — il numero di volte all'ora in cui l'aria deve essere rinnovata.
Facilitare il sollevamento dei flussi d'aria naturali
È importante sfruttare il flusso d'aria naturale. Le differenze di temperatura tra l'aria interna ed esterna sono un motore essenziale della ventilazione naturale: per facilitare il sollevamento dei flussi, si raccomanda di creare variazioni termiche marcate. Gli aeratori devono essere posizionati in modo da sfruttare le correnti d'aria naturali — venti dominanti o differenza di pressione dovuta agli scarti di temperatura.
Evitare le zone di inquinamento
Le zone di inquinamento, dove gli inquinanti sono generati o si accumulano, devono essere individuate: è necessario posizionare gli aeratori nelle vicinanze per catturare ed evacuare efficacemente i contaminanti. Gli aeratori devono anche essere posizionati nelle zone più alte dell'officina per far uscire l'aria calda e i contaminanti.
Migliorare l'uniformità della ventilazione
Occorre garantire una ventilazione uniforme in tutta l'officina: gli aeratori sono distribuiti in modo da coprire l'intero spazio di lavoro, in particolare le zone morte dove l'aria non circola efficacemente.
Evitare gli ostacoli e gli arredi
Gli ostacoli e gli arredi (macchine, scaffalature, impianti) possono perturbare la circolazione dell'aria e ridurre l'efficacia degli aeratori: devono essere presi in considerazione nella scelta della posizione.
Rispettare la normativa antincendio
L'aeratore statico è un dispositivo passivo che può favorire l'evacuazione dei fumi: il suo funzionamento si basa sulla differenza di pressione tra l'interno e l'esterno dell'edificio, sfruttata per evacuare fumi tossici e gas di combustione in caso di incendio. Alcune normative impongono requisiti specifici di dimensione e posizione in base all'attività — il loro rispetto è essenziale per la prevenzione degli incendi e la protezione delle persone.
Scegliere la dimensione e il tipo degli aeratori statici
Scegliere la posizione
La posizione è un fattore chiave di una ventilazione efficace: la scelta deve tenere conto di diversi parametri (geometria, fonti di calore, venti dominanti, ostacoli) per garantire una circolazione ottimale dell'aria.
Definire la dimensione ottimale
La dimensione è un criterio importante: occorre scegliere aeratori la cui portata d'aria sia sufficiente a soddisfare i fabbisogni, vigilando al contempo affinché la velocità dell'aria massima all'uscita resti nell'intervallo di funzionamento ottimale del dispositivo.
Determinare il numero di aeratori
Il numero di aeratori deriva dalla portata totale da estrarre rapportata alla portata unitaria dell'aeratore scelto, e dal requisito di copertura uniforme del volume: si moltiplicano e si distribuiscono i dispositivi fino a eliminare le zone morte rispettando al contempo le velocità di uscita ammissibili.
Tenere conto dei sistemi meccanici esistenti
Prima di dimensionare, occorre comprendere i sistemi di immissione o di estrazione meccanici già presenti (ventilatori, estrattori). Il dimensionamento degli aeratori deve adattarsi alle loro portate per ottenere un equilibrio ottimale tra flussi meccanici e naturali. Un'analisi approfondita permette una collaborazione armoniosa tra aeratori statici e sistemi meccanici; la competenza di uno specialista in meccanica dei fluidi è indispensabile.
Dimensionare in base agli ingressi d'aria
È essenziale tenere conto del dimensionamento degli ingressi d'aria: assicurano l'apporto d'aria fresca, a complemento degli aeratori che evacuano l'aria viziata. Ingressi ed evacuatori devono essere in connessione aeraulica coerente.
Considerare l'acustica e la facilità di manutenzione
Contano altri fattori: aeratori più silenziosi per non disturbare il vicinato, a basso consumo energetico per ridurre i costi, la questione dei volatili e parassiti in base all'attività, e infine dispositivi facili da installare e mantenere.
Come dimensionare con precisione gli aeratori statici?
Quali principi fisici studiare?
Il dimensionamento è una fase cruciale di un sistema di ventilazione naturale efficace. Occorre tenere conto di diversi fattori: il piano di pressione neutra, i coefficienti di pressione e la distribuzione delle pressioni statiche di superficie.
Studio CFD dei coefficienti di pressione
Il vento esercita una forza sugli aeratori, con un impatto significativo sul loro funzionamento. Quando il tetto è esposto al vento:
- si crea una sovrapressione sulla faccia esposta al vento;
- si crea una depressione sul versante opposto;
- la depressione aspira l'aria interna; una sovrapressione proporzionale alla forza del vento si stabilisce nel volume, creando la circolazione naturale;
- le zone in sovrapressione favoriscono gli ingressi d'aria, quelle in depressione le uscite d'aria;
- le depressioni agli evacuatori sono il motore della ventilazione: la depressione in copertura deve essere abbastanza forte da convertire tutte le aperture basse in ingressi d'aria.
Che cos'è il tiraggio termico?
Il tiraggio termico si basa sulla differenza di densità tra aria calda e aria fredda: riscaldata da una fonte (focolare, caldaia), l'aria diventa meno densa e sale naturalmente. Influenza direttamente l'efficacia degli aeratori e si calcola in base alla differenza di temperatura interno/esterno, all'altezza del camino di evacuazione e alla configurazione dell'aeratore. Il vento può modificare i flussi termici e creare turbolenze: questa interazione deve essere presa in considerazione.
Analisi e principio del piano di pressione neutra
Che cos'è il piano di pressione neutra?
Il piano di pressione neutra è cruciale per dimensionare le aperture soggette al tiraggio termico: è un piano orizzontale immaginario in cui la pressione interna eguaglia la pressione atmosferica esterna. Al suo livello, gli orifizi di ingresso d'aria sono poco efficaci; al di sopra, la pressione interna è superiore — zona ideale per le uscite d'aria; al di sotto, si crea una zona di depressione — posizione preferenziale per gli ingressi d'aria.
Punti chiave da ricordare
- Al livello del piano neutro, gli orifizi di ingresso e di estrazione sono poco efficaci;
- Al di sopra, la pressione interna supera quella esterna: le uscite d'aria devono trovarsi qui (tenendo conto degli effetti del vento che possono annullare puntualmente il tiraggio);
- Al di sotto, la depressione rende la posizione ideale per gli ingressi d'aria.
In fase di progettazione: l'altezza del piano neutro deve essere predeterminata, la differenza di pressione disponibile ripartita tra ingressi e uscite, e la posizione precisa del piano nonché la disposizione delle bocchette verificate con un metodo iterativo.
Competenza: progettazione della ventilazione naturale industriale