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  DISPENSE TECNICHE
 
  VENTILAZIONE
 
  DIFFUSIONE DELL'ARIA IN LOCALI
 
 
       
 
  1. Definizioni e concetti
  2. Presenza di ostacoli
  3. Tipi di diffusori
  4. Rumore
 
 
Attualmente tutti i grandi edifici vengono progettati con un impianto d'aria condizionata e non si può concepire un locale commerciale che non sia dotato di, per lo meno, un sistema di raffreddamento.

Tuttavia una volta che si ottiene dell'aria in condizioni di qualità e comfort il passo successivo è quello di distribuirla nei locali in modo uniforme e con una velocità che, per lo meno, non dia fastidio. Questa tecnica viene chiamata Diffusione dell'aria in Locali.

Oggigiorno esistono sul mercato dei diffusori ad induzione elevata con vene radiali rotanti, a geometria fissa o variabile, ugelli a lungo lancio e basso rumore, elementi per la diffusione per spostamento, e inoltre una enorme scelta di griglie e diffusori che può utilizzare il tecnico nei suoi progetti, prevedendo il risultato della loro applicazione tramite sofisticati programmi di simulazione.
 
 
 
  1. Definizioni e conzetti
 
 
 
Se non rigorosamente definitorie, le denominazioni indicate qui di seguito sono quelle più comunemente accettate nella ventilazione, distribuzione e diffusione d'aria.

  • Efficienza:
    È il rapporto tra la concentrazione di un agente inquinante nel punto di estrazione e quella contenuta, in media, nella zona occupata. In casi di mandata d'aria per miscela quest'efficienza raggiunge l'unità. In generale, è inferiore all'unità, ma nei casi di mandata per spostamento può essere superiore, anche se non utilizzabile per il riscaldamento di locali.
  • Lancio:
    È la lunghezza a cui arriva il getto prima che la sua velocità cali sino a raggiungere quella terminale, generalmente di 0,25 m/s.
  • Getto assiale:
    Corrente d'aria lungo una linea.
  • Coefficiente di scarico:
    Rapporto tra la superficie della sezione di uscita e la sezione della vena contratta.
  • Diffusione:
    Distribuzione dell'aria da una bocca che scarica in varie direzioni e piani.
  • Diffusore:
    Bocca d'uscita dall'aria fornita in varie direzioni e piani.
  • Caduta:
    Distanza verticale tra l'uscita dell'aria e la fine del suo spostamento verso il basso, definito da una velocità specifica dell'aria.
  • Rialzo:
    Concetto uguale alla caduta ma verso l'alto.
  • Area effettiva:
    È lo spazio netto di una bocca di scarico o entrata d'aria. È uguale alla sezione di uscita per il coefficiente di scarico.
  • Trascinamento:
    Effetto di induzione dell'aria ambiente per quello del getto di mandata.
  • Coefficiente di trascinamento:
    Rapporto tra l'aria mossa in un locale e l'aria spinta dalla bocca di uscita.
  • Avvolgimento:
    È la copertura d'aria in movimento con velocità percettibile.
  • Getto radiale:
    Corrente d'aria da un centro verso l'esterno, che copre una circonferenza.
  • Raggio di diffusione:
    Distanza orizzontale dall'uscita d'aria e la fine del lancio del getto, il cui limite viene definito da una velocità fissata.
  • Aria totale:
    È l'aria spinta più il trascinamento.
  • Palette:
    Piastre sottili molteplici nelle bocche di mandata.
  • Rapporto delle palette:
    Quoziente tra la larghezza di una paletta e la distanza da quella contigua.
  • Aspirazione:
    Effetto contrario a quello di mandata e mediante il quale viene evacuata l'aria dal locale.

La Fig. 3 mette in evidenza la grande differenza delle velocità dell'aria vicine a un'aspirazione a quelle con una mandata indicata graficamente nella Fig. 1. Alla distanza di un diametro di una bocca di aspirazione si trova una velocità d'aria che in una bocca di mandata bisogna cercarla a una distanza di trenta diametri.

Fig. 1. Velocità dell'aria in una mandata
Fig. 2. Schema del rialzo e della caduta del getto
Fig. 3. Schema delle differenze delle velocità dell'aria vicine a un'aspirazione

Bisogna quindi considerare che quando si immette aria in un locale, con velocità elevate affinché il getto raggiunga distanze adeguate, le persone o gli animali che occupano lo stesso devono tollerare la corrente d'aria. La mandata deve trascinare aria dell'ambiente e deve mescolarsi con la stessa fuori dalla zona di occupazione per giungere a una velocità terminale che poi non dia fastidio agli abitanti.

Bisogna anche considerare che i movimenti d'aria in un locale in cui viene immessa dipendono non solo dalla velocità di proiezione dell'aria immessa, ma anche dalle differenze della temperatura più elevata dell'aria immessa e del raffreddamento dell'aria lungo le pareti. Se c'è della ventilazione naturale, in inverno l'aria esterna penetra dalla parte bassa del locale e spinge verso l'alto l'aria interna.

La posizione relativa delle bocche di mandata e quella di aspirazione possono essere molto diverse ed è importante collocarle in modo adeguato per ottenere una buona diffusione dell'aria. Le Fig. da 4 a 7 indicano in uno schema quattro delle più frequenti per locali con dimensioni discrete. Se i locali raggiungono delle dimensioni considerevoli o delle forme irregolari, bisogna dividere in zone la diffusione ricorrendo alla distribuzione di dispositivi di mandata orientando i loro scarichi e accoppiare i loro effetti in modo che non siano contrari. La Fig. 8 indica diversi casi possibili.

Fig. 4. Mandata laterale. Aspirazione da griglia bassa
Fig. 5. Mandata da soffitto. Aspirazione bassa
Fig. 6. Mandata e aspirazione per pavimento
Fig. 7. Mandata e aspirazione per condominio, con bocche per distribuzione in varie direzioni
Fig. 8. Suddivisione in zone di spazi per distribuire la diffusione

La disposizione della Fig. 4 è molto classica e adeguata per luoghi con un'altezza del soffitto ridotta. Le bocche di mandata possono adottare qualsiasi forma: circolare, rettangolare, quadrata, lineare, con o senza regolazione, ecc.

La disposizione della Fig. 5, con diffusori circolari o quadrati, ammette dei grandi flussi d'aria con una buona distribuzione, anche se non sono necessarie delle altezze di soffitto superiori ai 3 m. La bocca di aspirazione, nel salvamuro, in genere è costituita da una griglia rettangolare, allungata.

L'insufflazione e il recupero, vale a dire la mandata e l'aspirazione, dal pavimento della Fig. 6 raggiunge una buona omogeneità di temperatura nel locale bisogno di grandi altezze del soffitto. Ha l'inconveniente di muovere la polvere del pavimento obbligando a lavorare duramente i filtri che si intasano rapidamente.

Il sistema della Fig. 7 con il vantaggio della sua compattezza è consigliabile solo per raffreddamento. Nel riscaldamento si verificano delle differenze di temperatura notevoli che, tuttavia, scompaiano se il locale è grande come negli impianti dei capannoni industriali.
 
 
 
 
  2. Presenza di ostacoli
 
 
 
I getti di mandata tendono ad incollarsi alle pareti e a percorrere distanze lunghe prima di staccarsi e cadere (Fig. 9). Per farlo le bocche devono essere molto vicine al soffitto. Anche le console attaccate alle pareti possono sfruttare questo effetto, chiamato Coanda, scaricando verticalmente e seguendo successivamente il getto attaccato al soffitto (Fig. 10).

Fig. 9. Effetto Coanda

Tuttavia l'effetto Coanda viene annullato quando lo intercetta un ostacolo, una trave di traverso o una luce che sporge, o una colonna sufficientemente larga da opporsi (Fig. 11). Bisogna quindi scegliere il luogo di mandata collocandolo, quando è possibile, con il getto parallelo all'ostacolo o soffiando una volta passato lo stesso.

Fig. 11. Caduta per ostacolo
 
 
 
 
  3. Tipi di diffusori
 
 
 
3.1 Diffusori da sofito
 
La diffusione tramite soffitto è il miglior metodo poiché rimane fuori dalla zona occupata. I diffusori generalmente adottano la forma circolare o quadrata.

I diffusori circolari sono costituiti da vari coni concentrici che proiettano l'aria parallelamente al soffitto e in tutte le direzioni (Fig. 12 e 13). Esistono diffusori con alette ritorte che proiettano il getto in spirale (Fig. 14). Ce ne sono di semicircolari adeguate da installare vicino a una parete. Alcuni hanno dei dispositivi di regolazione che consentono di orientare il getto parzialmente verso il pavimento. È opportuno installare una saracinesca nella tubatura di alimentazione del diffusore che consenta di regolare il flusso d'aria. Il raggio di diffusione è definito dalla velocità terminale, indicata nel catalogo del fabbricante.

Fig. 12. Diffusore circolare
Fig. 13. Schema diffusore circolare
Fig. 14. Paletta ritorta

I diffusori quadrati si comportano praticamente nello stesso modo di quelli circolari, anche se significano qualcosa in più i quattro getti che corrispondono ad ogni lato del quadrato (Fig. 15). Ce ne sono anche che scaricano solo in tre, due o una sola direzione. Questi diffusori, quando sono a due o a una direzione vengono usati anche sui muri.

Scarico da quattro lati
Scarico da tre lati
Scarico da due lati
Scarico da un lato
Fig. 15. Diffusori quadrati
 
3.2 Diffusori rettilinei
 
 
Questo tipo di diffusore viene applicato soprattutto sulle pareti e per l'aria condizionata. In genere sono rettangolari con delle proporzioni vicine al quadrato o addirittura lineari di vari metri, stretti. Sono tutti dotati di alette parallele, orizzontali o inclinate, e prevalentemente fisse. Ve ne sono di regolabili in inclinazione e anche a due file sovrapposte, verticali e orizzontali, che consentono delle regolazioni più precise.

Il lancio del getto e la dispersione o divergenza del cono che formano il loro filetti sono soggette anche alla notevole influenza della griglia o persiana con cui è stata dotata la bocca di insufflazione. Se le lamine della persiana mantengono una posizione orizzontale, vale a dire che non interessano la forma inclinata, il getto acquisisce una divergenza inclusa tra i 18 e i 20º, il che si può tradurre in una divergenza in qualsiasi direzione intorno ai 0,30 m per ogni 2 m di lunghezza di getto della mandata.

Utilizzando delle persiane con lamine convergenti, diversamente da quanto può sembrare, che il getto si deve concentrare, ciò non avviene, poiché anche se a breve distanza dalla bocca di insufflazione si ottiene una specie di contrazione della vena, presto la corrente diverge più di quello che farebbe senza l'esistenza di persiane convergenti, per cui è come se le lamine non fossero convergenti e avessero adottato la loro posizione orizzontale.

Con persiane a lamine divergenti si verifica un ampliamento angolare molto marcato in termini di direzione e lunghezza del getto. Collocando le lamine estreme della griglia a circa 45º, si ottiene un angolo di dispersione orizzontale di 60º circa. In tal modo si ottiene che la mandata si riduca fino alla metà della lunghezza rispetto alle lamine. La Fig. 16 indica le divergenze che causano le varie persiane.
Fig. 16. Divergenze che causano le varie persiane

Esiste una formula che consente di misurare la velocità dell'aria in un punto determinato a una distanza specifica dalla bocca di insufflazione nel caso di lamine orizzontali, o in assenza delle stesse, che è la seguente:

v = 
C v1Ö
 
S1
 
x

In cui v è pari alla velocità del getto in m/s in un punto determinato, x è la distanza dalla bocca in metri, v1 è la velocità di uscita dell'aria dalla bocca di insufflazione, S1, è la superficie libera dalla bocca di insufflazione, C è una costante che si può trarre dalla Tabella 1.

Velocità del getto nel punto x Valore di C per velocità di uscita v, uguale a
5 m/s 10 m/s 15 m/s 20 m/s 25 m/s
2,5 m/s o più - 6 6,2 6,4 6,9
2 m/s - 5,6 5,9 6,2 6,5
1,5 m/s 5 5,2 5,4 5,7 6,0
1 m/s 4,6 4,9 5,0 5,2 5,4
0,5 m/s 0,7 0,7 0,9 0,9 4,0
Tabella 1. Valori del coefficiente C

 
3.3 Diffusori da pavimento
 
 
Questo tipo di scarico deve essere collocato nella periferia dei locali, assieme alle pareti in luoghi in cui gli occupanti non si collochino al di sopra delle stesse e non vengano ostacolati da mobili o altri oggetti. In genere sono incassate nel pavimento e hanno delle alette regolabili che consentono di orientare il getto o di farlo divergere rapidamente e anche delle saracinesche di regolazione del flusso.
 
3.4 Altri tipi di diffusori
 
 
Oltre a quelli descritti, che sono i principali, esistono dei diffusori a induzione, che favoriscono la miscela dell'aria spinta con quella dell'ambiente, diffusori a soffitto orientabili che oltre a consentire la scelta dell'orientamento dello scarico possono chiudere del tutto il passaggio dell'aria, a griglia piatta costituiti da una semplice maglia, sistema molto rudimentale che non consente alcun tipo di regolazione né di orientamento e diffusori da salvamuro a forma di griglia di scarico lungo le pareti.
 
3.5 Bocche di aspirazione
 
 
Costituiscano il ritorno o scarico dell'aria ambientale verso l'esterno. In genere sono ad alette fisse, inclinate per evitare di vedere all'interno oppure semplici maglie o griglie. A fini estetici a volte si usano gli stessi diffusori di mandata, soprattutto quelli rettangolari o lineari, con l'installazione in generale di una bocca di aspirazione per ogni due di mandata, calcolando adeguatamente la sezione.
 
 
 
 
  4. Rumore
 
 
 
È molto difficile calcolare in anticipo le condizioni di rumore di una bocca di insufflazione in base al flusso d'aria fornito, alle caratteristiche assorbenti del locale e addirittura in base ai dati del fabbricante delle bocche di insufflazione. Questi calcoli sono eccessivamente complessi poterli consigliare a livello generale Se non si tratta di casi molto particolari, quando è imprescindibile farlo, il metodo più semplice per risolvere il problema del rumore consiste nel scegliere delle velocità d'aria di insufflazione sufficientemente basse da poter causare il minor rumore possibile. Nella Scheda Tecnica "Movimento dell'aria", vengono indicate una serie di velocità in base ai locali abitati in cui verranno utilizzate. La velocità superiore, quando si indicano due limiti, non deve essere superata per evitare dei livelli di rumore fastidiosi.
 
 
 
 
 
 
 
 
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