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A proposito di canne fumarie
Tecnologia Adolfo F. L. Baratta A proposito di canne fumarie Al contrario di quanto viene generalmente pensato, l’elemento fondamentale di un impianto di riscaldamento non è il bruciatore bensì la canna fumaria. In relazione a sicurezza, economia di esercizio, comfort, ecc., è la corretta progettazione, realizzazione e manutenzione dei condotti di espulsione dei fumi di combustione ad assicurare il massimo delle prestazioni all’impianto, così da non farlo risultare “inutile come un camino d’estate” (Francesco Milizia, Principj di Architettura Civile, 1785) Comignoli Tudor in mattoni pieni faccia a vista (da Campbell J. W. P., Pryce W., Il mattone e la sua storia, Bolis, Azzano San Paolo, Bergamo, 2003). L a genesi tecnica del camino risiede nell’esigenza pratica di mantenere all’esterno dell’edificio i fumi della combustione favorendone la dispersione e rendendoli, quindi, innocui. In merito, è interessante rilevare la presenza di un chiaro rapporto tra necessità e significato, che spiega come un elemento apparentemente trascurabile giochi in realtà un ruolo prezioso di connotazione e denotazione di un’attività precisa. Nell’ultimo decennio, alcuni fattori contingenti hanno spinto ad approfondire la conoscenza delle caratteristiche tecniche e di funzionamento delle diverse alternative di canne fumarie presenti sul mercato e, conseguentemente, la scelta della soluzione più adatta alle specifiche esigenze dell’intervento. Fra questi fattori ha giocato un ruolo fondamentale la necessità di ridurre i consumi energetici, che ha indotto a mi- gliorare tutte le parti dell’impianto e dell’edificio con l’obiettivo di aumentarne l’efficienza. Anche l’esigenza sempre più pressante di ridurre le emissioni di sostanze inquinanti nell’ambiente e di innalzare il livello di sicurezza complessivo degli apparecchi termici costituisce un ulteriore aspetto che ha contribuito al miglioramento dell’informazione tecnica relativa ai moderni dispositivi di esplusione fumi. Purtroppo, nell’ultimo secolo, l’esasperata attenzione verso l’aspetto formale puro, a prescindere dal linguaggio proprio delle varie culture, ha finito col trascurare la funzione grammaticale di questi elementi, confinandoli spesso nel campo della più totale casualità. Non è raro, infatti, che la scelta di canne fumarie e camini avvenga a catalogo, sulla base di principi puramente tecnici, e la loro posizione sulla copertura e lungo i 50 CIL 114 prospetti risulti frutto del caso. In effetti, a condizionare queste scelte sono talvolta le difficoltà dei progettisti di fronte al rispetto di importanti, quanto rigorose, norme di sicurezza e controllo della qualità, difficilmente assecondabili con soluzioni non standardizzate. Eppure, anche se le canne fumarie sono elementi fondamentali per il completamento dell’impianto di riscaldamento, la loro fornitura e approntamento vengono fatti rientrare nei lavori edili piuttosto che, come sarebbe più logico, in quelli relativi all’impiantistica. Il panorama normativo relativo allo smaltimento degli aeriformi coinvolge, infatti, diverse problematiche, spaziando dal campo della prevenzione incendi a quello del controllo dell’inquinamento atmosferico, con precise prescrizioni anche rispetto all’igiene interna degli ambienti costruiti. 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 13 14 Terminologia. Legenda: 1. comignolo 2. apertura 3. lato di colmo 4. torrino 5. lato di gronda 6. camino 7. camera di raccolta degli incombusti 8. sportello di ispezione 9. canale di fumo 10. curva 11. cappa 12. camera di combustione 13. bocca 14. presa d’aria esterna Tipologie Al fine di distinguere tra categorie che comportano il rispetto di requisiti assai differenti, è opportuno definire le diverse tipologie di condotti di smaltimento dei fluidi aeriformi, ovvero: • condotti, quali le canne fumarie, atti all’allontanamento di prodotti della combustione, che sono da mettere principalmente in relazione con gli impianti termici o i caminetti. Essi appartengono alla categoria che impone il rispetto del più alto numero di requisiti, specialmente in relazione ai rischi di incendio e di inquinamento atmosferico; • condotti, quali le canne di esalazione, atti all’allontanamento di gas ed odori sgradevoli; • condotti, quali le canne di aerazione, utilizzati per l’aspirazione o l’emissione dell’aria semplice dagli ambienti interni. Tali condotti, così come anche le canne di esalazione, appartengono a categorie che implicano il rispetto di un numero minore di requisiti, correlati soprattutto al campo dell’igiene interna degli edifici. Dal punto dell’immissione dei fumi, la canna compie un percorso prevalentemente verticale che li accompagna attraverso le strutture e gli ambienti dell’edificio, fino al punto più alto di questo, disperdendoli nell’atmosfera in modo tale da impedirne qualsiasi rientro negli ambienti costruiti. Il principio fisico su cui si basa la possibilità di smaltire in questo modo i fumi è la rarefazione dell’aria dovuta al calore, che causa un moto ascensionale. In tale fenomeno giocano un ruolo assai importante la sezione del condotto, la sua altezza complessiva, la dimensione dell’apertura superiore e la temperatura dei fumi. Il tiraggio può essere naturale o meccanico. Il percorso delle canne fumarie comincia dal punto di immissione del prodotto combusto (solido o liquido) e termina con i comignoli in cima all’edificio. Da queste poche considerazioni appare evidente come sia necessario indirizzare la progettazione verso soluzioni che risolvano le problematiche relative a tali elementi fin dal primo momento ideativo, senza costringere a porre in essere rimedi costosi, difficili da realizzare e che portano a soluzioni architettoniche non volute(1). Per non fare attraversare le murature dalle canne fumarie è necessario portare queste ultime negli ambienti interni, in appositi cavedi, o all’esterno: la prima soluzione comporta la presenza di un ingombro non sempre compatibile con le diverse esigenze distributive, mentre la seconda soluzione condiziona pesantemente le scelte compositive e architettoniche. Lo stesso vale per la sistemazione planimetrica di un camino: una collocazione in prossimità della proiezione del colmo porta alla realizzazione di camini che sono parte integrante della copertura mentre, se la canna è posizionata in corrispondenza della linea di gronda, il camino diventa parte integrante del prospetto dell’edificio. 51 TECNOLOGIA Dimensionamento Per il corretto dimensionamento di una canna fumaria (sezione, forma, lunghezza, ecc.) occorre fare riferimento alle norme UNI 7129, UNI 9615, UNI 10640, UNI 10641 e alla L. 615/66. Per garantire il tiraggio naturale dei camini è necessario che sussista una precisa relazione tra la sezione utile e l’altezza. La soluzione che lega le caratteristiche geometriche è data dalla relazione riportata nella L. 615/66, ovvero: — S = K P/ √ h dove S = sezione del camino in cm2; K = coefficiente fisso, pari a 0,03 nel caso di combustibili solidi e pari a 0,024 nel caso di combustibili liquidi; P = potenza del focolare in kcal/h; h = altezza del camino espressa in m. Si tratta di una formula semplificata e approssimata che vale per camini con temperatura dei fumi di almeno 300°C. Il valore di S va poi corretto in funzione delle perdite di carico e dell'altitudine sul livello del mare (aumento della sezione pari al 10% ogni 500 m di altitudine rispetto al livello del mare). Si osserva comunque che maggiore è il valore di h, più piccola potrà essere la sezione del camino a parità di potenza P. La sezione minima da utilizzare è comunque di 220 cm2 e la forma preferibile è quella circolare. Mentre le sezioni quadrate e rettangolari sono ammesse, seppure con gli spigoli arrotondati ed un rapporto tra i lati inferiore a 1,5, la sezione triangolare è vietata, poiché la presenza di angoli acuti potrebbe causare il trattenimento di particelle solide e la successiva ostruzione. Solitamente le sezioni circolari hanno i seguenti diametri interni: • da 10,0 a 12,0 cm per piani di cottura a gas; • da 8,0 a 14,0 cm per impianti termici a gas con potenza inferiore a 35 kW; • da 14,0 a 25,0 cm per impianti a gas con potenza superiore a 35 kW; FULIGGINE Miscela nerastra di carbone, sostanze catramose e composti inorganici; si deposita nei condotti come residuo della combustione. Nel caso di alte temperature dei fumi, la fuliggine può incendiarsi portando anche alla rottura del condotto interno: per tale motivo è indispensabile l’impiego di prodotti che resistano agli sbalzi di temperatura e che impediscano la possibile propagazione di incendi. TIRAGGIO Movimento ascendente dell’aria e del fumo all’interno di un camino, tale da assicurare la presenza della quantità di ossigeno necessaria alla combustione. Un buon tiraggio dipende dalla morfologia del camino, dalla ventilazione del locale di installazione della caldaia, dal materiale e dalla sua capacità termica, dalla qualità dell’installazione, dalle condizioni atmosferiche, dall’altitudine, dal grado di pulizia, ecc. Un tiraggio non adeguato può favorire il ritorno dei fumi all’interno del fabbricato, compromettendo il funzionamento dell’impianto. Per scongiurare tale evento, le attuali caldaie sono dotate di sonda per la verifica dell’evacuazione dei fumi che, in presenza di un tiraggio insufficiente, blocca l’intero impianto. CONDENSA Acqua di condensazione che si forma per contrasto tra due temperature, una più fredda (solitamente esterna) ed una più calda (solitamente interna). In un camino correttamente coibentato la condensa risulta minima: la presenza di una condensa superficiale sul condotto può alterare nel tempo le caratteristiche coibenti dell’isolante. ACIDI Composti che, combinandosi con una base, formano un sale. Le canne devono garantire una perfetta impermeabilità e resistenza all’attacco degli acidi, al fine di eliminare il pericolo di una eventuale propagazione degli stessi all’esterno. • da 16,0 a 30,0 cm per impianti termici a combustione liquida con potenza superiore a 35 kW. L’altezza della canna da utilizzare nella formula citata deve essere diminuita di mezzo metro per ogni cambio di direzione o di sezione e di un metro per ogni metro di sviluppo con andamento suborizzontale. La combustione produce particelle solide, alcune delle quali, essendo leggere, salgono insieme ai fumi, mentre altre, più pesanti, precipitano verso il basso. È per questo motivo che risulta necessario prevedere alla base della canna una camera di raccolta munita di sportello per l’ispezione e di altezza pari ad un venticinquesimo circa di quella globale. Anche i condotti di collegamento del focolare alla canna fumaria devono rispettare precise prescrizioni. In particolare, è necessario che in uscita dall’apparecchio presentino un primo tratto verticale pari almeno a due volte il diametro, che non coprano distanze maggiori di 2,5 m e che la loro pendenza, nei tratti suborizzontali, non sia inferiore al 5%. Il comignolo, che rappresenta l’elemento terminale della canna fumaria, deve avere una apertura utile di superficie almeno pari al doppio di quella della canna stessa, ed espellere i fumi in modo da evitare il rischio di inquinamento dell’edificio cui appartiene e di quelli circostanti. A tale scopo è necessario che il comignolo sia conformato in modo tale da agevolare lo smaltimento dei fumi e che risulti più alto di almeno un metro rispetto al colmo del tetto od a qualsiasi altro ostacolo distante meno di 10,0 m. L’altezza delle parti di camino sporgenti dal tetto non può in ogni caso essere superiore a 5,0 m, in quanto misure maggiori potrebbero pregiudicare la statica, soprattutto in presenza di forte vento. Qualunque sia la tecnologia utilizzata, le canne devono essere realizzate in materiali impermeabili ai gas e resistenti al calore ed ai fumi. 52 CIL 114 In funzione di tutto ciò è chiaro come sia complicato rispondere alle caratteritiche ed ai requisiti, che le norme UNI elencano e quantificano in maniera assai accurata, senza utilizzare soluzioni almeno in parte standardizzate. La produzione edilizia si è adeguata a tale richiesta immettendo sul mercato manufatti semplici o compositi, in grado di rispettare quanto richiesto dalla normativa di riferimento nella maniera migliore. Prodotti tradizionali ed evoluti Per ottenere una canna fumaria che funzioni a regola d’arte, convogliando e disperdendo i fumi il più rapidamente possibile sopra la copertura, lontano dalla presenza umana, diventa pertanto fondamentale la scelta di prodotti specifici, caratterizzati dai requisiti previsti dalle norme, anche in base alla collaborazione tra progettista, costruttore, posatore e tecnico installatore. I criteri per scegliere una canna fumaria sono molteplici: il tipo di “macchina” (camino a legna, stufa a legna o a pallets, caldaia singola o collettiva, caldaia stagna o a condensa, caldaia a tiraggio naturale o forzato, ecc.), il tipo di combustibile (gpl, metano, ecc.), il tipo di intervento (ristrutturazione, nuova costruzione, ecc.). I condotti sono disponibili in diversi modelli e vengono costruiti con svariati materiali, così da garantire una completa efficienza e una lunga durata nel tempo. È il caso di elementi in acciaio inox, ghisa, conglomerati cementizi e laterizio refrattario: questi ultimi, dalla forma di semplici blocchi per murature ma con all’interno l’alloggiamento per le canne e l’intercapedine circostante, costituiscono una delle tipologie più impiegate. Uno dei prodotti recenti più interessanti è senz’altro rappresentato dalle canne fumarie in “argilla ceramica”. Per la loro produzione vengono impiegate solo argille selezionate, ricche di minerali selezionati, che conferiscono al prodotto finale caratteristiche e pro- Elementi per canne fumarie in argilla ceramica con incastro maschio-femmina (facilità di posa e garanzia di continuità), sezione interna circolare e sezione esterna quadrata, con intercapedine d’aria. Elementi speciali in laterizio per curve, con incastro del tipo maschio-femmina e parete doppia con intercapedine, che permettono deviazioni di 30° rispetto l’asse del camino. Elementi monoblocco in laterizio con incastro di tipo maschio-femmina e parete doppia con intercapedine, idonei per la realizzazione di condotti per l’evacuazione dei fumi. prietà esclusive. La cottura a oltre 1.000 °C rende adattate le canne fumarie a qualsiasi impiego civile. Per effetto delle proprietà termiche dell’argilla ceramica, facilmente riscaldabile, esse sono particolarmente indicate per assicurare un efficace tiraggio in fase di avvio dell’impianto, mentre le pareti lisce e le forme circolari, ovoidali o quadrate, favoriscono la rapida risalita dei fumi e riducono al minimo il rischio di condense. I moduli sono connessi tra loro in opera mediante giunti a bicchiere e vengono successivamente sigillati utilizzando mastici specifici che garantiscono la necessaria resistenza al calore e la tenuta ai gas. Assolutamente affidabili per quanto concerne la tenuta, non consentono il passaggio di esalazioni nocive attraverso le pareti e sono inattaccabili dagli acidi prodotti dalla combustione. Relativamente alla durata, occorre tener presente che l’introduzione di caldaie con emissioni di fumi a bassa temperatura e con notevoli quantità di condense acide ha reso particolarmente attaccabile il condotto fumario, pregiudicandone la durata nel tempo e rendendo necessaria una periodica manutenzione e sostituzione. Tale processo di corrosione non è assolutamente riscontrabile nelle canne fumarie in argilla ceramica che, per effetto della loro assoluta impermeabilità, garantiscono prestazioni praticamente inalterate nel tempo. ¶ Nota 1. Si ricorda che le competenze per la costruzione di un impianto fumario sono dell’impresa di costruzione ma la responsabilità del funzionamento dell’impianto di combustione è dell’installatore termoidraulico in possesso dei requisiti richiesti dalla L. 46/90. teria di sicurezza degli impianti”. D.M. 21.04.1993, “Approvazione e pubblicazione delle tabelle UNI-CIG, di cui alla legge 6 dicembre 1971, n. 1083, recante norme per la sicurezza dell'impiego del gas combustibile”. UNI 10389, giugno 1994, “Generatori di calore. Misurazione in opera del rendimento di combustione”. UNI 10435, giugno 1995, “Impianti di combustione alimentati a gas con bruciatori ad aria soffiata di portata termica nominale maggiore di 35 kW. Controllo e manutenzione”. UNI 10436, giugno 1996, “Caldaie a gas di portata termica nominale non maggiore di 35 kW. Controllo e manutenzione”. UNI 10640, 1997, “Canne fumarie collettive ramificate per apparecchi di tipo B a tiraggio naturale”. 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D.P.R. 21.12.1999, n. 551, “Regolamento recante modifiche al decreto del Presidente della Repubblica 26 agosto 1993, n. 412, in materia di progettazione, installazione, esercizio e manutenzione degli impianti termici degli edifici, ai fini del contenimento dei consumi di energia”. UNI 10845, febbraio 2000, “Sistemi per l'evacuazione dei prodotti della combustione asserviti ad apparecchi alimentati a gas. Criteri di verifica, risanamento e intubamento”. UNI 7129, dicembre 2001, “Impianti a gas per uso domestico alimentati da rete di distribuzione”. Bibliografia essenziale Dall’Ò G., Architettura e impianti, Città Studi Edizioni, Torino 1999. Donato F., “Il progetto del camino tra architettura e tecnologia”, Costruire in Laterizio, Faenza Editrice, n. 47 (settembre-ottobre 1995), pp. 372-377. Riferimenti normativi Legge 13.07.1966, n. 615, “Provvedimenti contro l'inquinamento atmosferico, limitatamente al settore degli impianti termici”. 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