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”.
UNI 10641, 1997, “Canne fumarie collettive e camini a tiraggio naturale per apparecchi di tipo C
con ventilatore nel circuito di combustione”.
UNI 10642, 1997, “Apparecchi a gas. Classificazione in funzione del metodo di prelievo dell'aria
comburente e di scarico dei prodotti della combustione”
UNI 10683, marzo 1998, “Generatori di calore a
legna. Requisiti di installazione”.
UNI 10738, maggio 1998, “Impianti alimentati a
gas combustibile per uso domestico preesistenti
alla data del 13/03/1990. Linee guida per la verifica delle caratteristiche funzionali”.
D.M. 26.11.1998, “Approvazione di tabelle UNICIG, di cui alla legge 6 dicembre 1971, n. 1083,
recante norma per la sicurezza dell'impiego del
gas combustibile. Approvazione con modifiche
della norma UNI-CIG 10738”.
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”.
D.P.R. 22.12.1970, n. 1391, “Regolamento per
l’esecuzione della legge 13 luglio 1966 n. 615,
recante provvedimenti contro l’inquinamento
atmosferico, limitatamente al settore degli impianti termici”.
Legge 06.12.1971, n. 1083, “Norme per la sicurezza dell'impiego del gas combustibile”.
Legge 05.03.1990, n. 46, “Norme per la sicurezza
degli impianti”.
D.P.R. 06.12.1991, n. 447, “Regolamento di attuazione della legge 5 marzo 1990, n. 46, in materia di sicurezza degli impianti”.
D.P.R. 26.08.1993, n. 412, “Regolamento recante
norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici
degli edifici ai fini del contenimento dei consumi
di energia, in attuazione dell’art. 4, comma 4,
della legge 9 gennaio 1991, n. 10”.
UNI 8364, febbraio 1984, “Impianti di riscaldamento. Controllo e manutenzione”.
Legge 05.03.1990, n. 46, “Norme per la sicurezza
degli impianti”.
UNI 9731, giugno 1990, “Camini. Classificazione
in base alla resistenza termica. Misure e prove”.
UNI 9615, dicembre 1990, “Calcolo delle dimensioni interne dei camini. Definizioni, procedimenti di calcolo fondamentali”.
D.P.R. 06.12.1991, n. 447, “Regolamento di attuazione della legge 5 marzo 1990, n. 46, in ma-
53
TECNOLOGIA