Gentili Signori - Ceramiche Castellamonte

Gentili Signori,
nel ringraziarVi per la preferenza accordataci,
con la presente vogliamo aiutarVi nella prima gestione della stufa che, come
sapete, si differenzia da una qualsiasi altra Stufa a legna ed ai camini in genere.
Per cui,se non avete esperienze precedenti o avete esperienze riferite a stufe
“normali” o a camini queste righe Vi saranno utili e di riferimento.
Le nostre Stufe, e più in generale “le stufe di castellamonte”sono stufe che
hanno nella loro caratteristica storica principale il funzionamento “a fiamma lenta”;
partendo infatti dal presupposto che la fiamma generi molto calore ,ma che questo si
disperda molto velocemente,ciò che si deve creare nel focolare della stufa è
un’abbondante brace che possa mantenersi accesa per lungo tempo e possa garantire alla
ceramica di rimanere in temperatura continuando a generare il ciclo convettivo che
caratterizza le nostre stufe . Nel focolare infatti si genererà un” letto”adatto ricevere
nuova legna , che andrà a rigenerare il letto di brace stessa. Non è quindi una stufa che
funzioni a fuoco vivo (è questo invece il caso dei camini),ma anzi una stufa che utilizza
la brace come principale fonte di alimentazione del riscaldamento.
Gli unici regolatori presenti sono le due valvole a rosetta poste sulle due portine
rispettivamente poste all’ingresso del focolare e a servizio del vano cenere, ed il loro scopo
è quello di aiutare il tiraggio naturale nel momento in cui sia necessario aumentare
l’ingresso d’aria (è il caso quindi del momento dell’accensione e della ri-alimentazione
della stufa o in caso di legna con percentuale d’acqua superiore al 18%),e di restare
chiuse in tutti gli altri casi.
Per quanto riguarda il dimensionamento della canna fumaria eventualmente da noi
indicato la formula che viene da noi utilizzata è la formula data dalla legge 615/66 alla
quale dobbiamo purtoppo attenerci.La suddetta formula infatti si applica a qualsiasi
tipologia di stufa o camino a legna; va da sé che se il stiamo parlando di un camino, si
una stufa a legna o di una cucina economica le cose cambiamo di molto. La nostra
richiesta ideale in gradi pascal è di 8/10.
Sappiamo quindi, che la depressione della canna fumaria la cui dimensione
abbiamo ricavato dalla formula della legge 615/66 è spesso eccedente la nostra richiesta
presunta,ma solitamente tale eccedenza si assesta con una maggiorazione del 10 %
circa; tale maggiorazione ritorna utile però nel caso in cui la casa nella quale la canna
viene inserita sia posta in una zona geografica che riceva correnti d’aria discendenti
(che sono sempre peggiorative del tiraggio ),ed allora il margine ci dà la ragionevole
sicurezza di un buon funzionamento ;
L’eccedenza di tiraggio del 10% circa, spesso si riesce a risolvere inserendo una
farfalla nel tubo in metallo,e soprattutto facendo in modo che la stufa abbia sempre a
disposizione cenere e brace in abbondanza.
C’è anche da dire che, prima che una stufa nuova (o una stufa completamente
ripulita a fine stagione)riesca a lavorare in maniera normale bisogna che possa crearsi le
condizioni favorevoli
e ciò comporta una decina di giorni di lavoro
continuativo,durante i quali si potrà progressivamente formare nel focolare il letto di
brace e cenere utile.
Per agevolare una conduzione ottimale è importante bruciare legna stagionata ma
non secchissima,in quanto per poter ardere in maniera ideale la legna deve ancora
contenere un 10/15% di acqua(altrimenti si genera un “effetto carta”),è meglio fare una
carica completa al massimo della capacità del focolare in modo da diminuire la presenza
-
-
di aria all’interno la quale , come si sa, agevola ulteriormente lo svilupparsi della
fiamma.
Ed ora passo dopo passo accendiamo la stufa:
valvole aperte degli sportelli( e nel caso di farfalla nel tubo completamente aperta
anche quella),
fascine o similari,piccoli quarti spaccati,un pezzo tipo mezzo ciocco,il tutto posto a
castelletto e fuoco dal basso.
Chiusura dello sportello del focolare.
La stufa si avvia (e probabilmente lo fa rombando…) dopo circa 6/10 minuti dai
fori posti nella parte superiore della corona convettiva incomincia l’emissione in
ambiente della prima aria riscaldata, e ,a questo punto, tutta la canna fumaria dovrebbe
essersi sufficientemente riscaldata così da permettere la riapertura dello sportello senza
sbuffi di fumo all’esterno.
Riapriamo lo sportello ed effettuiamo realmente la carica cercando di utilizzare il
maggior spazio disponibile
.Richiudiamo lo sportello , attendiamo altri 5/10 minuti e chiudiamo
completamente le valvole a rosetta ,e se presente la farfalla anche quella per il 60/70%.
(Il tempo di apertura delle valvole è utile ed indispensabile per permettere
all’acqua presente nella legna di evaporare - seppur “secca”… tenete presente che un
umidità solo del 13% presuppone che ogni kilogrammo di legna contenga 130 grammi
d’acqua! Ma di questo ne riparleremo più avanti….
Ora è da questo momento a quando la stufa sarà sul punto di spegnersi (perché il
solo momento opportuno per procedere nuovamente all’alimentazione è al limite dello
spegnimento anche se sarà ancora calda esternamente ) che si determina l’autonomia di
carica ,e se volete monitorizzare il Vostro intervallo, è questo il tempo che dovrete
considerare; attendete però che la stufa abbia potuto avere il tempo di crearsi il letto di
brace adatto,altrimenti non avrete un dato obiettivo.
Certamente, se aprirete la stufa (accesa) in un qualsiasi altro momento, probabilmente
sarete presi dalla tentazione di “mettere ancora un pezzo”; ovviamente non crea alcun
problema alla stufa ma Voi consumerete semplicemente “un pezzo in più”.
La massa di brace che si viene a creare dopo il primo e vero caricamento è tale
che, pur non avendo più la fisicità della legna inserita, permetterà una lenta
consumazione della legna stessa;il ciclo convettivo rimarrà attivo in quanto il metallo
dello scambiatore di calore riceverà comunque sufficiente temperatura per continuare a
riscaldare l’aria che gli circola all’interno e la ceramica refrattaria di cui è composta la
stufa essendosi scaldata permetterà sia di cedere calore all’esterno per irraggiamento e sia
di conservare internamente la temperatura adatta al compiersi del ciclo convettivo stesso.
In ultimo ribadiamo che anche la legna utilizzata concorre ad aumentare o
diminuire le autonomie di carico,legna troppo stagionata o troppo verde,legna dolce o
legna dura daranno nella stessa stufa e nelle stesse condizioni di utilizzo risultati fra
loro molto differenti.
Esiste comunque la possibilità che si verifichi un eccesso di tiraggio superiore a
quanto prima dichiarato, e questo avviene quando la posizione della casa e quindi del
torrino finale riceve l’agevolazione delle correnti d’aria con caratteristiche ascensionali
le quali migliorano sempre i tiraggi;in questi casi le soluzioni sono solo due : la prima,
non invasiva, consiste nel creare un “peggioramento” del tiraggio allontanando la stufa
dall’imbocco della canna fumaria,interponendo tratti sub-orizzontali ,infatti si va a
compensare l’altezza e la sezione diminuendo di conseguenza la depressione della
2
canna stessa ,vale a dire il tiraggio,la seconda consiste nell’ inserire un tubo di diametro
minore all’interno del condotto fumario. Concludendo,ora avete tutte le informazioni
necessarie alla prima di una lunga serie di accensioni e presto potrete godere del calore
unico che solo una Stufa in ceramica di Castellamonte da secoli sa offrire …………
Gli argomenti trattati di seguito:
Montare la Vostra Stufa
-
Nomenclatura - Accensione-
Conduzione- Scaricamento cenere- Pulizia del focolarePulizia del tubo- Pulizia della canna fumaria- Pulizia esterna –
Manutenzione – Nozioni di Fumisteria- Che legna usare?
-
Nomenclatura
A r i a P r i m a r i a : aria di regolazione in relazione con il tiraggio della
canna fumaria
A r i a S e c o n d a r i a : aria di regolazione della combustione
B a s e : elemento in ceramica che ospita il focolare
B o c c h e t t e : aperture poste nella stufa atte ad agevolare la fuoriuscita
dell’aria calda
C e n e r a r i o : zona di recupero delle ceneri prodotte dalla combustione
Ciclo
Convettivo
: movimento
dell’aria
che
permette
il
riscaldamento dell’ambiente tramite la circolazione attraverso la stufa dell’aria
ambiente che compie un movimento dal basso verso l’alto
C o p e r c h i o : elemento in ceramica terminale,solitamente posto a finitura
sopra la corona convettiva, è l’elemento mobile della stufa ,prestare molta
attenzione alla centratura del tubo metallico ogni volta che si effettui la pulizia e/o
la sostituzione dello stesso oppure quando la stufa rimanga inattiva per lunghi
periodi (ad esempio l’intervallo stagionale)
Corona
Convettiva
: elemento
in
ceramica
solitamente
terminale provvisto di fori per la fuoriuscita dell’aria riscaldata
F e r m o p o r t a : blocco della portina che ne evita la corsa libera con il
rischio di rotture della parte ceramica della stufa
3
Focolare :
camera interna nella quale si compie la combustione. Ha
la doppia sicurezza delle pareti in agglomerato refrattario con protezione eterna
accidiosa .Le pareti interne hanno almeno 3 giunti per facilitare le esigenze di
dilatazione durante la combustione:Queste diventano visibili dopo alcune
settimane di lavoro della stufa ma non sono crepe né difetti del focolare e non ne
pregiudicano il funzionamento.
G i r o f u m i : altrimenti detto “scambiatore di calore”,elemento metallico che
convoglia i fumi della combustione e che ne recupera parte del calore
trasmettendolo all’aria presente nella stufa che in questo modo si riscalda. E’ il
cuore della vostra stufa e non necessita pulizia stagionale. Rimuoverlo
inopportunatamente potrebbe causare lo spostamento del tubo in metallo e la
conseguente rottura dello stesso. DEVE ospitare esclusivamente il fumo prodotto
dalla combustione,un tiraggio eccessivo, cattive combustioni , eccesso d’acqua
nella legna ne provocano un precoce logoramento e la conseguente necessità di
sostituzione,altrimenti necessaria dopo circa 15 stagioni.
I n t e r m e d i o : elemento centrale in ceramica che si pone fra la base e il
coperchio
Refrattario :
proprietà di un materiale di
resistere alle sollecitazioni
termiche
Appunti & Note….
4
ISTRUZIONI PER IL MONTAGGIO :
1 ) posizionare la base con il focolare nel luogo prescelto
2 ) regolare
i
piedi
fino
a
determinare
il
piano
in
bolla
rispetto
al
pavimento3
3 ) posizionare una minima parte della pasta legante da noi fornita e
quindi
collocare
l'elemento
successivo
(idem
per
tutti
gli
elementi
intermedi)4
4 ) collocare il girofumi nella sede predisposta verificare che sia
perfettamente centrato (in caso contrario si andrà a predisporre la rottura del
coperchio)5
5 ) sigillare internamente con la pasta legante da noi fornita la sede di
appoggio del girofumi (passando dal focolare)6
6 ) posizionare la corona convettiva
secondo lo stesso procedimento al punto 3 7 ) posizionare il coperchio finale
evitando
assolutamente
di sigillarlo
alla
corona
convettiva(non solo
lo
condannereste a rompersi,ma oltretutto sarebbe impossibile ispezionare la parte
interna della stufa.8
8 ) effettuare il collegamento della stufa alla canna fumaria; Se
avete il tubo in ceramica sigillatelo secondo le istruzioni al punto 3 posizionate i tubi
di raccordo metallico in maniera da avere sempre una pendenza ascendente nei
confronti della imboccatura a muro.
Fate attenzione a non sforzare la posizione in maniera da non fare leva sul girofumi
,il quale potrebbe spostarsi dalla posizione n cui l’avete collocato in quanto
provocherebbe la sicura rottura
del
coperchio.
Ora
potete
effettuare la prima accensione !
Le prime volte affinché la pasta
legante si essicchi lentamente vi
consigliamo
di
procedere
queste
istruzioni
con
minime cariche di legna . Seguendo
perfettamente
in
sarete
grado
di
provvedere voi stessi alla perfetta
messa in opera della vostra stufa .
5
CONSIGLI PER L’USO :
L’utilizzo di una Stufa comporta inevitabilmente alcuni accorgimenti e alcune
operazioni specifiche ogniqualvolta la si utilizzi,la si ricarichi,la si accenda o la si
pulisca.
Sono regole semplici e per niente faticose,ma che se applicate Vi daranno maggior
soddisfazione, manterranno sempre la Vostra Stufa in perfetta efficienza e Vi
permetteranno di godere appieno del meraviglioso calore che solo una Stufa in
ceramica può offrire.
Di seguito percorreremo quindi tutte le fasi di un corretto utilizzo della Stufa:
Accensione
Si può procedere all’accensione della Stufa sia nel metodo classico e sia
avvalendosi di accenditori comunemente in commercio,comunque sia riportiamo qui
le operazioni necessarie
1) Aprire lo sportello del focolare e
la valvola di regola zione dell’aria
secondaria posta sullo stesso.
2)aprire completamente anche la valvola dell’aria primaria presente sullo
sportello del cenerario,o, più semplicemente aprire la portina del vano
cenerario (queste operazioni serviranno a facilitare il tiraggio fino a
che la canna fumaria non si sarà riscaldata)
3)spostare eventuali residui della precedente combustione dalla griglia in ghisa
4)posizionare qualche pezzo di carta accartocciata e adagiarci sopra rametti
secchi , piccoli pezzi spaccati a listarelle e un paio di pezzi leggermente più grandi
5)dare avvio all’accensione e chiudere lo sportello del vano focolare
6) attendere pazientemente almeno 5/8 minuti prima di verificare lo stato
dell’accensione; (aprendo lo sportello prima di questo tempo,provocherete un
fastidioso sbuffo di fumo nell’ambiente! non essendo la canna fumaria ancora
abbastanza calda)
7)verificate lo stato della combustione,se il fuoco è ben avviato procedete ad
aggiungere una piccola quantità di legna di dimensioni maggiori,badando di non
soffocare eccessivamente la fiamma; altrimenti aggiungete solamente altri piccoli
pezzi per invogliare la combustione
6
8)quando la combustione è ben avviata e comincia a crearsi un fondo di brace
riempite abbondantemente il focolare,chiudete la porta e lasciate per 8/12
minuti che la combustione si alzi;in questo lasso di tempo oltre all’eliminazione
degli idrocarburi (che sono i responsabili delle combustioni con immissioni nocive in
atmosfera) si permette l’immediata evaporazione dell’acqua ancora presente nella
legna.
-NB:anche la legna ben essiccata contiene ancora il 13/18 % di acqua :
vale a dire che ogni kilogrammo di legna contiene nella migliore delle
ipotesi di stagionatura 1,3 /1,8 ettogrammi di acqua l’equivalente
quindi di un bicchiere da tavola!! Se non completamente eliminata
provoca facilmente episodi di condensa oltre a non permettere una
buona combustione-).
9) trascorso il tempo necessario chiudete entrambi i regolatori dell’aria(e la
portina del cenerario se l’avevate aperta),la combustione si assesterà e
trascorreranno alcune ore prima che sia necessario rialimentare la stufa.
C o m e f a r e a c a p i r e s e l a c o m b u s t i o n e è o t t i m a l e ? osservate la
legna che sta ardendo... in una buona combustione il ciocco di legna è
completamente infuocato,con colorazioni che vanno dal rosso scuro al bianco e
con un lieve strato di cenere finissima che lo ricopre,inoltre si consuma con
uniformità e sempre perifericamente . Il residuo di cenere che si otterrà sarà
impalpabile e di volume molto contenuto. Un ciocco di legna acceso solamente nella
parte centrale e che mantiene integrità agli estremi non ha eliminato l’acqua
presente al suo interno e ciò ne comporta la cattiva combustione.
C o n d u z i o n e :Tenete presente che la Stufa non riceve maggiori
benefici se continuamente alimentata;trascorso il momento iniziale di alta
combustione , questa ultima si assesterà continuando a bruciare completamente la
legna ed il riscaldamento continuerà anche se nel vano focolare non sarà rimasto
altro che un’abbondante brace incandescente;per non consentire alla stufa di
spegnersi però,sarà necessaria rialimentarla. I tempi di rialimentazione sono molto
influenzati sia dal tipo di legna che si sta utilizzando che dalla forza che produce la
depressione della canna fumaria nel vano del focolare. Canne fumarie troppo
potenti e legname dolce possono accorciare notevolmente i tempi d’ autonomia
della stufa,oltre a generare un eccessivo maggior consumo di combustibile ed una
precoce usura dei componenti interni, posti a continue maggiori sollecitazioni.Oltre
ai moderatori di tiraggio (farfalle) che si possono inserire nei raccordi di tubo
metallici e utili quando la potenza della canna fumaria non supera del 20%la
richiesta, esistono in commercio numerose soluzioni per ridurre i condotti fumari
senza dover intervenire sulla struttura della casa.Quando
sia
ora
di
7
rialimentare la stufa aprite nuovamente entrambi i regolatori e lasciate
che per qualche minuto la canna fumaria liberi il proprio con dotto da
ogni residuo di fumo “ ra llentato “inserite quindi la legna, chiudete la porta
del focolare e attendete nuovamente per 8/12 minuti che la combustione si alzi così
da eliminare acqua e idrocarburi,(ricordate di effettuare sempre questa
operazione indispensabile per un corretto funzionamento della stufa)quindi
chiudete i regolatori secondo le Vostre necessità
-N.B.
l’apertu ra
dei
regolato ri
del l’aria
prima
della
ricarica
è
un’operazione indispensabile in quanto i fumi meno caldi e quindi meno
rarefatti impedirebbero la libera evacuazione dei gas generati dalla nuova
combustione i quali potrebbero infiammarsi nel tratto di collegamento con la canna
fumaria e quindi soprattutto nei casi di stufe con tubo in ceramica,provocare
l’espulsione del tappo di ispezione della scatola fumi,con conseguente fuoriuscita
“a pioggia” della fuliggine presente nel tubo . I tubi in metallo possono deformarsi,
spostarsi dalla loro sede,permettere fuoriuscite dalle giunzioni non più allineate
compromettendo comunque la normale evacuazione dei fumi
Scaricamento cenere
Il cassettino della cenere va svuotato periodicamente e solamente quando il volume
dei residui è tale da rendere necessaria l’operazione.
Avere sempre il cassettino della cenere sgombro crea una maggior ossigenazione
dal basso verso l’alto del focolare con conseguente accelerazione
combustione.
della
La cenere prodotta è un ottimo fertilizzante per tutte le acidofile ed un ottimo
disinfestante per proteggere orti e giardini dall’azione distruttiva delle lumache.
Pulizia del focolare
Effettuate una pulizia totale del focolare solamente a fine stagione; come fin qui
detto la combustione delle nostre stufe trova maggior vantaggio se può utilizzare
un letto di brace e cenere.Solamente ricaricando la stufa(se la stufa viene
condotta a fuoco continuo) ,o al momento dell’ accensione fate in modo che la
cenere completamente combusta possa ricadere nel cassettino sottostante
liberando così la griglia in ghisa posta sul fondo del focolare.E’ assolutamente
sconsigliabile effettuare pulizie giornaliere della camera di combustione (come
invece si è soliti fare prima dell’accensione di un camino),oltre a creare una maggior
quantità di ossigeno nel focolare con conseguente rapidità di combustione,si
concorre alla maggiore usura del focolare e dei girofumi.
Pulizia dei tubi
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La pulizia dei tubi di collegamento alla canna fumaria avviene in maniera
direttamente proporzionale sia dell’utilizzo della stufa stessa che della qualità della
legna in uso. Legnami resinosi lasciano residui abbondanti,mentre legna a fibra
dura( faggio, frassino,carpino...) hanno una produzione di fuliggine limitata. Se
possedete una stufa corredata del tubo in ceramica potete monitorare la necessità
di pulizia semplicemente ispezionandolo attraverso l’apposita apertura sigillata dal
tappo metallico presente sulla scatola terminale.
Altrimenti sarà opportuno prevedere di smontare il tubo in metallo almeno una
volta l’anno,dopo sarà la vostra esperienza in base al tipo di legname che avete
utilizzato a suggerirvi il miglior comportamento in merito.
Fate molta attenzione nel riposizionare i tubi,facendo attenzione che siano
perfettamente centrati rispetto l’apertura del coperchio,al fine di evitare la rottura
di quest’ultimo una volta ricominciata la stagione ed onde evitare fuoriuscite di
fumo.
Pulizia della canna fumaria
Come per i tubi interni anche per la canna fumaria vale il discorso della proporzione
in relazione all’uso. Affidatevi sempre a mani esperte per la pulizia della vostra
canna fumaria;i professionisti del settore oramai sono facilmente reperibili e
modernamente attrezzati! Oltre ad evitarvi disagi di varia natura,(dalla fuliggine in
casa ai coppi rotti sul tetto),sono in grado di effettuare videoispezioni,risanamenti
ed offrire tutti i consigli necessari al mantenimento efficiente della vostra canna
fumaria.
Pulizia esterna
Usate uno straccio umido con detergenti comunemente adatti alle superfici
ceramiche senza alcun problema.E’ preferibile la pulizia quando la stufa non è
calda soprattutto per le stufe a colori chiari,in quanto la cavillatura tipica della
nostra ceramica dilatandosi durante il riscaldamento permette all’acqua ad alla
polvere umida di penetrare nel “ cavillo” rendendolo quindi più evidente.
Manutenzione
Non occorre effettuare manutenzione di pulizia interna dei girofumi essendo
tutte le nostre stufe provviste di un accorgimento che permette lo scarico della
fuliggine e dei residui impalpabili di cenere contestualmente all’utilizzo della stufa
stessa. Anzi ,Vi sconsigliamo vivamente di spostare il girofumi se non indispensabile,
in quanto se non fosse rimesso in posizione corretta potrebbe causare la rottura
9
del tappo in ceramica superiore disassando il tubo di connessione per il raccordo
alla canna fumaria. Non vi allarmate se dopo qualche tempo che utilizzate la stufa
vedrete comparire delle apparenti crepe all’interno del focolare,esse evidenziano
esclusivamente il posizionamento dei giunti di dilatazione presenti nel focolare
stesso. Solitamente la vita media di un focolare non sottoposto a particolari
sollecitazioni a causa di tiraggi troppo forti è di 20 anni. Se, invece, siete
consapevoli che la vostra conduzione della combustione non sia delle più moderate
, probabilmente una verifica a tempi intermedi sarebbe consigliabile.
Lo stesso consiglio vale anche per i particolari metallici i quali risentono anche
maggiormente di sollecitazioni ad opera della fiamma libera e della legna molto
resinosa.
Attenzione !!!
La stufa non può e non deve essere utilizzata
come un inceneritore domestico.
Evitate quindi ogni tipo di combustibile diverso
dalla legna da ardere o dai tronchetti presenti in
commercio. Non bruciate legni trattati con
lacche, vernici,legni impiallacciati contenenti
colle di nessun tipo,legni con laminati
plastici,carte patinate, carte e cartoni
plastificati. Oltre a creare fumi tossici per
l’ambiente danneggereste la stufa e la canna
fumaria con un uso improprio..
10
Se avete la necessità di realizzare una canna fumaria nuova o apportare modifiche a quella
esistente rivolgetevi preferibilmente ad un professionista del settore,più precisamente un
Fumista. La norma di riferimento alla quale attenersi è la UNI 10683.
Parliamo di …..
Come funziona una canna fumaria
Fonte Alfredo Neri.com
Teoria del camino
Il funzionamento di un camino si basa sul principio dei vasi comunicanti, che prevede
che un fluido contenuto in due o più vasi, comunicanti tra loro, tenda ad assumere e
conservare lo stesso livello, posto che abbia la stessa densità, in ogni vaso. E’, in effetti,
un’applicazione del principio di gravità.
Anche l’aria è un fluido, che possiede una massa, e quindi un peso. Come per tutti i gas, il
peso dell’aria è funzione della sua densità; cioè della quantità di materia per unità di
volume. In altre parole: più un gas è "rarefatto", minore sarà la sua quantità per unità di
volume (poniamo: un metro cubo), minore sarà la sua densità, minore sarà il peso di quel
metro cubo. Consideriamo infine che la densità di un fluido è anche funzione della sua
temperatura: tanto maggiore la temperatura, tanto minore la densità.
A
B
Osservando il disegno a sinistra, s’immaginino due camini, "A" e
"B", d’identica altezza, posti in comunicazione tra di loro, alla
base, da un tratto orizzontale, munito al centro di una saracinesca
che li separi. Alla temperatura ambiente, le due colonne d’aria
contenute nei camini, avranno la stessa densità, e quindi lo stesso
peso: saranno perciò in equilibrio statico. Se però provvediamo,
alla base della colonna A, a fornire calore, la temperatura della
colonna d’aria contenuta in A comincerà a salire. L’aumento della
temperatura, accelerando il moto delle molecole del gas,
provocherà una sua espansione; una parte dei gas sarà espulsa
dalla sommità del camino, mentre la parte restante all’interno
diminuirà la sua densità, e di conseguenza diventerà più leggera.
A questo punto, aprendo la saracinesca e mettendo in
comunicazione le due colonne, rompiamo l’equilibrio statico tra di
loro. L’aria contenuta nella colonna A, meno densa, e quindi più
leggera, tenderà ad essere espulsa dalla sommità del camino
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dall’aria contenuta nella colonna B, che, essendo più fredda, e
quindi più densa e più pesante, per gravità tenderà a prenderne il
posto, per ristabilire l’equilibrio. A contatto con la fonte di calore,
però, l’aria fredda proveniente dalla colonna B aumenterà di
temperatura, e divenuta anch’essa più leggera, verrà spinta verso
l’alto dalla sempre nuova aria che sopraggiunge: l’unione delle
due colonne più il calore continuo, determinano il funzionamento
continuo del sistema.
Il camino in pratica
Adattiamo adesso questo modello teorico alla realtà. La colonna "A" è
il nostro camino; la stufa è la fonte di calore, munita di una
saracinesca che è la presa d’aria, mentre la colonna "B" è costituita
semplicemente dall’aria esterna: il principio dei vasi comunicanti vale
qualunque sia la loro sezione; possiamo dunque prendere in
considerazione un "vaso" avente per base anche l’intera superficie
terrestre, ed un’altezza pari a quella del nostro camino. Gli strati di
aria atmosferica posti oltre lo sbocco del camino possono essere
ignorati, poiché esercitano un’identica pressione su entrambi i vasi.
Quando accendiamo la stufa, i fumi caldi prodotti dalla
combustione si espandono in virtù della loro alta temperatura, il
volume di gas contenuto nel camino diminuisce di densità, e l’aria
esterna più pesante tende a prenderne il posto, passando
attraverso la stufa. In questo modo viene anche fornito ossigeno
alla combustione, che può proseguire finché non esaurisce il
combustibile. Continuando a fornire combustibile, si può far
proseguire indefinitamente il processo.
Una cosa che bisogna tenere presente in questo schema, è che le differenze di pressione in
gioco sono minime: un camino si considera in buon "tiraggio" quando la differenza tra la
pressione atmosferica esterna e la minore pressione interna (o, come comunemente si dice,
la depressione ) è compresa tra i 10 ed i 20 Pascal, cioè tra 0,1 e 0,2 millibar, in altre parole
ancora, tra 1 e 2 decimillesimi della normale pressione atmosferica! L’equilibrio di
funzionamento di un camino è dunque delicato, ed è influenzato da molteplici fattori che
rendono ragione dello "strano" comportamento dei camini.
L’aria calda contenuta nel camino si muove lentamente, ad una velocità di pochi metri al
secondo (per lo più 1, 5-2 ms), sospinta dall’aria esterna, la cui pressione deve vincerne
l’inerzia. Pareti rugose che provocano attrito, strozzature che creano turbolenze, improvvisi
cambiamenti di direzione, come curve secche, costituiscono gravi ostacoli al movimento
dei fumi.
12
I camini sembrano soffrire delle condizioni atmosferiche perché i cambiamenti
meteorologici sono sempre accompagnati da variazioni di pressione atmosferica: nelle
belle giornate, l’alta pressione atmosferica favorisce il funzionamento del camino; nelle
giornate piovose, invece, la bassa pressione atmosferica ne rende il compito più faticoso.
Le giornate fredde, aumentando la differenza di temperatura tra i fumi interni al camino e
l’aria esterna, favoriscono il tiraggio; le giornate calde lo rendono più difficile.
Aumentare l’altezza del camino rende più facile il "tiraggio", perché in questo modo si
induce un uguale innalzamento della colonna d’aria esterna, che così diventa in totale più
pesante: se la differenza iniziale di pressione tra le due colonne è troppo bassa, per ogni
frazione di altezza aggiunta, si aggiunge una frazione di differenza di peso in più, finché la
somma di queste frazioni crea una differenza di pressione totale sufficiente a mettere in
movimento la colonna d’aria più leggera.
Una canna fumaria con molte curve e tratti orizzontali o inclinati, aumenta la propria
lunghezza senza aumentare la propria altezza: ne consegue che la quantità di aria in essa
contenuta, anche se più leggera dell’aria esterna, può avere un peso complessivo eccedente
la capacità di spinta della corrispondente colonna d’aria esterna. Per questo le curve ed i
tratti orizzontali, se indispensabili, vanno compensati con un prolungamento del tratto
verticale del camino.
Un impianto posto al livello del mare avrà in generale bisogno di una canna fumaria più
corta di un impianto posto in alta montagna, perché con l’altitudine la pressione
atmosferica diminuisce.
GAS
Formula
chimica
Densità
3
Kg/m
Densità
all’aria
Aria
Idrogeno
Ossido di carbonio
Anidride carbonica
Ossigeno
Anidride solforosa
Azoto
H2
CO
CO 2
O2
SO 2
N2
1.293
0,090
1,250
1,977
1,429
2,926
1,251
1,000
0,070
0,967
1,529
1,105
2,264
0,967
relativa
Qualche approfondimento
Determinare
il
tiraggio
naturale
(Pressione
statica
del
camino)
Da quanto è stato sopra esposto, dovrebbe essere chiaro che il 'tiraggio' naturale è
funzione sopratutto dell'altezza della canna fumaria e della differenza di temperatura tra i
fumi all'interno della canna fumaria e l'aria ambiente. Meglio ancora, della differenza di
densità tra i fumi di combustione all'interno del camino e l'aria esterna. In effetti, più i fumi
sono caldi, meno sono densi, più sono leggeri, più facilmente l'aria esterna tenderà ad
espellerli
dal
camino.
La densità dei fumi è normalmente valutata come massa, espressa in chilogrammi, per
unità
di
volume,
espressa
in
metri
cubi,
cioè
Kg/m3.
La prima cosa da fare, dunque, è cercare di quantificare questa differenza di densità.
Una formula normalmente usata per stabilire la densità dei fumi può essere espressa
così:
13
dove dfumi è la densità dei fumi cercata, d0 è la densità dei fumi a 0°C, 273 è la trasposizione
in gradi kelvin (assoluti) del valore 0°C, T è la temperatura media dei fumi di combustione.
Dato l'enorme eccesso d'aria necessario per bruciare completamente la legna, possiamo
considerare, con ragionevole approssimazione, la densità dei fumi come pari a quella
dell'aria, e cioè circa 1,3 kg/m3 (a 0°C ed al livello del mare) e porre la temperatura dei
fumi di combustione, mettiamo, a 300 °C. La formula, allora, diventa:
cioè 0,62 kg/m3 circa, che è la densità media dei fumi di combustione della legna a 300°C
di temperatura.
A questo punto, per calcolare la pressione statica del camino, ovvero il tiraggio naturale,
possiamo
applicare
la
formula
seguente:
dove Ph è la pressione statica ricercata, espressa in Pascal, H è l'altezza del camino espressa
in metri, g è l'accelerazione di gravità, pari a 9,8 m/s , ( in effetti, è la forza di gravità il
motore del sistema), da è la densità dell'aria ambiente (pari a circa 1,2 Kg/m3 a 20°C e al
livello del mare) e dt è la densità dei fumi alla temperatura data (300°C), entrambe espresse
in
kg/m3
.
Poniamo che il nostro camino abbia un altezza di 10 m. Sostituendo nella formula, si
avrà:
2
cioè
cioè ancora: Ph = 56,84 pascal.
Se, a parità d’altezza di canna fumaria, la temperatura dei fumi di combustione fosse,
poniamo, 200°C, il tiraggio naturale corrisponderebbe a 44,1 pascal, mentre per una
temperatura dei fumi di 400°C, si avrebbe una depressione teorica di circa 66 pascal.
D'altra parte, considerando la temperatura di 300°C, se il nostro camino fosse alto solo 5
m, invece di una depressione di 52,92 pascal, ne otterremmo una di 28,42 pascal, in pratica
la metà, mentre con un camino alto 15 m, avremmo una depressione teorica, sempre a
300°C,
di
ben
85,26
pascal.
Si consideri ancora che, se il nostro camino fosse posto ad 800 metri di altitudine, la
pressione dell'aria esterna, sempre a 0°C, sarebbe di circa 1,124 Kg/m3 , e quindi lo stesso
camino di 10 metri di altezza, alla stessa temperatura di 300°C, produrrebbe una
depressione
di
49,39
pascal.
Tanto per finire di complicare le cose, ricordiamo che la densità dell'aria varia, oltre che
14
in funzione dell'altitudine, anche in funzione della temperatura (temperatura più fredda
significa aria più densa e viceversa) e delle condizioni atmosferiche: le variazioni
meteorologiche possono portare a variazioni della pressione atmosferica anche di 50/60
pascal.
E' dunque evidente quanto la temperatura dei fumi e l'altezza della canna fumaria siano
importanti per avere un buon tiraggio. Tuttavia bisogna tener presente che maggiore è la
temperatura dei fumi di combustione, minore è in realtà l'efficienza della stufa, o del
generatore di calore in genere. In altre parole, più caldi sono i fumi, meno calore resta a
disposizione per il riscaldamento degli ambienti. Con una stufa a legna, non si dovrebbero
superare i 180/200°C di temperatura dei fumi, per avere un riscaldamento ragionevolmente
efficiente. Con una temperatura media dei fumi di 200°C, ed un camino alto 5 m, avremmo
a disposizione una depressione di circa 20 pascal che, considerando che la maggior parte
delle applicazioni richiede una depressione minima di 8/10 pascal per funzionare
correttamente, non sembrano pochi. Ma alla depressione teorica vanno sottratte le
inevitabili perdite di carico dell'impianto, ovvero la somma delle resistenze che il
generatore di calore e la canna fumaria oppongono al libero scorrimento dei fumi.
Di questo parliamo nel prossimo paragrafo.
Determinare le perdite di carico.
Un fluido che scorra all'interno di un tubo incontra una serie di resistenze che tendono a
rallentarne corsa, assorbendo, per così dire, lungo il percorso sino al comignolo, l'energia
impressa ai fumi dal tiraggio naturale alla base del camino.
Il calcolo delle perdite di carico di un fluido che scorra all'interno di un condotto è uno
dei calcoli più complessi e difficili della fisica tecnica ( la Norma UNI 9615, che regola il
dimensionamento delle canne fumarie, richiede la rilevazione di 23 diversi parametri
combinandoli in circa 80 passaggi matematici) e la sua illustrazione completa è qui
evidentemente impossibile. Ci limitiamo perciò a fornire qualche indicazione generale,
utile ad individuare i problemi principali del "funzionamento" delle canne fumarie.
Fra le cause principali della perdita di carico dei fumi, possiamo elencare le seguenti:
Perdite di carico per dispersione termica
Anche la canna fumaria meglio coibentata disperde una certa quantità di calore
attraverso le sue pareti. La dispersione termica raffredda i fumi, rendendoli più densi e
quindi più pesanti.
Tale trasmissione di calore dipende principalmente:
- dalla resistenza termica del materiale che costituisce le pareti. Evidentemente, maggiore è
l'isolamento termico delle pareti della canna fumaria, minore ne è la dispersione termica.
Per questo le canne fumarie devono sempre essere coibentate, specie se poste in esterno.
- dal diametro e dalla lunghezza del camino. Tanto maggiore il diametro e la lunghezza del
camino, tanto maggiore è la superficie di scambio termico.
- dalla differenza di temperatura tra la parete interna e quella esterna. Tanto più fredda è la
temperatura esterna, tanto maggiore è lo scambio termico tra l'interno e l'esterno della
canna fumaria. Per questo le canne fumarie dovrebbero correre, per quanto possibile,
all'interno delle abitazioni, dove la 'temperatura esterna' è comunque più alta.
- dalla velocità dei fumi. Tanto maggiore è la velocità dei fumi, tanto meno tempo restano
all'interno della canna fumaria, tanto meno calore possono disperdere.
Appresso forniamo il valore di conducibilità termica di alcuni materiali utilizzati per la
costruzione di canne fumarie. Come si vede, le canne fumarie prefabbricate realizzate con
due sottili strati di acciaio intorno ad uno spessore fibra minerale costituiscono il miglior
compromesso tra resistenza termica e leggerezza.
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Valori di conducibilità termica e densità di alcuni materiali
Materiale
Temperatura Conducibilità Termica Densità
°C
(W/mk)
Kg/m3
Acciaio
15
7850
Refrattario
1
2000
Muratura con cls spruzzato 20
0,4--0,6
1290/1930
Muratura di mattoni pieni
0,35-0,52
1000
Fibra minerale
0,035
100
Le perdite di carico per dispersione termica possono essere valutate con una certa
precisione, conoscendo l' altezza, la sezione ed i materiali di cui è composta la canna
fumaria, oltre al valore della massa dei fumi, che ( insieme alla sezione della canna
fumaria) determina la velocità dei fumi stessi. Il calcolo è piuttosto complesso, ma si può
dire in generale che, se il camino è ben coibentato, la perdita di carico per dispersione
termica è abbastanza trascurabile, per lo meno per impianti domestici funzionanti a legna o
carbone, in cui l'altezza della canna fumaria raramente supera i 10/12 metri, al massimo.
Perdita di carico per attrito
Un fluido che scorre entro un tubo è rallentato dall'attrito prodotto dal contatto con le
pareti del tubo. L'attrito è direttamente proporzionale alla rugosità delle pareti ed alla
velocità dei fumi, oltre che dipendente dalla forma del tubo e dalla sua lunghezza.
Più specificamente:
- Tanto maggiore è la rugosità della pareti interne del condotto, tanto maggiore è l'attrito e
quindi la resistenza che si contrappone al flusso dei fumi. Questo è abbastanza intuitivo.
Far scivolare una mano su una lastra di vetro non è la stessa cosa che farla scivolare su un
foglio di carta vetrata.
- Tanto maggiore è la velocità dei fumi, tanto maggiore è l'attrito. Anche questo dovrebbe
essere evidente. Si può far scivolare lentamente una mano su un foglio di carta vetrata,
magari per saggiarne la rugosità, senza troppi danni; farla scorrere molto velocemente,
invece, può provocare seri danni: la rugosità più la velocità provocano un fortissimo attrito.
- Più irregolare è la sezione del condotto, maggiore è la perdita di carico. Questo è un po'
meno intuitivo, ma basti sapere che più irregolare è la sezione, più facilmente il moto del
fluido diventa turbolento, e che l'aumento di turbolenza aumenta notevolmente l'attrito.
- Più lungo è il tubo, maggiore è la perdita di carico per attrito. Qui vale la stessa
osservazione fatta per le perdite di carico dovute a dispersione termica: tanto più lungo il
condotto, tanto maggiore sarà la superficie di attrito.
Di seguito forniamo il valore di rugosità di alcuni materiali utilizzati per la realizzazione
di canne fumarie. Anche in questo caso, come si vede, l'acciaio è il materiale di gran lunga
più conveniente. Si tenga inoltre conto del fatto che i valori di rugosità riportati per i
materiali non in acciaio valgono nel caso di condotto realizzato a perfetta regola d'arte. Se
invece, come quasi sempre accade, la malta in eccedenza utilizzata per sigillare i vari
elementi delle canne in muratura forma delle incrostazioni all'interno della canna fumaria, i
valori di rugosità salgono in maniera catastrofica.
Rugosità media "r" della parete interna per alcuni materiali
Tipo di materiale
Tubo in acciaio
Conglomerato cementizio
Refrattario
Condotto in muratura
Rugosità
"r" in metri
0,0005
0,001
0,001
0,003
16
Le perdite di carico per attrito dipendono dalla natura del condotto e dalla velocità dei
fumi, sono perciò in genere chiamate perdite di carico distribuite, dato che il loro valore
complessivo dipende fondamentalmente dalla lunghezza del tubo, e distinte dalle perdite di
carico localizzate, di cui parliamo appresso.
Perdite di carico localizzate
Le perdite di carico localizzate (o concentrate) sono cadute di pressione dovute ad
ostacoli come curve, gomiti, valvole, diramazioni, restringimenti ( o allargamenti) della
sezione, etc. I valori del fattore di attrito per gli ostacoli più comuni può essere ricavato da
tabelle, di cui riportiamo appresso un esempio parziale.
Caso
Dati geometrici
Angolo γ in
10
30
45
60
90
R
:
Coefficiente
°
0,1
0,2
0,4
0,7
1,2
D Curva
0,5
0,75
1,0
1,5
2,0
a
90°
0,8
0,4
0,3
0,2
0,2
a:D
Numero dei segmenti
2
3
4
0,6
0,4
0,4
0,5
0,4
,04,
0,5
0,4
0,4
0,6
0,4
0,4
0,7
0,5
0,4
1,0
1,5
2,0
3,0
5,0
A1 : A2
0,33
0,25
0,15
0,4
0,6
0,8
A1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
:
A2
1,0
0,7
0,4
0,2
0,1
0
17
Angolo
30
45
60
γ
in
°
0,02
0,04
0,07
Il rapporto tra altezza e sezione della canna fumaria
Le perdite di carico per attrito, concentrate e distribuite, sono di gran lunga il fattore più
importante nel determinare la caduta di pressione (o meglio, nel nostro caso, di
depressione) in canna fumaria e vanno valutate con estrema attenzione per stabilire la
possibilità di un impianto di funzionare correttamente.
A questo proposito, vale la pena di spendere una parola sulla relazione tra la velocità dei
fumi e l'attrito conseguente in canna fumaria, che aiuterà a spiegare lo strano rapporto
esistente tra la sezione e l'altezza della canna fumaria.
Si sente spesso dire che, per migliorare il tiraggio di una canna fumaria, si può scegliere
se aumentarne l'altezza, ovvero il diametro. Entrambe le soluzioni possono essere utili, ma
per motivi diversi.
Vediamo di capirci.
Un principio di fisica tecnica che sarebbe troppo lungo spiegare qui, e che dovete
prendere per buono, stabilisce che la portata - cioè la quantità di fluido che scorre per
unità di tempo attraverso una qualunque sezione - di un condotto deve essere uguale al suo
ingresso (poniamo, la bocca del camino) ed alla sua uscita (poniamo, il comignolo). Se ne
deduce che, a parità di portata, aumentando la sezione del condotto, la velocità dei fumi
diminuisce, mentre restringendo la sezione del condotto, la velocità dei fumi aumenta.
Tanto per fare un esempio: ammettiamo di avere un condotto con una portata di 1000
mc/h., e di voler determinare la velocità dei fumi in m/s, cioè, in metri per secondo, in
dipendenza della sezione del condotto. Poiché in un ora ci sono 3600 secondi, la portata
per secondo sarà di circa 0.28 metri cubi, cioè 280.000 cm3. Immaginiamo di avere un
condotto circolare di 20 cm. di diametro . La sua sezione idraulica sarà di 314 cmq (Area
della sezione = r2π = 10 x 10 x 3.14 = 314).Se prendiamo in considerazione un tratto di
condotto lungo un metro, il volume di questo tratto sarà di 31400 cm3 (314 cm x 100 cm).
La velocità in m/s sarà dunque data da 280000/31400, vale a dire 8,9 ms circa.
Se ora aumentiamo la sezione del condotto sino a 30 cm, la sua sezione idraulica
diventerà di 706 cm2 (15 x 15 x 3.14); il volume del tratto lungo un metro sarà di 70600
cm3, e la velocità dei fumi sarà data da 280000/70600, cioè 3,96 ms circa. Come si vede, la
velocità è notevolmente diminuita.
Se invece restringiamo il condotto ad un diametro di 15 cm., la sua sezione idraulica
diventerà di 176 cm2 circa, il volume del tratto lungo un metro a 17600 cm3, e la velocità
dei fumi salirà a quasi 16 m/s!
A questo punto, introduciamo un altro enunciato che dovrete prendere per buono: le
perdite di carico per attrito in una canna fumaria sono direttamente proporzionali al
quadrato della velocità del fluido. In altre parole, dimezzando la velocità dei fumi, le
perdite
di
carico
dovute
ad
attrito
si
riducono
ad
un
quarto.
In sostanza, aumentando la sezione della canna fumaria, si diminuisce la velocità dei
fumi, e di conseguenza si diminuiscono notevolmente le perdite di carico dovute ad attrito.
In realtà, le perdite di carico sono inversamente proporzionali al quadrato del diametro
della canna fumaria.
18
Ecco, dunque, spiegato il rapporto tra altezza e sezione della canna fumaria: aumentando
l'altezza della canna fumaria, si aumenta la depressione statica, vale a dire il 'tiraggio',
mentre aumentando il diametro della sezione, si diminuiscono le perdite di carico, cioè gli
ostacoli posti al tiraggio stesso. L'aumento dell'altezza agisce sulla parte 'positiva' del
bilancio energetico, aumentando la 'spinta', l'aumento della sezione agisce sulla parte
'negativa', diminuendo gli ostacoli alla spinta.
Una canna fumaria molto alta genera una notevole depressione, che può essere
sufficiente a vincere la resistenza prodotta dall'attrito dei fumi in una sezione relativamente
stretta. Una canna fumaria sufficientemente larga può avere una perdita di carico
relativamente bassa, tale da essere compensata anche dal tiraggio prodotto una canna
fumaria non particolarmente alta.
Insomma, se non si può aumentare il tiraggio disponibile aumentando l'altezza della
canna fumaria sino a generare un valore di depressione in Pascal tale da superare quello
della somma delle perdite di carico, si può tentare di allargarne la sezione sino a portare la
somma delle perdite di carico ad un valore in Pascal inferiore a quello 'positivo' generato
dal motore statico del camino. Speriamo di essere stati chiari...
In generale, tanto più alta è una canna fumaria, tanto più stretta può essere la sua sezione,
tanto più bassa è la canna fumaria, tanto più larga deve essere la sua sezione.
Esistono quindi, per ogni impianto, una serie di 'coppie' altezza/sezione che possono
ugualmente soddisfarne le necessità. La scelta di una coppia rispetto ad un'altra dipende in
genere da motivi contingenti (problemi architettonici, economici, estetici, etc). Molti
produttori di stufe e camini, come di canne fumarie, forniscono delle tabelle predisposte a
seconda del tipo e della potenza dell'impianto. Naturalmente ci sono dei limiti a questa
serie di coppie. Oltre una certa altezza il restringimento della sezione non è più possibile,
perchè l'attrito e la dispersione termica sarebbero comunque eccessivi, così come non
avrebbe senso avere una canna fumaria bassissima e più larga della superficie del
bruciatore: tanto varrebbe accendere un fuoco all'aperto. Tuttavia, per la maggior parte
degli impianti domestici, in cui le canne fumarie hanno un’altezza variabile tra i 4/5 metri
ed i 10/12 metri, queste tabelle sono piuttosto affidabili.
"Il tiraggio disponibile"
Il tiraggio disponibile per far effettivamente funzionare l'impianto è dunque dato dalla
differenza tra la pressione statica per camino, o tiraggio naturale, e la somma delle
resistenze che l'impianto stesso oppone al moto dei fumi, o perdite di carico. Ci sono vari
modi per far sì che questa differenza sia e resti positiva. I fattori che incidono
maggiormente, abbiamo visto, sono l'altezza della canna fumaria e la temperatura dei fumi,
che aumentano il tiraggio naturale, e le resistenze di attrito, che rallentano la 'spinta' dei
fumi. Se il tiraggio è insufficiente, si può agire su ciascuno di questi fattori.
-Aumentare l'altezza della canna fumaria funziona, tuttavia può essere costoso, difficile, e
brutto esteticamente.
-Aumentare la temperatura di combustione è anche utile, tuttavia questo significa
consumare più combustibile e ridurre l'efficienza di riscaldamento.
La cosa più utile e migliore da fare è, dunque, ridurre al minimo le perdite di carico. Per
ottenere questo, bisogna avere una canna fumaria perfettamente coibentata, con la parete
interna liscia, possibilmente circolare, di sezione adeguata, ed il più possibile verticale,
senza curve, tratti orizzontali, strozzature o allargamenti, etc.
Massa dei fumi e tiraggio
Caminetti: grande massa di fumi, basso tiraggio
I caminetti aperti richiedono una canna fumaria piuttosto grande. Una grande quantità di
fumi è prodotta dalla rapidità della combustione, che assorbe anche un enorme ammontare
19
di aria ambiente, che, essendo 'fredda', abbassa la temperatura media dei gas, e quindi
riduce il tiraggio. Tuttavia, il sistema nel suo complesso non ha grandi perdite di carico, e
quindi non è necessario un tiraggio molto forte. L'ampiezza della canna fumaria riduce la
resistenza e consente di smaltire la grande massa di fumi anche con un basso tiraggio. I
fumi di combustione prodotti in un camino aperto salgono velocemente nel condotto perchè
c'è una grande massa di fumi, cioè una grande portata da smaltire, non perchè ci sia un
forte tiraggio.
Stufe: piccola massa di fumi, forte tiraggio.
Per le stufe il discorso è diverso. Ad esempio, la legna brucia più lentamente in una
stufa, producendo perciò una quantità di fumi minore per ogni unità di tempo. I fumi
appaiono più densi semplicemente perchè una stufa assorbe molta meno aria ambiente, e
quindi i fumi sono meno diluiti. Al contrario dei camini aperti, quindi, le stufe non
richiedono una canna fumaria molto grande, non avendo una grande portata da smaltire.
Tuttavia, poiché l'ingresso dell'aria nella stufa è di sezione molto piccola, ed i fumi
vengono forzati all'interno in un lungo percorso che ha lo scopo di aumentare la superficie
di scambio termico, le perdite di carico sono molto maggiori che in un caminetto, e quindi
è necessario un tiraggio molto più forte per superarle. Poiché il tiraggio è strettamente
dipendente dalla temperatura dei fumi, l'isolamento della canna fumaria deve essere
particolarmente curato. Inoltre, un canna di sezione più piccola aumenta la velocità dei
fumi che, evitando un eccessivo rallentamento della combustione, mantiene la temperatura
dei fumi ragionevolmente alta. Una canna fumaria troppo ampia, in presenza di una piccola
massa di fumi, ne rallenterebbe troppo la velocità, abbassando eccessivamente il rateo di
combustione, con conseguente raffreddamento del sistema e caduta di tiraggio. Questo è il
motivo per cui le canne fumarie delle stufe sono più piccole di quelle dei camini.
20
Difetti del tiraggio
Da quanto descritto dalla teoria dei camini, dovrebbe essere chiaro quanto delicato sia il
funzionamento di un camino e quanti fattori possano influenzarlo: in questa sezione
tratteremo alcuni dei più importanti.
Il vento
Tra tutti i fattori meteorologici e geografici che influenzano il
funzionamento di un camino ( pioggia, nebbia, neve, altitudine
s.l.m., periodo di insolazione, esposizione ai punti cardinali,
etc.), il vento è certamente il più determinante.
Infatti, oltre alla depressione termica indotta dalla differenza
di temperatura tra l'interno e l'esterno del camino, di cui
abbiamo appena parlato, esiste un altro tipo di depressione ( o
surpressione) : la depressione dinamica, indotta per l'appunto
dal vento.
L'influenza del vento può esplicarsi sia in un aumento della
depressione in canna fumaria, sino a produrre un eccesso di
tiraggio (caso tutt'altro che raro ), sia in una sua diminuzione,
sino all'azzeramento o addirittura alla sua inversione
21
L'azione del vento varia a seconda che si tratti di vento
ascendente, orizzontale o discendente.
-Un vento ascendente ha sempre l'effetto di aumentare la
depressione, e quindi il tiraggio.
-Un vento orizzontale aumenta la depressione in caso di
corretta installazione del co mignolo.
-Un vento discendente ha sempre l'effetto di diminuire la
depressione, a volte invertendola.
In laboratorio, si è verificato che un vento orizzontale della
velocità di 8 m/s (circa 30 Km/h) provoca alla sommità di un
camino una depressione di circa 30 Pa (0,3 mbar ), mentre un
vento discendente a 45°, alla stessa velocità, provoca una
surpressione di circa 17 Pa (0,17 mbar). Considerando che la
maggior parte delle installazioni a legna richiede, per il corretto
funzionamento, una depressione in canna fu maria compresa tra
gli 8 ed i 30 Pa, si vede quanto determinante possa essere
l'azione del vento.
Oltre che alla direzione ed alla forza del vento, anche la posizione della canna fumaria e
del comignolo rispetto al tetto della casa ed al paesaggio circostante è importante. Le
immagini seguenti saranno più chiare di molte parole.
Il vento influenza il funzionamento del camino anche indirettamente, creando zone di
surpressione e di depressione oltre che all'esterno (vedi sopra), anche all'interno delle
abitazioni.
22
Negli ambienti direttamente esposti al vento (2) può crearsi una surpressione interna che
può favorire il tiraggio di stufe e caminetti, ma che può essere contrastata dalla
surpressione esterna, se il comignolo è posto dal lato esposto al vento (1). Al contrario,
negli ambienti opposti alla direzione del vento (3) può crearsi una depressione dinamica
che entra in concorrenza con la depressione termica sviluppata dal camino, che però può
essere compensata (talvolta) ponendo il comignolo dal lato opposto alla direzione del vento
(4).
D'altra parte il tiraggio dinamico rende conto del buon funzionamento di camini
teoricamente inadeguati, in cui l'azione costante di un vento favorevole supplisce alle
carenze
dell'impianto.
La vita è complicata.
Esposizione ai punti cardinali, condizioni locali in genere.
Un camino esterno esposto a tramontata è soggetto ad una dispersione termica assai
maggiore di un camino esposto a mezzogiorno. In case saltuariamente abitate, dove il
camino è usato raramente, il raffreddamento della canna fumaria dovuto alla scarsa
insolazione ed all'effetto del vento può essere tale da far diventare l'aria contenuta al suo
interno talmente più densa e pesante della più temperata aria interna alla casa, da provocare
l'inversione del tiraggio naturale.Anche se questo non avviene, tentare di "convincere" un
camino in muratura, in queste condizioni, a "tirare" convenientemente, può essere difficile.
Perché si stabilisca un buon tiraggio, bisogna che le pareti interne dalle canna si riscaldino
sufficientemente , vincendo la propria inerzia termica, il che richiede tempo, lacrime e
colpi
di
tosse,
mentre
si
governa
un
fuoco
fumoso.
Se il camino in muratura è situato esternamente in una zona molto umida, e non è esposto
a mezzogiorno, può essere soggetto ad infiltrazioni di umidità. L'umidità è uno dei peggiori
nemici del buon funzionamento di un camino: l'acqua ha un calore specifico molto alto e
assorbe calore con avidità. In altre parole, occorre un'enorme quantità di calore per far
evaporare l'umidità del camino, prima che questo possa cominciare a scaldarsi ed a "tirare".
Fattori architettonici interni che influenzano il tiraggio
La disposizione degli ambienti della casa, il tipo di finiture adottato, la presenza di altri
impianti termotecnici possono ugualmente influire sul corretto tiraggio di un camino.
In generale, l'altezza della canna fumaria influisce positivamente sul tiraggio, ma nel caso
di camini esterni alla casa, maggiore ne è l'altezza, maggiore ne è la superficie esposta alle
intemperie, e quindi la dispersione termica.
Poiché il "tiraggio" di un camino è determinato, oltre che dalla sua altezza, anche dall'alta
temperatura dei fumi, un'eccessiva dispersione termica è controproducente.
In case a più piani, una rampa di scale vicino alla stufa costituisce un camino naturale
che convoglia l'aria calda dai piani bassi verso i piani superiori, tendenza accentuata da tetti
e abbaini con cattiva tenuta, o dall'abitudine di tenere qualche finestra aperta ai piani
superiori.
Questa corrente ascensionale tende a mettere in depressione gli ambienti ai piani inferiori,
creando una concorrenza alla depressione della canna fumaria, e rallentandone il
funzionamento.
23
L'installazione, anche in altri ambienti della casa, di aspiratori elettromeccanici ( cappe da
cucina ventilate, aspiratori nei bagni, etc), crea ugualmente forti depressioni che
impediscono il corretto funzionamento dei camini.
Anche la presenza di due o più camini all'interno della stessa casa crea disfunzioni: in
generale, l'impianto più potente tende a sottrarre aria comburente agli altri, creando ritorni
di fumo.
Infine, anche soltanto l'installazione di infissi a perfetta tenuta stagna, creando una sorta di
saracinesca artificiale ( vedi teoria dei camini) impedisce l'afflusso di aria fresca esterna,
bloccando il rifornimento al camino e facendone stagnare i fumi.
Efficienza della stufa
Paradossalmente, stufe di grande efficienza possono rendere più difficile il lavoro del
camino. Il buon funzionamento di un camino dipende dall’aumento della temperatura al
suo interno provocato dai fumi della combustione. Ora, l’efficienza di una stufa è
determinata dalla sua capacità di trasferire la maggior parte del calore prodotto
all’ambiente da riscaldare: ne consegue che, tanto maggiore è l’efficienza della stufa, tanto
più "freddi" sono i fumi residui della combustione, e di conseguenza, tanto minore il
"tiraggio". Un camino tradizionale, di concezione ed isolamento approssimati, funziona
assai meglio a servizio di un caminetto tradizionale aperto, o di una stufa di cattiva qualità,
dove la maggior parte del calore viene perduta con i fumi. Acquistare una stufa di qualità
significa dunque spesso dover intervenire sulla canna fumaria, anche se già esistente e
funzionante con vecchi impianti, per isolarla meglio.
Difetti della installazione
Il canale da fumo è il tratto di raccordo tra l’uscita dei fumi della stufa e la canna fumaria
vera e propria. In teoria, dovrebbe essere il più corto possibile, ma in molti impianti
esigenze architettoniche possono porre una notevole distanza tra la stufa e la canna
fumaria, con conseguenti lunghi tratti suborizzontali, che riducono l’efficienza del camino
(vedi teoria dei camini). Per di più è uso comune utilizzare il tubo da stufa come fonte
accessoria di riscaldamento, facendolo passare attraverso vari ambienti, pratica del tutto
sconsigliabile. Il riscaldamento necessario deve provenire esclusivamente dalla stufa. La
dispersione di calore dal canale abbassa la temperatura dei fumi, con conseguente perdita di
tiraggio e forte formazione di condensa, due difetti che, provocando una perdita di
efficienza dell’impianto ed un precoce logoramento dei suoi componenti, non compensano
quel po’ di calore in più rubato ai fumi. Uno dei più comuni problemi di installazione è la
differenza di sezione tra l’uscita dei fumi della stufa e quella di ingresso del camino. Se il
camino è corto, largo e scarsamente coibentato, (classico caso di canna fumaria per
caminetto tradizionale aperto), i fumi in uscita dalla stufa si espandono (un gas tende ad
occupare tutto il volume che ha a disposizione) e diminuiscono di temperatura, riducendo
il tiraggio e provocando eccessi di condensa. In questo caso sarà consigliabile
reincamiciare il camino con un condotto interno più piccolo.Un altro comune errore è
quello di collegare il tubo della stufa ad un camino esistente, lasciando che questo resti a
servizio anche del vecchio impianto. In questo modo, due impianti a combustibile solido
sono uniti dalla stessa canna fumaria, il che è sbagliato e pericoloso. Se i due impianti sono
usati contemporaneamente, il carico complessivo dei fumi può essere eccessivo per la
sezione esistente del camino, provocando ritorni di fumo; se viene usata una sola stufa, il
calore dei fumi provoca, sì, il tiraggio del camino, il quale però aspirerà aria fredda anche
dall’apertura dell’impianto spento, raffreddando di nuovo i fumi, e bloccando il tiraggio.
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Se, infine, i due impianti sono posti a livelli diversi, oltre ai problemi esposti, si può
interferire con lo stesso principio dei vasi comunicanti, provocando un andamento dei fumi
di combustione irregolare ed imprevedibile.
Tipo di combustibile impiegato
La legna verde contiene un'alta percentuale di umidità, che durante la combustione
assorbe grandi quantità di calore per trasformarsi in vapore: perciò, anche se la quantità di
calore prodotta durante la combustione è notevole, la temperatura dei fumi carichi di
vapore
può
essere
troppo
bassa
per
assicurare
un
buon
tiraggio.
Il carbone, d'altra parte, brucia in maniera più efficiente della legna, residuando dei fumi
più "freddi", che richiedono un impianto perfettamente concepito per funzionare
correttamente
Conseguenze dei difetti del tiraggio
L'eccesso di tiraggio, che si determina quando al tiraggio termico si somma il tiraggio
dinamico, "strappa" la fiamma, provocando un surriscaldamento della combustione, unita
ad una perdita di efficienza: una parte dei gas di combustione, insieme a minute particelle
di combustibile, vengono aspirati in canna fumaria prima di essere bruciati, diminuendo
l’efficienza della stufa, aumentando il consumo di legna, e provocando l'emissione di fumi
inquinanti, mentre l’alta temperatura di combustione, determinata dall’eccesso di ossigeno,
usura la camera di fuoco prima del tempo.Lo scarso tiraggio, invece, rallenta la
combustione, raffredda la stufa, produce ritorni di fumo, aumenta la produzione di
monossido di carbonio, diminuisce l'efficienza della stufa e provoca pericolose
incrostazioni di incombusti in canna fumaria
CHE LEGNA USARE??
Il legno da bruciare nella stufa dovrà prima di tutto essere ben stagionato. Oltre a questo,
la possibilità di scelta sarà condizionata dalla reperibilità della legna , e dal prezzo.
Non tutte le specie di legno sono reperibili ovunque. Il tipo di legno che sarà possibile
bruciare dipenderà in larga misura dalle specie che crescono in zona: gli alti costi di
trasporto impediscono alla legna di essere consegnata a grandi distanze.
Legno dolce o legno duro
Tutto il legno si può suddividere in due categorie, "duro" o "dolce", a seconda della
provenienza. Il legno duro proviene dalle latifoglie, usualmente alberi decidui, ad esempio
rovere, faggio, noce. Il legno dolce proviene dalle conifere, o sempreverdi, come pino,
abete, larice.
Relativamente al peso, tutti i legni hanno più o meno lo stesso potere calorifico, ma poiché
il legno duro è più denso, produce maggior calore in rapporto al volume.
I legni duri sono generalmente più densi e meno resinosi dei legni dolci; perciò bruciano
più lentamente, producendo un calore più durevole. I legni dolci bruciano più rapidamente
producendo un calore più forte, rendendoli ottimi per avviare il fuoco; usarli però, come
combustibile principale significa dover ricaricare la stufa più spesso. I legni dolci
producono anche maggiore creosoto, il che significa dover pulire più spesso il camino. Per
ottenere un fuoco caldo e durevole la miglior cosa è mescolare un 20 per cento di legno
dolce con un 80 per cento di legno duro.
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Capacità di combustione a parte, i tipi di legno, all’interno delle due categorie, hanno
delle specifiche caratteristiche che meritano di essere considerate. Per esempio, legni a
fibra lunga e liscia, come il faggio ed il rovere rosso, sono più facili da spaccare di legni
con fibre corte e contorte. Alcuni legni, compresi alcuni legni dolci, producono grandi
quantità di fumo; altri contengono sacche di umidità che provocano scoppiettii durante la
combustione, producendo faville e spargendo scintille. Molti alberi da frutto, come il melo,
emanano una gradevole fragranza mentre bruciano. La tabella seguente mostra alcune di
queste caratteristiche per i tipi più comuni di legno.
Tipo di legno
Olmo
Media
Quantità di calore
Media
Facilità
combustione
Legni duri
Pioppo
Bassa
Buona
Media
Cattiva
Acero
Rovere
Alta
Buona
Bassa
Buona
tipo dolci
Legni
Alta
Buona
Bassa
Buona
Bassa
Media
Media
Media
Media
Media
Buona
Buona
Bassa
Media
Buona
Buona
Bassa
Media
Media
Media
Abete
Ciliegio
Larice
Pino
di Media
Densità dei fumi
Facilità di taglio
Cattiva
Faggio
Alta
Buona
Bassa
Buona
Frassino
Alta
Buona
Bassa
Buona
Noce
Media
Buona
Bassa
Buona
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Chi nella vostra zona ha già esperienza di combustione a legna potrà informarvi sulle
qualità di combustione dei legni disponibili. Saranno probabilmente d’accordo che le scelte
migliori sono: frassino, faggio, betulla, rovere, carpino,acero, tutti legni con alto potere
calorifico, facilità di combustione, poco fumo prodotto, facilità di taglio.
Stagionatura della legna
Uno dei più frequenti errori che si commettono nel bruciare legna, è di bruciare legna
verde, non stagionata. Più della metà del peso della legna appena tagliata è costituito
dall’acqua. Ci vogliono al minimo 9 mesi per stagionare il legno, ed è meglio consentirgli
di stagionare per almeno 2 anni , se possibile. Il legno stagionato perde oltre il 60 per cento
della sua umidità e perciò fornirà molto più calore e sarà molto più facile accenderlo. Sarà
anche molto più leggero da maneggiare.
La legna verde può contenere sino al 75% di umidità rispetto alla sua massa. Il legno è
considerato secco quando contiene il 15/20% di umidità (circa 18-24 mesi di stagionatura ).
La percentuale di umidità incide notevolmente sul potere calorico del legno, poiché una
parte del calore sprigionato serve a far evaporare l’acqua in esso contenuta e viene disperso
in canna fumaria insieme al vapore prodotto.
Il faggio secco ( 15% di umidità ), rispetto allo stesso legno con il 30% di umidità,
sprigiona il 25% in più di calore, ed il suo potere calorico si riduce alla metà quando
l’umidità è del 50%.
Si tenga presente che legna vecchia non significa di per sé legna secca: l'essiccazione
della legna è funzione del tempo, ma anche della giusta collocazione e conservazione
durante la stagionatura. Legna conservata molto a lungo senza protezione, od in ambienti
umidi e mal ventilati, sarà più probabilmente marcia che secca.
La tabella seguente mostra i tempi medi di essiccazione da rispettare per ottenere buona
legna da ardere.
Umidità media del legno in percentuale
Legna lasciata
all’aria aperta
Legna messa al riparo
3 mesi dopo il taglio
Tempo di essiccazione
Ciocchi
Tronchi
Ciocchi
Tronchi
0 ( legna verde)
75
78
75
78
3 mesi
48
62
44
61
6 mesi
37
46
29
35
9 mesi
33
38
26
28
12 mesi
26
35
25
27
18 mesi
18
27
17
17
24 mesi
16
24
16
14
30 mesi
15
24
15
14
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Insomma, potendo, non si deve avere fretta nell'utilizzare la legna che ci si è procurati:
più secca sarà la legna, migliore, più economica e meno laboriosa sarà la qualità del
riscaldamento che se ne ricaverà. Utilizzando legna secca di un anno, si potrà dimezzare la
quantità di legna necessaria al riscaldamento.
Fonte Alfredo neri.com
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