Dimensionamento della VMC: aspetti tecnici e pratici

ll benessere degli occupanti e la qualità dell’aria interna sono un aspetto sempre più importante per la progettazione degli impianti insieme agli aspetti di tipo energetico. La costruzione di nuovi edifici ad alte prestazioni e la riqualificazione degli esistenti tramite serramenti e componenti edilizi a maggiore tenuta all’aria hanno comportato una riduzione dei ricambi d’aria, prima generalmente demandati alle infiltrazioni, che per contro incidevano significativamente sugli aspetti energetici. Per cui per garantire il corretto ricambio d’aria e ridurre la possibilità di formazione di muffe indesiderate si dimostrano particolarmente efficaci ed efficienti i sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) a servizio degli edifici, che, se adeguatamente progettati permettono di ottenere elevato comfort e benessere ambientale, oltre che importanti risparmi energetici per il riscaldamento ed il raffrescamento.

Com’è fatto un impianto VMC

Gli impianti VMC si suddividono in due categorie principali:

• Distribuiti o centralizzati;
• Autonomi o decentralizzati.

Le principali differenze riguardano la possibilità di servire più locali con un unico impianto piuttosto che prevedere un sistema di ventilazione puntuale ambiente per ambiente.

Un sistema centralizzato risulta sicuramente più efficiente da un punto di vista energetico, di qualità e controllo dell’aria, in quanto, tramite una corretta progettazione, è possibile adeguare i ricambi di aria all’utilizzo specifico di ogni ambiente oltre che poter garantire portate variabili in funzione dell’occupazione tramite sensori e controllori ambientali. È evidente che un sistema centralizzato richiede opere più invasive e costose per la posa dei canali all’interno dell’edificio e le diramazioni fino ai vari locali.

Tali condotti possono essere previsti a soffitto o a pavimento. La VMC centralizzata si integra anche con il sistema di condizionamento dell’edificio tramite la possibilità di combinarsi con i componenti idronici. Ad esempio, è possibile utilizzare dei ventilconvettori che tramite le bocchette della VMC immettono l’aria prelevata dall’ambiente e trattata insieme a quella di rinnovo proveniente dall’ambiente esterno.

I sistemi decentralizzati invece possono essere inseriti nell’edificio con minore invasività e con minore investimento iniziale. Esistono infatti in commercio sistemi integrati con i serramenti, con ventilconvettori o unità puntuali che è possibile installare praticando semplici forature nella struttura verticale. Questi sistemi hanno ridotte possibilità di regolazione e controllo e potrebbero risultare in alcune condizioni specifiche non sufficienti a garantire un’adeguata qualità dell’aria oltre ad essere energeticamente meno efficienti e anche rumorosi.

Tra i sistemi autonomi esistono ventilconvettori che sono provvisti di sistema di presa ed espulsione dell’aria con recuperatore, che possono sostituire gli eventuali sistemi di emissione prevedendo localmente il foro di presa aria esterna e di estrazione per ogni terminale, integrandosi con l’impianto idraulico esistente.

In particolare, i sistemi di ventilazione centralizzati sono costituiti dai seguenti componenti principali: unità VMC, condotti e canali, bocchette di immissione ed estrazione.

Le unità VMC sono solitamente installate in appositi locali tecnici e possono essere posizionate a pavimento, a soffitto, ma anche in posizione verticale in base alle esigenze ed agli spazi disponibili. Tali macchine sono provviste di ventilatori di mandata e di ripresa con la possibilità di integrare il recuperatore di calore. In alternativa esistono configurazioni in cui il recuperatore è posizionato separatamente dalla macchina principale. La possibilità di by-passare il recuperatore permette di effettuare il free-cooling degli ambienti serviti dalla VMC nella stagione di raffrescamento sfruttando al massimo gli effetti passivi, riducendo significativamente i consumi. Le tipologie di recuperatori più utilizzati negli impianti VMC sono a flussi incrociati. Esistono soluzioni che prevedono l’utilizzo del recuperatore entalpico, in grado di recuperare calore latente e sensibile. Questa seconda tipologia trova però minore applicazione nell’ambito residenziale.

Per il periodo di riscaldamento, in caso di zone climatiche in cui si possono raggiungere temperature esterne molto rigide, è utile prevedere un sistema di post-riscaldamento al fine di evitare l’immissione di aria fredda in ambiente che possa incidere negativamente sul comfort e sulle prestazioni energetiche dell’edificio.
A causa della possibilità di formazione di condensa nella stagione invernale è necessario prevedere l’apposito scarico per evitare i problemi dovuti alla presenza di acqua negli impianti ad aria.

Per il trasporto dell’aria alle bocchette è possibile scegliere fra differenti soluzioni. Le condotte principali possono essere realizzate in lamiere zincate circolari o rettangolari. Quando possibile è preferibile utilizzare i condotti di tipo circolare per ridurre le cadute di pressione nel circuito aeraulico, ma la scelta della forma sarà dettata dalle condizioni e dagli spazi disponibili per il loro passaggio. I condotti di tipo rettangolare possono essere realizzati anche in pannelli pre-isolati, che in caso di passaggio in ambienti non riscaldati o esterni permettono di ridurre le dispersioni termiche, senza utilizzo di altri materiali isolanti.

I canali che raggiungono i terminali possono essere posati in apposite controsoffittature o nei massetti del pavimento se di spessori adeguati, che però, nella maggior parte dei casi, devono essere condivisi anche con il passaggio di altri impianti e per cui non sempre è una strada percorribile. I principali materiali utilizzati per tali prodotti sono di tipo plastico, isolati o no, con possibilità di trattamenti antibatterici sulla superficie interna per garantire la salubrità dell’aria che li attraversa.

Queste tubazioni principalmente sono di tipo flessibile e disponibili in differenti diametri. Solitamente, date le scarse dimensioni dei massetti o disponibilità di ampie controsoffittature, i diametri più utilizzati sono il DN 75 o il DN 90 che rispettivamente permettono delle portate di 30 mc/h e 50 mc/h mantenendo velocità dell’aria adeguate intorno ai 3 m/s e ai 4 m/s adatte ai sistemi in ambito residenziale. Esistono anche soluzioni che prevedono tubazioni ovali per venire in contro alle problematiche degli spazi.

La scelta delle bocchette si basa su differenti valutazioni: la geometria, la posizione, la velocità di immissione e l’eventuale presenza di ostacoli. L’obiettivo da perseguire all’interno degli ambienti è quello di un completo “lavaggio” dell’aria inquinata senza determinare condizioni di discomfort per gli occupanti. Per migliorare l’efficienza dell’impianto VMC e la riduzione dei consumi energetici è preferibile, quando possibile, utilizzare delle bocchette autoregolabili che garantiscono portate costanti negli ambienti indipendentemente dalla prevalenza del circuito.

Per garantire la corretta miscelazione dell’aria in ambiente è importante posizionare adeguatamente le bocchette di immissione ed estrazione per evitare i cosiddetti “cortocircuiti aeraulici” che si verificano quando l’aria immessa anziché distribuirsi nell’ambiente viene immediatamente ripresa dalle bocchette di estrazione impedendone il ricambio. Per cui è buona prassi posizionare le bocchette e le griglie su lati opposti per garantire la corretta miscelazione se presenti nello stesso locale.

Aspetti da tenere in considerazione in fase di progettazione

Tra gli aspetti più importanti da tenere in considerazione quando si progettano questi sistemi impiantistici sono quelli legati alla manutenzione, che deve essere eseguita periodicamente, evitando di posizionare i componenti in luoghi e ambienti di difficile accesso e raggiungibilità da parte degli addetti. Tale aspetto è fondamentale per mantenere le prestazioni dell’impianto sempre elevate in termini energetici e di qualità dell’aria.

Un altro aspetto molto importante per la qualità ed il comfort ambientale, soprattutto in ambito residenziale, riguarda il rumore del sistema VMC. Infatti, il problema della generazione e della propagazione del rumore tramite i componenti ed i canali che attraversano le strutture dell’edificio può essere un problema complicato da risolvere in seguito. L’utilizzo di componenti meccanici che abbiano un basso impatto acustico e l’utilizzo di materiali e componenti, come silenziatori sui canali di mandata e di ripresa, plenum silenziati e utilizzo di piedini o tappetini antivibranti sulle macchine che possano attenuare gli effetti delle vibrazioni, sono delle possibili soluzioni.

La corretta progettazione delle canalizzazioni al fine di garantire il passaggio di aria a velocità adeguate alla tipologia di edificio sono ulteriori aspetti da non trascurare. Inoltre, quando possibile, la scelta di posizionare i canali nel massetto dei pavimenti, permette di ottenere un effetto di riduzione del rumore grazie alla funzione di fonoisolamento che ricopre quest’ultimo, a discapito però della possibilità di effettuare manutenzione sui componenti posati.

Infine, fra gli aspetti pratici da tenere in considerazione è importante porre attenzione alla filtrazione del particolato e degli inquinanti presenti negli ambienti interni e nell’aria prelevata dall’esterno.

L’utilizzo di filtri grossolani, posizionabili anche sulle bocchette, permette di ridurre l’ingresso di particelle di polvere e sabbia che si possono depositare lungo i condotti, mentre l’utilizzo di filtri fini e ultrafini permettono di impedire la diffusione di virus o nanoparticelle negli ambienti.

La scelta della classe di filtrazione va considerata in funzione dei locali di cui è a servizio l’impianto per evitare di generare eccessive cadute di pressione che provocano effetti negativi a livello energetico.

La manutenzione e sostituzione periodica dei filtri è un aspetto non trascurabile per garantire l’adeguata salubrità dell’aria e l’efficienza dell’impianto e dei ventilatori dell’unità VMC.

 Per la progettazione dei sistemi di ventilazione meccanica controllata è necessario riferirsi alla norma per gli impianti aeraulici italiana UNI 10339 che prevede delle portate di aria di rinnovo per persona in funzione della tipologia di utilizzo dell’edificio e del locale considerato. La norma inoltre permette di calcolare tramite valori tabellari il numero di occupanti che possono essere presenti all’interno dell’ambiente in funzione delle sue dimensioni.

Spesso però tali valori risultano sovrastimati rispetto alle reali condizioni di utilizzo che si verificheranno nelle fasi operative dell’edificio. È quindi di grande importanza che il progettista consideri tali aspetti per evitare di sovradimensionare gli impianti che provocherebbero inutili sprechi energetici oltre che economici. Resta comunque obbligatorio rispettare i vincoli di legge riguardo i volumi orari da estrarre dagli ambienti oltre alle portate di aria di rinnovo per persona.

Invece, nel caso di lavori pubblici dopo l’introduzione dei criteri CAM per tutte le nuove costruzioni, le demolizioni e ricostruzioni, ampliamenti e sopraelevazioni e le ristrutturazioni importanti di primo livello, devono essere garantite le portate d’aria esterna previste dalla UNI 10339 o garantite almeno dalla Classe II della UNI EN 16798-1.

Determinate le portate di immissione ed estrazione è necessario stabilire se gli ambienti, serviti dalla VMC, definiti “nobili”, ossia quelli in cui avviene l’immissione dell’aria di rinnovo, vogliono essere mantenuti neutri, in depressione o sovrapressione. È buona prassi, a meno di situazioni speciali tipiche di applicazioni ospedaliere, pensare di garantire una certa sovrapressione negli ambienti in cui è immessa l’aria di rinnovo.

In questo modo si permette all’aria definita contaminata di essere convogliata verso i locali in cui è prevista l’estrazione come bagni e cucine, dove il livello di inquinanti per la natura dell’ambiente è maggiore, che si troveranno in leggera depressione rispetto ai restanti locali. Questa sovrapressione è garantita considerando una riduzione del 10% - 20% della portata di estrazione rispetto all’aria immessa, rispettando i requisiti della normativa. In questo modo si impedisce la possibilità di ingresso di odori ed inquinanti.

Questi sono i principali aspetti pratici da tenere in considerazione quando si progetta un sistema VMC per nuovi edifici o in caso di riqualificazioni. La sempre maggiore domanda e diffusione di questi sistemi richiede di non trascurare nessun aspetto del progetto per garantire l’efficienza energetica, la qualità dell’aria e il benessere degli occupanti come richiesto dalle più recenti direttive sugli edifici e sulla salute delle persone.

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