Sistemi di pressurizzazione: Come proteggere le vie di esodo

Ing. Alessandro Temperini

Mercoledì, 15 Gennaio 2014
Scritto da  Ing. Alessandro Temperini
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Tempo di lettura stimato: 9 minuti

Come ben sappiamo è il fumo il nostro peggior nemico in caso di incendio, dato che esplica la sua pericolosità secondo due azioni:

  1. L'esposizione ai gas tossici prodotti dalla combustione può provocare in breve tempo la parziale o completa inabilitazione fisica con conseguente riduzione e perdita della capacità di fuga.
  2. La riduzione della visibilità, impedendo ai presenti l'individuazione e il raggiungimento delle uscite di sicurezza.

Un modo per assicurare la salvaguardia degli occupanti durante la fuga dall'incendio è quello di predisporre dei locali filtri-fumo, ovvero spazi interposti a separazione della zona sicura dal comparto con pericolo d’incendio, atti a consentire lo sfollamento degli occupanti attraverso le apposite vie di fuga libere dal fumo.

Il filtro a prova di fumo, secondo il D.M. 30 Novembre 1983, è un vano delimitato da strutture con resistenza al fuoco REI predeterminata e comunque non inferiore a 60’ adeguatamente sigillato senza fenditure, dotato di due o più porte con resistenza al fuoco REI predeterminata e, comunque, non inferiore a 60’ con guarnizioni perimetrali per fumi freddi e luce inferiore con sezione minima e costante idonea al corretto funzionamento della guarnizione sopra descritta e molle di richiamo correttamente tarate che ne garantiscano la chiusura.

I sistemi per assicurare che il locale filtro-fumo sia un luogo "sicuro" per gli occupanti dell'edificio che devono fuggire da uno scenario di incendio sono principalmente due:

  1. Assicurare la fuoriuscita dei fumi in modo naturale tramite appositi camini o superfici finestrate
  2. Pressurizzare il filtro mediante un apposito sistema di ventilazione ad almeno 0,3 mbar secondo il D.M. 30 novembre 1983.

filtri a prova di fumo I sistemi che prevedono adeguate aperture o camini di evacuazione fumi sfruttano il principio naturale di stratificazione termica per garantire la salvaguardia delle persone all'interno del filtro, mentre il principio generale per cui si pressurizza un filtro in caso di incendio è quello di mantenere un differenziale positivo di pressione tra l'area da proteggere ed i locali dove ha avuto luogo l'evento, con lo scopo di evitare che il fumo prodotto dall'incendio penetri all'interno di esso.

Vantaggi di un sistema di pressurizzazione filtro fumo

Volendo approfondire i pregi del realizzare un sistema di pressurizzazione meccanico è possibile identificare una serie di caratteristiche proprie di questi sistemi che li contraddistinguono rispetto alle metodologie "naturali":

  • Il controllo del fumo è indipendente dalle condizioni al contorno, cioè dalla naturale stratificazione delle temperature dei fumi, e dal contributo del vento che potrebbe interferire con l'innesco del gradiente termico e difficilmente prevedibile data la sua natura aleatoria.
  • Visto il sussitere di una differenza di pressione imposta, il controllo della propagazione del fumo risulta meno perturbabile dal campo di pressioni naturalmente presenti all'interno di un edificio.
  • Le prestazioni dei sistemi a pressurizzazione sono facilmente misurabili e verificabili, ad esempio in fase di collaudo.

Un sistema di pressurizzazione filtri è essenzialmente composto da:

  • Ventilatore che preleva l'aria dall'esterno e la immette nel locale al fine di creare e mantenere di un differenziale positivo di pressione.
  • Sistema di controllo e regolazione che fa si che l'intero sistema reagisca rapidamente a cali di pressione dovuti all'apertura delle porte a seguito dell'esodo delle persone. Al contempo deve essere però evitata l'eccessiva pressurizzazione che renderebbe difficile o addirittura impossibile l'utilizzo delle porte stesse.

Dal punto di vista prestazionale i requisiti che deve soddisfare un sistema di pressurizzazione sono:

  • Garantire un'adeguata differenza di pressione
  • Assicurare che la velocità della corrente d'aria attraverso grandi superfici di flusso, come ad esempio una porta aperta, sia superiore ad un determinato valore tale da impedire la diffusione del fumo.

Filtri fumo

Pressurizzazione di intere vie di esodo

A questo punto è possibile estendere la nostra trattazione relativa alla pressurizzazione dei filtri-fumo alla possibilità di pressurizzazione di intere vie di esodo nel caso ci si dovesse trovare ad ipotizzare uno scenario di incendio in edifici ad alta criticità come potrebbe essere un'ospedale o un edificio a grande sviluppo verticale.

In questi casi il vano scale è l'elemento architettonico che, consentendo l'accesso ai diversi locali dei differenti piani, potrebbe rivelarsi oggetto di particolari criticità, in quanto potrebbe allargare lo scenario d'incendio o essere invaso dai fumi e quindi compromettere l'esodo di emergenza degli occupanti.

Anche in questo caso sarebbe possibile ipotizzare un'evacuazione naturale dei fumi, ma questo comporterebbe unicamente un'aggravarsi delle possibili situazioni di criticità dato che un'estrazione collocata all'interno del vano scala finirebbe per richiamare il fumo verso quegli spazi che invece sono da proteggere maggiormente.

Adottando un sistema di pressurizzazione, al contrario, si eviterebbe l'espandersi del fumo nel vano scala, facendo si che diventi un'agevole via di esodo protetta e che il fumo sviluppatosi da un incendio ad un piano inferiore non si propaghi a quelli superiori.

Il riferimento normativo per il dimensionamento di questi sistemi è costituito dalla norma UNI EN 12101-6:2005 "Specifiche per sistemi a differenza di pressione", ma sono anche disponibili delle Linee guida VDMA 24188 "Misure di protezione dal fumo nelle scale - Ventilazione del fumo, Diffusione del fumo, Controllo del fumo" pubblicate dall'associazione tedesca dei costruttori di Macchine e Impianti (VDMA), che approfondiscono la trattazione di questa tipologia di sistemi.

L'aspirazione dell'aria esterna da parte del sistema di pressurizzazione dovrà essere posta in modo da evitare che il fumo espulso da eventuali aperture di evacuazione dell'edificio venga riaspirato e reintrodotto all'interno della zona da proteggere, quindi le aperture di aspirazione dovranno essere poste sempre a livello del suolo.

Tutte le porte previste per la zona in sovrapressione (filtro) devono potersi chiudere automaticamente e nel caso di loro apertura verso l'esterno del filtro (esempio le porte che conducono all'ambiente esterno) deve essere ben valutata la scelta del chiudiporta in modo da garantire la chiusura della porta in modo rapido anche in presenza di sovrapressione interna. Nel caso invece di porte la cui apertura evviene verso la zona in sovrapressione è bene considerare una forza massima necessaria alla sua apertura pari a 100 N in corrispondenza della maniglia. Questo perchè l'apertura della porta deve essere agevole anche da parte di individui particolarmente deboli.

Per calcolare il valore di pressione limite che impedirebbe l'agevole apertura della porta è necessario conoscere il momento massimo di chiusura e le caratteristiche geometriche della porta e può essere ricavato dalla formula:

Filtri fumo   Dove:    Ft = Massima forza ammissibile di apertura (100N)

                 ?P = Differenza di pressione (N/m2)

                 H, B = Altezza e larghezza della porta (m)

                 b = Distanza tra cardine e maniglia (m)

                                                                            Ms = massimo momento di chiusura (Nm)  

 

Una volta che è stata stabilita la massima pressione ammissibile per la corretta apertura delle porte è necessario calcolare la portata d'aria di immissione necessaria per raggiungere tale valore di pressione.

Per determinare questo valore bisogna individuare le caratteristiche dell'involucro edilizio per quanto riguarda i trafilamenti d'aria attraverso la superficie di controllo.

 

La norma UNI EN 12101-6:2005 ci aiuta a fissare dei valori di superficie di esfiltrazione dell'aria per diverse tipologie di porte:

Tipo di porta Area di perdita (m2)
A singolo battente apribile verso lo spazio pressurizzato 0,01
A singolo battente apribile apribile dallo spazio pressurizzato verso l'esterno 0,02
A doppio battente 0,03
Di piamo dell'ascensore 0,06

 

Nella determinazione della portata necessaria è importante stabilire, nel caso di diversi locali pressurizzati, se sono disposti in serie o in parallelo. La disposizione in serie delle aree di perdita si verifica quando l'aria proveniente dal volume pressurizzato attraversa uno o più spazi intermedi prima di sboccare in un locale non pressurizzato, quella in parallelo avviene invece quando tutte le aree di perdita collegano l'ambiente pressurizzato a quello non.

L'area di perdita Ae sarà data dalla formula:

Per il parallelo

Filtri fumo

Per la serie

Filtri fumo

Dove An sono se aree di perdita.

La portata necessaria Q [m3/s] è quindi data dalla formula:

Filtri fumo

Dove ?P = Differenza di pressione [Pa] di progetto

          R = Fattore di perdita che può variare da 1,6 a 2 a seconda della dimensione delle fessurazioni.

E' buona norma aumentare cautelativamente la portata calcolata del 50% per tener conto di tutte le fessurazioni che non è possibile ricondurre al fattore Ae.

Per far si che questo valore di portata di progetto sia mantenuto costante è necessario che le porte presenti tra ambienti a pressione differente siano mantenute chiuse. Nel caso in cui sia prevista la loro possibile apertura in modo intermittente, anche se ciò comporterebbe un calo di pressione, il fumo potrà comunque essere trattenuto qualora la velocità con cui l'aria fuoriesce dalla porta aperta sia uguale o superiore a 1m/s.

Per un corretto dimensionamento del giusto differenziale di pressione di progetto deve essere adottato un metodo iterativo, conteggiando le perdite d'aria attraverso l'involucro del volume in oggetto e contemporaneamente confrontandolo con i requisiti di forza massima ammissibile per l'apertura delle porte e la velocità minima di attraversamento delle superfici aperte.

 

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