Come calcolare la ventilazione: formule e esempio di calcolo per un sistema di ventilazione forzata

Desidera che in casa ci sia un microclima sano e che nessuna stanza abbia odore di muffa e umidità? Per rendere la casa veramente confortevole, è necessario effettuare un calcolo corretto della ventilazione già in fase di progettazione.

Se si trascura questo importante aspetto durante la costruzione della casa, in futuro si dovranno affrontare tutta una serie di problemi: dalla rimozione della muffa in bagno a nuovi lavori di ristrutturazione e all'installazione di un sistema di canalizzazione. D'accordo, non è piacevole vedere sul davanzale della cucina o negli angoli della cameretta dei bambini dei focolai di muffa nera, e dover inoltre riprendere i lavori di ristrutturazione.

Nell'articolo che presentiamo sono raccolti materiali utili sul calcolo dei sistemi di ventilazione e tabelle di riferimento. Vengono fornite formule, illustrazioni chiare e un esempio reale per ambienti di diversa destinazione e superficie specifica, dimostrato in un video.

Cause dei problemi di ventilazione

Con calcoli corretti e un'installazione adeguata, la ventilazione della casa viene effettuata in modo appropriato. Ciò significa che l'aria nei locali abitativi sarà fresca, con umidità normale e senza odori sgradevoli.

Se invece si osserva il quadro opposto, ad esempio una costante aria stagnante, muffa in bagno o altri fenomeni negativi, è necessario controllare lo stato del sistema di ventilazione.

Non pochi problemi sono causati dall'assenza dei sottilissimi interstizi tipici di finestre e porte, provocata dall'installazione di infissi in plastica ermetici. In tal caso, in casa entra troppo poca aria fresca, bisogna provvedere al suo afflusso.

Ostruzioni e perdite di tenuta dei condotti d'aria possono causare seri problemi nell'eliminazione dell'aria viziata, satura di odori sgradevoli e di vapore acqueo in eccesso.

Di conseguenza, nei locali di servizio possono formarsi colonie di muffa, che influiscono negativamente sulla salute delle persone e possono provocare una serie di malattie gravi.

Finestre appannate, muffa e funghi in bagno, aria viziata – sono tutti segni evidenti che gli ambienti abitativi sono ventilati in modo scorretto.

Ma può anche accadere che gli elementi del sistema di ventilazione funzionino perfettamente, ma i problemi sopra descritti rimangano irrisolti. È possibile che i calcoli del sistema di ventilazione per una specifica casa o appartamento siano stati eseguiti in modo errato.

La ventilazione degli ambienti può essere influenzata negativamente da ristrutturazioni, cambi di destinazione d'uso, aggiunta di ampliamenti, installazione delle già menzionate finestre in plastica, ecc. Con cambiamenti così significativi, sarebbe opportuno effettuare nuovamente i calcoli e modernizzare l'impianto di ventilazione esistente in base ai nuovi dati.

Uno dei modi semplici per individuare problemi di ventilazione – verifica della presenza di tiraggio. Alla griglia dell'apertura di estrazione bisogna avvicinare un fiammifero acceso o un foglio di carta sottile. Non è consigliabile utilizzare una fiamma libera per tale verifica se nell'ambiente è presente un apparecchio di riscaldamento a gas.

Porte interne troppo ermetiche possono ostacolare la normale circolazione dell'aria in casa; griglie o fori speciali possono risolvere il problema.

Se la fiamma o la carta devia decisamente verso la cappa, il tiraggio è presente; se invece ciò non accade o la deviazione è debole e irregolare, il problema di evacuazione dell'aria viziata diventa evidente. La causa potrebbe essere un'ostruzione o un danno al condotto d'aria a causa di una riparazione maldestra.

Non è sempre possibile risolvere un guasto, spesso la soluzione al problema è l'installazione di ulteriori sistemi di ventilazione forzata. Prima della loro installazione, è consigliabile effettuare i calcoli necessari.

È possibile determinare la presenza o l'assenza di tiraggio normale nel sistema di ventilazione di scarico della casa utilizzando una fiamma o un foglio di carta sottile.

Come calcolare il ricambio d'aria?

Tutti i calcoli dei sistemi di ventilazione si riducono alla determinazione dei volumi d'aria in un ambiente. Come tale ambiente può essere considerata sia una singola stanza, sia un insieme di stanze in una specifica casa o appartamento.

Sulla base di questi dati, nonché delle informazioni contenute nei documenti normativi, vengono calcolati i parametri principali del sistema di ventilazione, come il numero e la sezione delle canalizzazioni, la potenza dei ventilatori, ecc.

Esistono metodologie di calcolo specializzate che consentono di calcolare non solo il rinnovo delle masse d'aria in un ambiente, ma anche l'eliminazione dell'energia termica, la variazione dell'umidità, la rimozione degli inquinanti, ecc. Tali calcoli vengono solitamente eseguiti per edifici di destinazione industriale, sociale o specializzata.

Se è necessario o si desidera eseguire calcoli così dettagliati, è meglio rivolgersi a un ingegnere che abbia studiato tali metodologie.

Per i calcoli autonomi per gli ambienti residenziali si utilizzano le seguenti opzioni:

• per tassi di ricambio;
• per norme igienico-sanitarie;
• per superficie.

Tutte queste metodologie sono relativamente semplici; compresa la loro essenza, anche un non specialista può calcolare i parametri principali del proprio sistema di ventilazione. Il modo più semplice è utilizzare i calcoli per superficie. Come base si assume la seguente norma: ogni ora in casa devono entrare tre metri cubi di aria fresca per ogni metro quadrato di superficie.

Il numero di persone che vivono stabilmente in casa non viene preso in considerazione.

Il sistema di ventilazione negli edifici residenziali è progettato in modo che l'aria entri attraverso la camera da letto e il soggiorno, e venga rimossa dalla cucina e dal bagno.

Il calcolo secondo le norme igienico-sanitarie è anch'esso relativamente semplice. In questo caso per i calcoli non si utilizza la superficie, ma i dati sul numero di residenti permanenti e temporanei.

Per ogni residente permanente è necessario garantire un afflusso di aria fresca di 60 metri cubi all'ora. Se nell'ambiente sono regolarmente presenti visitatori temporanei, per ogni tale persona è necessario aggiungere altri 20 metri cubi all'ora.

Un po' più complesso è il calcolo in base al tasso di ricambio d'aria. Nella sua esecuzione si tiene conto della destinazione di ogni singola stanza e delle norme relative al tasso di ricambio d'aria per ciascuna di esse.

Il tasso di ricambio d'aria è il coefficiente che indica il numero di ricambi completi dell'aria viziata in un ambiente nell'arco di un'ora. Le informazioni corrispondenti sono contenute in una tabella normativa specifica (SNiP 2.08.01-89* Edifici residenziali, appendice 4).

Utilizzando questa tabella si esegue il calcolo della ventilazione domestica per tassi di ricambio. I coefficienti corrispondenti riflettono il tasso di ricambio d'aria per unità di tempo in base alla destinazione d'uso dell'ambiente.

La quantità di aria da rinnovare in un'ora si può calcolare con la formula:

L=N*V,

Dove:

• N – tasso di ricambio d'aria all'ora, ricavato dalla tabella;
• V – volume dell'ambiente, metri cubi.

Il volume di ogni ambiente è molto semplice da calcolare: basta moltiplicare la superficie della stanza per la sua altezza. Successivamente, per ogni ambiente si calcola il volume di ricambio d'aria all'ora utilizzando la formula sopra indicata.

Il valore L per ogni stanza viene sommato; il valore finale permette di farsi un'idea di quanta aria fresca debba entrare nell'ambiente per unità di tempo.

Naturalmente, attraverso i canali di estrazione deve essere aspirata esattamente la stessa quantità di aria esausta. Nella stessa stanza non vengono installati sia la ventilazione di mandata che quella di estrazione. Di solito l'afflusso d'aria avviene attraverso ambienti “puliti”: camera da letto, camera dei bambini, soggiorno, studio e simili.

La ventilazione di estrazione nel bagno o nel locale igienico viene installata nella parte superiore della parete; il ventilatore integrato funziona in modalità automatica.

L'aria viene invece rimossa dagli ambienti di servizio: locale igienico, bagno, cucina, ecc. È logico, poiché gli odori sgradevoli tipici di questi ambienti non si diffondono nell'abitazione ma vengono immediatamente espulsi all'esterno, rendendo la vita in casa più confortevole.

Pertanto nei calcoli si considera il valore normativo solo per la ventilazione di mandata o solo per quella di estrazione, come indicato nella tabella normativa.

Se non è necessario immettere o rimuovere aria da un determinato ambiente, nella relativa colonna è presente un trattino. Per alcuni ambienti è indicato un valore minimo del tasso di ricambio d'aria. Se il valore calcolato risulta inferiore al minimo, si deve utilizzare il valore della tabella per i calcoli.

Se i problemi di ventilazione si sono manifestati dopo che la ristrutturazione della casa è stata effettuata, è possibile installare valvole di mandata e di estrazione nella parete.

Ovviamente, in una casa possono esserci stanze la cui destinazione non è riportata nella tabella. In questi casi si utilizzano le norme adottate per gli ambienti residenziali, cioè 3 m³ per ogni metro quadrato della stanza. È sufficiente moltiplicare la superficie della stanza per 3 e considerare il valore ottenuto come il tasso di ricambio d'aria normativo.

Tutti i valori del tasso di ricambio d'aria L devono essere arrotondati per eccesso in modo che siano multipli di cinque. Ora è necessario calcolare la somma del tasso di ricambio d'aria L per gli ambienti attraverso i quali viene immessa l'aria. Separatamente si somma il tasso di ricambio d'aria L delle stanze da cui viene estratta l'aria di scarico.

Se il risultato dei calcoli non soddisfa i requisiti sanitari, si procede all'installazione di una valvola di mandata, di un briser o di una cappa a parete, si modernizza il sistema esistente o si esegue la sua pulizia.

L'aria esterna fredda può influire negativamente sulla qualità del riscaldamento in casa; per tali situazioni si utilizzano dispositivi di ventilazione con recuperatore di calore.

Successivamente è necessario confrontare questi due valori. Se L per l'immissione risulta superiore a L per l'estrazione, allora occorre aumentare i valori per quelle stanze per le quali nei calcoli sono stati utilizzati valori minimi.

Esempi di calcoli del volume di ricambio d'aria

Per eseguire il calcolo del sistema di ventilazione secondo il metodo dei ricambi d'aria, all'inizio è necessario stilare un elenco di tutti gli ambienti della casa, annotare la loro superficie e l'altezza dei soffitti.

Ad esempio, in una casa ipotetica sono presenti i seguenti ambienti:

• Camera da letto – 27 mq;
• Soggiorno – 38 mq;
• Studio – 18 mq;
• Camera dei bambini – 12 mq;
• Cucina – 20 mq;
• Bagno di servizio – 3 mq;
• Bagno – 4 mq;
• Corridoio – 8 mq.

Considerando che l'altezza del soffitto in tutti gli ambienti è di tre metri, calcoliamo i corrispondenti volumi d'aria:

• Camera da letto – 81 m³;
• Soggiorno – 114 m³;
• Studio – 54 m³;
• Camera dei bambini – 36 m³;
• Cucina – 60 m³;
• Bagno di servizio – 9 m³;
• Bagno – 12 m³;
• Corridoio – 24 m³.

Ora, utilizzando la tabella sopra riportata, è necessario effettuare i calcoli della ventilazione dell'ambiente tenendo conto del tasso di ricambio d'aria, aumentando ciascun valore fino a un multiplo di cinque:

• Camera da letto – 81 m³ * 1 = 85 m³;
• Soggiorno – 38 mq * 3 = 115 m³;
• Studio – 54 m³ * 1 = 55 m³;
• Camera dei bambini – 36 m³ * 1 = 40 m³;
• Cucina – 60 m³ – non meno di 90 m³;
• Bagno di servizio – 9 m³ non meno di 50 m³;
• Bagno – 12 m³ non meno di 25 m³.

Le informazioni sui valori normativi per il corridoio non sono presenti nella tabella, pertanto i dati relativi a questo piccolo ambiente non sono stati inclusi nel calcolo. Per il soggiorno è stato effettuato il calcolo in base alla superficie, considerando il valore normativo di tre metri cubi per ogni metro quadrato di area.

Un sistema di ventilazione correttamente organizzato garantirà un sufficiente ricambio d'aria nel soggiorno. Durante la progettazione, è necessario tenere conto dei requisiti e delle norme dei SNiP.

Ora è necessario sommare separatamente i dati relativi agli ambienti in cui avviene l'afflusso d'aria e separatamente quelli in cui sono installati i dispositivi di ventilazione di estrazione.

Volume di ricambio d'aria per afflusso:

• Camera da letto – 81 m³ * 1 = 85 m³/h;
• Soggiorno – 38 m² * 3 = 115 m³/h;
• Studio – 54 m³ * 1 = 55 m³/h;
• Camera dei bambini – 36 m³ * 1 = 40 m³/h;

Totale: 295 m³\h.

Volume di ricambio d'aria per estrazione:

• Cucina – 60 m³ — non meno di 90 m³/h;
• WC – 9 m³ — non meno di 50 m³/h;
• Bagno – 12 m³ — non meno di 25 m³/h.

Totale: 165 m³/h.

Ora bisogna confrontare le somme ottenute. È evidente che l'afflusso necessario supera l'estrazione di 130 m³/h (295 m³/h - 165 m³/h).

Per eliminare questa differenza, è necessario aumentare i volumi di ricambio d'aria per estrazione, ad esempio incrementando i valori per la cucina. In pratica, ciò si realizza, ad esempio, sostituendo i condotti con canali di sezione maggiore.

Le regole per il calcolo dell'area dei canali d'aria per la sostituzione o la modernizzazione del sistema di ventilazione sono riportate qui. Si consiglia di consultare il materiale utile.

Dopo le correzioni, i risultati del calcolo saranno i seguenti:

Volume di ricambio d'aria per afflusso:

• Camera da letto – 81 m³ * 1 = 85 m³/h;
• Soggiorno – 38 m² * 3 = 115 m³/h;
• Studio – 54 m³ * 1 = 55 m³/h;
• Camera dei bambini – 36 m³ * 1 = 40 m³/h;

Totale: 295 m³\h.

Volume di ricambio d'aria per estrazione:

• Cucina – 60 m³ — 220 m³/h;
• WC – 9 m³ — non meno di 50 m³/h;
• Bagno – 12 m³ — non meno di 25 m³/h.

Totale: 295 m³/h.

I volumi di afflusso e di estrazione sono uguali, il che soddisfa i requisiti nei calcoli del ricambio d'aria basati sui tassi di ricambio.

Il calcolo del sistema di ventilazione per la cucina è estremamente importante. Soprattutto se vi viene utilizzata una apparecchiatura a gas per la cottura del cibo.

Il calcolo del ricambio d'aria in conformità con le norme sanitarie è molto più semplice. Supponiamo che nella casa considerata sopra vivano permanentemente due persone e altre due vi soggiornino in modo irregolare.

Il calcolo viene eseguito separatamente per ogni ambiente in base alla norma di 60 m³ a persona per i residenti permanenti e 20 m³ all'ora per i visitatori temporanei:

• Camera da letto – 2 persone * 60 = 120 m³/h;
• Studio – 1 persona * 60 = 60 m³/h;
• Soggiorno – 2 persone * 60 + 2 persone * 20 = 160 m³/h;
• Camera dei bambini – 1 persona * 60 = 60 m³/h.

Totale per afflusso — 400 m³/h.

Per il numero di abitanti permanenti e temporanei della casa non esistono regole rigide; queste cifre vengono determinate in base alla situazione reale e al buon senso.

Un volume d'aria sufficiente, che affluisce tempestivamente nel bagno, e un'evacuazione altrettanto tempestiva dell'aria esausta impediscono la formazione di aria stagnante e la comparsa di muffe.

La cappa aspirante viene calcolata secondo le norme indicate nella tabella sopra riportata e viene aumentata fino al valore totale di afflusso:

• Cucina – 60 m³ — 300 m³/h;
• WC – 9 m³ — non meno di 50 m³/h;
• Bagno – 12 m³ — non meno di 50 m³/h.

Totale per cappa aspirante: 400 m³/h.

Il ricambio d'aria è stato aumentato per la cucina e il bagno. Il volume insufficiente per l'estrazione può essere suddiviso tra tutti gli ambienti in cui è installata la ventilazione di estrazione. Oppure aumentare questo valore solo per un ambiente, come è stato fatto nel calcolo secondo il metodo dei ricambi d'aria.

In conformità con le norme sanitarie, il ricambio d'aria viene calcolato in modo simile. Supponiamo che la superficie della casa sia di 130 m². Allora il ricambio d'aria in afflusso deve essere 130 m² * 3 m³/h = 390 m³/h.

Resta da distribuire questo volume tra gli ambienti per la cappa, ad esempio nel modo seguente:

• Cucina – 60 m³ — 290 m³/h;
• WC – 9 m³ — non meno di 50 m³/h;
• Bagno – 12 m³ — non meno di 50 m³/h.

Totale per cappa aspirante: 390 m³/h.

Il bilancio del ricambio d'aria è uno degli indicatori principali nella progettazione dei sistemi di ventilazione. I calcoli successivi vengono effettuati sulla base di queste informazioni.

Come scegliere la sezione del condotto dell'aria?

Il sistema di ventilazione, come noto, può essere canalizzato o non canalizzato. Nel primo caso è necessario scegliere correttamente la sezione dei canali. Se si decide di installare strutture a sezione rettangolare, il rapporto tra lunghezza e larghezza dovrebbe avvicinarsi a 3:1.

Lunghezza e larghezza della sezione dei condotti dell'aria a configurazione rettangolare devono essere in rapporto di tre a uno per ridurre la rumorosità.

La velocità di spostamento delle masse d'aria standard nel canale di ventilazione principale dovrebbe essere di circa cinque metri al secondo, mentre nelle diramazioni — fino a tre metri al secondo. Ciò garantirà il funzionamento del sistema con una quantità minima di rumore. La velocità del flusso d'aria dipende in gran parte dall'area della sezione trasversale del condotto.

Per scegliere le dimensioni della struttura, è possibile utilizzare apposite tabelle di calcolo. In tale tabella, a sinistra si seleziona il volume del ricambio d'aria, ad esempio 400 m³/h, e in alto si seleziona il valore della velocità, cinque metri al secondo.

Successivamente, si deve trovare l'intersezione della linea orizzontale del ricambio d'aria con la linea verticale della velocità.

Con l'aiuto di questo diagramma si calcola la sezione dei condotti per un sistema di ventilazione canalizzato. La velocità nel canale principale non deve superare i 5 m/s.

Da questo punto di intersezione si traccia una linea verso il basso fino alla curva, dalla quale si può determinare la sezione adatta. Per un condotto rettangolare sarà il valore dell'area, mentre per uno rotondo – il diametro in millimetri. Prima si eseguono i calcoli per il condotto principale, e poi – per le diramazioni.

Pertanto, i calcoli vengono eseguiti se in casa è previsto un solo canale di estrazione. Se invece si prevede di installare più canali di estrazione, il volume totale del condotto di estrazione va diviso per il numero di canali, e poi si procede ai calcoli secondo il principio descritto.

Questa tabella consente di scegliere la sezione del condotto per la ventilazione a canali, tenendo conto dei volumi e della velocità di spostamento delle masse d'aria.

Inoltre, esistono programmi di calcolo specializzati con cui è possibile eseguire simili calcoli. Per appartamenti e case residenziali, tali programmi possono essere persino più comodi, poiché forniscono un risultato più preciso.

Il normale ricambio d'aria è influenzato da un fenomeno come il tiraggio inverso, la cui specificità e i modi per contrastarlo sono illustrati nell'articolo che consigliamo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video #1. Informazioni utili sui principi di funzionamento del sistema di ventilazione:

Video #2. Insieme all'aria esausta, l'abitazione perde anche calore. Qui vengono dimostrati visivamente i calcoli delle perdite di calore legate al funzionamento del sistema di ventilazione:

Il calcolo corretto della ventilazione è la base del suo buon funzionamento e la garanzia di un microclima favorevole in casa o in appartamento. La conoscenza dei parametri fondamentali su cui si basano tali calcoli permetterà non solo di progettare correttamente il sistema di ventilazione durante la costruzione, ma anche di correggere il suo stato se le circostanze cambiano.

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