Ventilazione dei locali industriali: regole per l'organizzazione del ricambio d'aria

La funzione principale della ventilazione degli ambienti industriali è la rimozione dell'aria viziata e l'immissione di aria fresca. Con il suo aiuto, nei laboratori e negli uffici dell'azienda si crea un ambiente aereo confortevole conforme ai requisiti normativi.

È difficile sopravvalutare il ruolo di un sistema di ventilazione efficace. Del resto, solo in condizioni di aria pulita, di temperatura e umidità normali si può ottenere un aumento della produttività del lavoro.

Per capire come organizzare un sufficiente ricambio d'aria nell'edificio, è necessario comprendere i tipi e le caratteristiche di funzionamento dei diversi sistemi di ventilazione.

Spiegheremo come funzionano la ventilazione naturale e meccanica, descriveremo i metodi di allestimento della ventilazione locale della zona di lavoro e illustreremo i principi di calcolo del ricambio d'aria.

Classificazione dei sistemi di ventilazione

Tutti i sistemi di ventilazione esistenti si raggruppano in base a 4 caratteristiche:

1. Per metodo di movimento dell'aria la ventilazione si definisce: naturale, meccanica o artificiale, mista, quando sono presenti contemporaneamente entrambe le opzioni.
2. Per direzione del flusso d'aria i sistemi di ventilazione si dividono in immissione, estrazione o immissione-estrazione.
3. Per luogo d'azione i sistemi di ventilazione si raggruppano in 3 gruppi: generale, locale, combinata.
4. Per destinazione si distinguono sistemi di lavoro e di emergenza.

La base per la progettazione della ventilazione per i posti di lavoro in produzione sono le norme prescritte nell'SNiP 41-01-2003. Il ricambio d'aria naturale e meccanico funzionano secondo schemi diversi.

Mentre i processi che si verificano nella ventilazione naturale dipendono dalla pressione termica e del vento e sono praticamente fuori dal controllo umano, il ricambio d'aria forzato è possibile solo con la sua partecipazione attiva.

Schema di funzionamento del ricambio d'aria naturale

La ventilazione degli ambienti effettuata con il primo metodo non è altro che una semplice aerazione. Avviene senza intervento umano ed è possibile quando le chiusure non sono sufficientemente ermetiche e lasciano passare l'aria sia dall'esterno che dall'interno.

La direzione è influenzata dalla pressione. Se i suoi valori sono più alti all'esterno, si apre un percorso per l'ingresso di aria pulita dall'esterno negli ambienti. Altrimenti, l'aria calda dagli ambienti trova vie di uscita verso l'esterno. Spesso questi processi avvengono in parallelo.

Il grande vantaggio della ventilazione naturale è che la sua realizzazione non richiede costi significativi né per le apparecchiature né per l'alimentazione elettrica. Tra tutti gli schemi esistenti, questo è il più semplice.

La ventilazione naturale attiva avviene in modo non organizzato a causa di circostanze casuali. Si osserva in condizioni in cui la temperatura dell'aria all'esterno e all'interno dell'edificio differiscono notevolmente.

Contribuisce a questo processo anche la comparsa di aree con valori di pressione alti e bassi sul lato dell'involucro, intensamente spazzato dal vento e sul lato più riparato rispettivamente. In questa situazione si osserva infiltrazione: l'aria entra nell'ambiente dal lato sopravvento ed esce dal lato sottovento.

Il coefficiente di ricambio d'aria, che caratterizza l'intensità del processo, nel metodo di ventilazione naturale non supera 0,5.

La ventilazione non organizzata non può garantire condizioni confortevoli per le persone e le attrezzature presenti negli ambienti industriali. Qui devono essere necessariamente presenti sistemi appositamente progettati.

La ventilazione naturale di tipo organizzato si realizza mediante aerazione o tramite deflettori. Sia l'immissione che l'estrazione dell'aria dal locale avvengono attraverso aperture nelle strutture di chiusura o attraverso canali di scarico. Nella ventilazione a canali il deflettore è sempre presente.

Quando si parla di ventilazione nell'industria, non si intende solo l'attrezzatura, ma anche la sua manutenzione e l'intero insieme di misure riguardanti la creazione di un ambiente microclimatico salubre.

Ventilazione naturale con l'uso dell'aerazione

Nei reparti dove la tecnologia prevede una grande produzione di calore, l'aerazione comporta un ricambio d'aria realizzato attraverso lucernari e aperture finestrate sotto l'effetto della pressione termica e del vento. Nei reparti freddi, l'assimilazione dell'aria avviene solo grazie alla pressione del vento.

Nell'installazione dell'aerazione è obbligatorio considerare la rosa dei venti, altrimenti emissioni nocive provenienti dai camini delle aziende vicine potrebbero entrare nell'ambiente produttivo. Nulla deve ostacolare la fuoriuscita di vapori e gas nocivi attraverso i lucernari.

Le migliori condizioni per la ventilazione si creano posizionando l'edificio sul lato sopravvento rispetto alla produzione nociva. L'apertura e la chiusura degli sportelli deve essere automatizzata, in modo da poterli comandare dal basso.

La loro diversa disposizione consente di regolare l'afflusso di aria fresca. L'aerazione è l'opzione più adatta per reparti di grandi volumi, in cui non è possibile utilizzare la ventilazione meccanica a causa del suo costo elevato.

In alcuni casi, mediante l'aerazione, è possibile organizzare, basandosi sul tiraggio naturale, un efficace ricambio d'aria. A tale scopo vengono installati lucernari di aerazione e illuminazione.

L'altezza raccomandata per l'immissione dell'aria nel locale con questo tipo di ventilazione è di minimo 0,3 m e massimo 1,8 m nel periodo caldo e minimo 4 m in quello freddo. L'opzione ottimale sono finestre di costruzione speciale su 3 livelli. Quando fa caldo, l'aria fresca passa attraverso gli sportelli posti in basso, mentre quella viziata esce dall'alto.

La fila intermedia di finestre garantisce il flusso d'aria a temperature negative. Nel tempo in cui la massa d'aria raggiunge il livello del pavimento, riesce a riscaldarsi.

Quando è necessario rimuovere un grande volume d'aria, è necessario un deflettore di dimensioni considerevoli o più deflettori più piccoli, equivalenti per capacità a quello più grande.

Negli edifici industriali di piccole dimensioni, sui canali o tubi destinati all'estrazione, vengono installati deflettori. Con il loro aiuto si rimuove l'aria viziata dalle officine dove è presente una ventilazione generale di estrazione.

Vengono inoltre utilizzati per deviare i gas caldi provenienti da forni, presse, fucine. Durante la loro installazione si tiene conto della traiettoria del flusso d'aria dominante.

Ventilazione artificiale o meccanica

Essendo più avanzata di quella naturale, questa tipologia di ventilazione comporta notevoli investimenti finanziari e operativi. In tale sistema possono essere presenti dispositivi non solo per la pulizia, ma anche per ionizzare, umidificare e riscaldare l'aria.

Lo schema della ventilazione meccanica include: pozzo di presa d'aria (1), calorifero (2), immissione aria (3), ventilatore di estrazione (4), condotti dell'impianto di estrazione (5), canali di ventilazione (6), ciclone (7).

La ventilazione meccanica può essere sia di immissione che di estrazione o combinata, ovvero immissione ed estrazione.

I suoi vantaggi sono evidenti:

• garantire la presa di aria pulita e il suo trattamento — riscaldamento, deumidificazione, umidificazione;
• spostamento delle masse d'aria su distanze significative;
• fornitura di aria pulita direttamente sul posto di lavoro;
• rimozione dell'aria sporca e sua purificazione;
• indipendenza operativa – l'efficienza del sistema non dipende dalle condizioni ambientali.

Generalmente, i sistemi di estrazione e di immissione lavorano insieme, ma talvolta si consiglia l'utilizzo di uno solo dei due tipi.

Il compito della ventilazione di mandata è di fornire agli ambienti di lavoro aria che abbia un effetto benefico sulla salute delle persone.

Viene utilizzata laddove i processi produttivi sono accompagnati da grandi emissioni di calore, contenenti quantità insignificanti di sostanze nocive. L'aria pulita che entra attraverso i condotti viene distribuita ai posti di lavoro mediante l'uso di bocchette di distribuzione.

I sistemi che rimuovono dall'ambiente l'aria contenente vari inquinanti sono chiamati sistemi di estrazione. Questo tipo di ricambio d'aria viene utilizzato negli ambienti produttivi dove non sono presenti emissioni nocive e non è escluso un valore minimo di parametri come il tasso di ricambio d'aria.

Questi possono essere magazzini, locali ausiliari e locali di servizio. L'apporto di aria è garantito mediante infiltrazione. Per il compito di efficiente rimozione dell'aria inquinata e della sua purificazione, i sistemi di aspirazione si rivelano molto adatti.

In caso di necessità di un ricambio d'aria attivo e affidabile, si utilizza la ventilazione di mandata e di estrazione. Per proteggere in qualche modo i locali poco inquinati dai reparti adiacenti con un elevato livello di inquinamento, nel sistema si crea una leggera pressione.

Lo schema del ricambio d'aria in azienda viene installato sulla base di calcoli. La loro precisione è la garanzia di un funzionamento corretto ed efficiente dell'impianto.

Nella fase di progettazione dell'impianto di ventilazione forzata e di estrazione, si calcola la portata d'aria utilizzando la formula:

Lots = 3600FWo, dove

F – superficie totale delle aperture in m², Wo – valore medio della velocità con cui avviene l'aspirazione dell'aria. Questo parametro dipende dalla tossicità delle emissioni e dal tipo di operazioni eseguite.

I dispositivi di estrazione possono trovarsi a diverse altezze. L'importante è che i flussi d'aria inquinati non modifichino la loro traiettoria naturale. Le emissioni con peso specifico maggiore di quello dell'aria si trovano sempre nella zona inferiore, pertanto i dispositivi per la loro captazione devono essere posizionati nella stessa area.

Nel periodo autunno-invernale, l'aria immessa nei locali deve essere riscaldata. Per ridurre i costi si utilizza la ricircolazione, che prevede il riscaldamento di una parte dell'aria purificata e il suo ritorno nel locale.

Per il funzionamento del sistema di ventilazione con recupero di calore devono essere rispettate 2 regole:

1. Dall'esterno entra almeno il 10% di aria fresca, mentre nell'aria reimmessa il contenuto di impurità inquinanti non supera il 30% rispetto alla capacità massima consentita.
2. È vietato utilizzare la ricircolazione in produzione dove nella massa d'aria sono presenti polvere esplosiva, microrganismi in grado di causare diverse malattie, emissioni appartenenti alle classi di pericolo 1-3.

La scelta del tipo di ventilazione in base al luogo di azione dipende dal peso delle emissioni, dalla loro concentrazione e dalla temperatura. La ventilazione generalizzata consente di rimuovere l'intero volume d'aria inquinata indipendentemente dai punti da cui proviene.

La ventilazione meccanica può essere sia generalizzata che locale. La prima può essere canalizzata o non canalizzata.

La variante canalizzata è la più diffusa. Qui, per il movimento dell'aria attraverso appositi condotti, è prevista la presenza di un impianto eiettore oppure si utilizza un ventilatore — di tipo assiale o centrifugo.

Se i condotti dell'aria sono assenti, il sistema è detto non canalizzato. In questo caso, l'apparecchiatura di ventilazione viene installata direttamente nella parete o nel soffitto. La condizione principale è la presenza di ventilazione naturale.

La possibilità che nell'ambiente si verifichino emissioni con un elevato grado di esplosività non consente di installare apparecchiature di ventilazione sui condotti dell'aria, pertanto in questi casi si utilizzano eiettori.

Il sistema di ventilazione forzata generalizzata artificiale viene spesso collegato al riscaldamento centralizzato. All'esterno dell'edificio vengono predisposte prese d'aria per l'ingresso di aria fresca.

I pozzi sono posizionati sopra il tetto e sopra il terreno. L'importante è che non ci siano industrie con emissioni nocive vicino ai ricevitori.

Le stesse aperture di presa d'aria devono trovarsi a una distanza dal suolo di almeno 2 m, e se l'impianto è situato in una zona verde, la distanza minima consentita dal livello del suolo al punto inferiore dell'apertura deve essere di 1 m.

Il principio di funzionamento della ventilazione generale di mandata è semplice:

• il ventilatore aspira le masse d'aria attraverso il calorifero;
• l'aria viene riscaldata e umidificata;
• i flussi d'aria entrano nell'edificio attraverso speciali canali di ventilazione.

Il volume dell'aria in entrata viene regolato da valvole o serrande appositamente progettate.

I vapori concentrati e i gas che la ventilazione di estrazione generale e locale non è riuscita a rimuovere vengono diluiti dal sistema di immissione generale. Inoltre, assimila l'umidità e il calore in eccesso.

La ventilazione artificiale generale di tipo mandata-espulsione può essere aperta o chiusa. Nel primo caso si tratta di 2 sistemi indipendenti, uno dei quali immette aria e l'altro rimuove parallelamente l'aria esausta precedentemente depurata.

Questi sistemi sono adatti per officine in cui vengono rilasciate sostanze di classi di pericolo 1-2 e la produzione stessa appartiene alle categorie A, B, V.

Oltre alla ventilazione di lavoro, nei locali di produzione potenzialmente pericolosi deve essere presente anche una versione di emergenza. Viene realizzata principalmente come estrazione. Per i locali appartenenti alle categorie A, B, E, il sistema è dotato di azionamento meccanico.

Tutti gli elementi del sistema devono essere conformi ai requisiti del PUE (Norme per l'installazione elettrica). Nelle officine delle categorie V, G, D è ammessa la ventilazione a tiraggio naturale, se le prestazioni sono garantite nelle condizioni meteorologiche più avverse.

Le griglie e i tubi del sistema di ventilazione di emergenza sono posizionati nei punti di maggiore concentrazione di sostanze pericolose.

Non è necessario installare cappe sui tubi e sui pozzi della ventilazione di emergenza. Le aperture stesse non devono essere posizionate dove le persone sono costantemente presenti. Ciò peggiorerebbe il microclima locale.

Il ruolo della ventilazione di emergenza è ridurre la concentrazione di emissioni nocive durante l'evacuazione dei lavoratori dall'officina. Più persone lavorano nello stabilimento, più tempo richiede il processo di evacuazione.

La ventilazione di emergenza di mandata viene installata nelle officine dove, in caso di emergenza, si verifica un rilascio di vapori o gas più leggeri dell'aria. Il passaggio alla ventilazione di emergenza deve avvenire automaticamente non appena il sistema normale si guasta.

Ventilazione locale degli ambienti

L'estrazione locale elimina l'aria viziata nei punti in cui avviene l'inquinamento. Il kit di estrazione industriale comprende ventilatori di estrazione, tubazioni e griglie di ventilazione.

La ventilazione locale, progettata per rimuovere dalle apparecchiature le sostanze appartenenti alle classi di pericolo 1 e 2, è organizzata in modo tale che, con il sistema di ventilazione spento, l'avvio dell'apparecchiatura diventi impossibile.

In alcuni casi sono previsti ventilatori di riserva e gli aspiratori locali sono dotati di automazione. Tale ventilazione è suddivisa in 2 tipi: di immissione e di estrazione. La ventilazione di immissione è realizzata sotto forma di barriere termiche e docce d'aria.

Barriere termiche d'aria

Le aperture che rimangono aperte per lungo tempo (più di 40 minuti per turno) o che si aprono abbastanza spesso (più di 5 volte) contribuiscono all'ipotermia delle persone presenti nell'ambiente. Anche il funzionamento di essiccatoi che emettono sostanze inquinanti porta a conseguenze negative.

In questi casi vengono installate barriere d'aria. Esse fungono da barriera contro l'aria fredda o surriscaldata.

Le barriere d'aria e le barriere termiche ad aria sono progettate in modo che durante la stagione fredda, all'apertura delle aperture, la temperatura nei reparti non scenda al di sotto del valore:

• 14°C — durante lo svolgimento di un lavoro che non richiede un grande sforzo fisico;
• 12°C — quando il lavoro è classificato come di media intensità;
• 8°C — durante lo svolgimento di un lavoro pesante.

Se i posti di lavoro si trovano vicino a cancelli e aperture tecnologiche, vengono installati schermi o divisori. La barriera termica ad aria vicino alle porte che danno all'esterno deve essere composta da aria con una temperatura massima di 50°C, e vicino ai cancelli non superiore a 70°C.

Aspirazione locale con l'uso di estrattori speciali

Il sistema di aspirazione locale tramite aspiratori speciali cattura e poi rimuove le impurità nocive per la salute sotto forma di gas, fumo e polvere.

Si tratta di una sorta di doccia d'aria, il cui compito è immettere aria fresca in un punto fisso e abbassare la temperatura nella zona di afflusso. Viene utilizzata in produzione dove i lavoratori sono esposti a temperature elevate ed energia radiante con intensità superiore a 300 kcal/m² all'ora, emessa da forni di riscaldamento e fusione.

Tali installazioni possono essere sia fisse che mobili. Devono garantire una velocità di soffiaggio da 1 a 3,5 m/s.

L'uso della doccia d'aria è uno dei modi per stabilire un equilibrio termico tra l'uomo e l'ambiente in cui è costretto a trovarsi

Esiste anche il concetto di oasi d'aria, che è lo stesso dispositivo integrato nel sistema di ventilazione locale. Esso crea un microclima con parametri specifici in una determinata parte dell'ambiente produttivo.

L'aria purificata, immessa in una zona delimitata specifica, viene solitamente sottoposta a un trattamento speciale di termoigrometria.

L'oasi d'aria crea condizioni migliori sul posto di lavoro e neutralizza l'effetto delle sostanze nocive. Spesso si tratta di cabine separate, ma quando la loro installazione non è possibile, si dirige un flusso d'aria sui posti di lavoro.

Se si avvicina un dispositivo di aspirazione locale direttamente al punto di emissione delle sostanze che inquinano lo spazio, sarà possibile rimuovere l'aria contenente una percentuale più elevata di queste rispetto a una ventilazione di tipo generale. La ventilazione locale consente di ridurre significativamente il ricambio d'aria.

Calcolo del ricambio d'aria

Se dall'attività produttiva non vengono rilasciate sostanze nocive, la quantità d'aria necessaria per la ventilazione si calcola con la formula:

L = N x Ln, dove

N è il numero di persone solitamente presenti nel locale, Ln è il volume d'aria necessario per 1 persona, misurato in m³/h. Secondo la norma, è compreso tra 20 e 60 m³/h.

Utilizzando il parametro del tasso di ricambio d'aria, il calcolo viene eseguito con la formula:

L = n x S x H, dove

n è il tasso di ricambio d'aria nel locale (per un locale produttivo n=2), S è la superficie del locale in m², e H è la sua altezza in m.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Qui tutto sulle sottigliezze di tutti i tipi di sistemi di ventilazione:

Dettagli sul montaggio del sistema:

Qualunque sistema di ventilazione venga scelto, deve possedere due caratteristiche principali: una corretta progettazione e funzionalità. Solo a queste condizioni sul luogo di lavoro verrà mantenuto un microclima ottimale per la salute.

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