Ventilazione in cantina: tecnologia per la realizzazione di un sistema di ventilazione corretto.

Dalla qualità del funzionamento della ventilazione in cantina dipende la conservazione degli oggetti riposti, e talvolta il benessere e la salute dei proprietari. Per creare un sistema di ricambio d'aria che funzioni correttamente, è necessaria la comprensione di alcuni processi fisici e la conoscenza della tecnologia di installazione.

Le spiegheremo come organizzare un sistema di estrazione dell'aria viziata da locali sotterranei e garantire l'apporto di aria fresca dall'esterno. Nell'articolo presentato sono descritti in dettaglio i metodi e le soluzioni testati nella pratica. Seguendo i nostri consigli, potrà allestire perfettamente la sua cantina.

Il compito della ventilazione dei locali sotterranei

Le cantine vengono utilizzate per la conservazione a lungo termine di oggetti con requisiti speciali per le condizioni ambientali. La temperatura nei locali chiusi sotterranei si mantiene quasi sempre tra +5 e +12 gradi Celsius.

I livelli di umidità possono variare notevolmente, di solito in base alle condizioni esterne. Con la ventilazione è possibile regolare questi parametri fino ai valori desiderati.

Mantenimento del regime termico

Il regime di temperatura di una cantina ben costruita e isolata si forma grazie allo scambio termico tra le pareti, il pavimento e l'aria al suo interno. Il soffitto, di solito, viene isolato, quindi il suo effetto sulla variazione della temperatura all'interno della struttura è minimo.

Le variazioni stagionali della temperatura del terreno sono molto inferiori a quelle atmosferiche, consentendo di stabilire un microclima costante nell'ambiente. Il riscaldamento o il raffreddamento dell'aria all'interno della cantina avviene lentamente a causa della bassa conducibilità termica del terreno.

La struttura classica di una cantina prevede lo scambio termico tra l'aria al suo interno e il terreno che costituisce il pavimento e le pareti. L'influenza della temperatura atmosferica viene esclusa mediante l'uso dell'isolante.

Se necessario, è possibile utilizzare la ventilazione per modificare la temperatura. Considerando che la struttura è sotterranea, per raffreddare la cantina in inverno è sufficiente il movimento naturale dell'aria, mentre in estate è meglio stimolare il flusso d'aria con l'uso di ventilatori.

Risoluzione del problema dell'umidità eccessiva

Il problema più comune del microclima di una cantina è l'eccesso di umidità. L'evaporazione tramite radiazione solare o azione del vento non è possibile, quindi la ventilazione è il metodo principale per asciugare gli ambienti interrati.

I modi in cui l'umidità può entrare possono essere suddivisi in tre tipi:

• L'umidità può entrare nella cantina sotto forma di acqua attraverso pareti, pavimento o soffitto in assenza o danneggiamento dello strato di impermeabilizzazione. Ciò accade più spesso in primavera durante lo scioglimento della neve.
• Le fonti interne di umidità possono essere oggetti o prodotti presenti nell'ambiente. Frutta e verdura, specialmente nella fase iniziale della conservazione, emettono vapore. L'umidificazione dell'aria avviene anche durante la fermentazione, nella respirazione delle api se la cantina viene usata come omshanik (rifugio invernale per api), e in molti altri casi.
• Nel periodo primaverile-autunnale, quando la temperatura in cantina è notevolmente inferiore a quella esterna, la fonte di umidità è la condensa. Pertanto, per un corretto utilizzo della ventilazione, è necessaria la conoscenza delle leggi fisiche della condensazione e dell'evaporazione.

Il processo di rimozione dell'umidità mediante ventilazione procede lentamente. Pertanto, prima di iniziare questa procedura, è necessario determinare la causa dell'aumento dell'umidità in cantina e, se possibile, eliminarla.

L'evaporazione dell'umidità durante la ventilazione avviene lentamente, quindi se non si elimina la causa della presenza di acqua in cantina, la procedura di asciugatura non avrà alcun effetto.

Riduzione della concentrazione di gas pericolosi

Un altro motivo per ventilare gli ambienti è la necessità di modificare la composizione chimica dell'aria. Infatti, a seguito della conservazione dei prodotti agricoli, si verificano emissioni di vari odori, e durante la loro decomposizione, così come quando in cantina sono presenti api o serbatoi di fermentazione, viene rilasciata abbondantemente anidride carbonica, sostituendo l'ossigeno.

In cantine poco ventilate è possibile l'accumulo di gas di diversa origine. Una concentrazione eccessiva di anidride carbonica (CO₂), metano, monossido di carbonio (CO) o idrogeno solforato può causare una carenza di ossigeno nel sangue, soffocamento e, di conseguenza, perdita di coscienza. In caso di mancato immediato soccorso, può verificarsi un esito fatale.

In assenza di circolazione interna dell'aria, la concentrazione di gas pericolosi pesanti avviene nel punto più basso della cantina. Pertanto, se per eliminare gli odori estranei è sufficiente un semplice ricambio d'aria, per ridurre la concentrazione di gas il cui peso specifico rispetto all'aria atmosferica è maggiore di uno, è necessaria una ventilazione con l'apertura di aspirazione posizionata a breve distanza dal pavimento.

Nel caso in cui sussistano presupposti per un'eccessiva concentrazione di gas pesanti in cantina, è necessario effettuare una ventilazione obbligatoria del locale prima di accedervi, oppure utilizzare sensori o analizzatori di gas per determinare la necessità di ventilazione.

Il processo di fermentazione alcolica porta a un rilascio attivo di anidride carbonica. A causa della necessità di mantenere una temperatura esterna costante, spesso i serbatoi di fermentazione vengono collocati in cantina. In assenza di una ventilazione adeguata, ciò può talvolta portare al soffocamento dei proprietari della cantina.

Basi teoriche della rimozione dell'umidità

Nel caso in cui l'obiettivo principale del ricambio d'aria sia l'essiccazione dell'ambiente, dal punto di vista fisico il problema può essere formulato come segue: è necessario predisporre un sistema di ventilazione in cantina secondo uno schema tale che la massa assoluta di umidità che entra all'interno sia inferiore a quella che esce all'esterno.

Descrizione fisica dei processi di condensazione ed evaporazione

Esistono tre termini fondamentali, il cui significato è necessario comprendere per capire la natura della condensazione e dell'evaporazione dell'umidità dall'aria:

• L'umidità assoluta indica la massa di vapore acqueo contenuta in un metro cubo d'aria. Questo valore è espresso in g/m³.
• L'umidità relativa indica il rapporto tra la massa attuale di vapore acqueo e quella massima possibile, a pressione e temperatura costanti. È espressa in percentuale.
• La temperatura del punto di rugiada indica il valore di temperatura al di sotto del quale il vapore acqueo presente nell'aria raggiunge lo stato di saturazione e inizia il processo di condensazione.

Per quanto riguarda la cantina, il processo di condensazione può essere descritto come segue. A una certa temperatura, l'aria ha determinati valori di umidità assoluta e relativa.

Al diminuire della temperatura, il valore dell'umidità assoluta rimane invariato, mentre quello dell'umidità relativa aumenta. Quando l'umidità relativa raggiunge il 100%, si arriva al punto di rugiada e inizia la liberazione di umidità sotto forma di condensa.

Più bassa è la temperatura dell'aria, minore è la quantità di umidità che essa può trattenere in sospensione a piena saturazione

Il processo di evaporazione è il seguente: quando l'aria con umidità relativa inferiore al 100% entra in contatto con l'acqua, si satura di umidità, un processo che può continuare fino a raggiungere un'umidità relativa del 100%. Più alta è la temperatura dell'aria, maggiore è la quantità di umidità che può assorbire durante l'evaporazione.

Deumidificazione dei locali sotterranei in estate

Con tempo secco e caldo, c'è la tentazione di aprire per un po' la cantina umida e far entrare aria calda e secca per rimuovere la condensa. Questo è uno degli errori più comuni, che porta all'effetto opposto: l'ingresso di umidità dall'atmosfera nel sottosuolo.

Ad esempio, di giorno con un anticiclone e una temperatura dell'aria di +32 gradi Celsius e un'umidità relativa del 40%, si ha la sensazione di aria secca. In cantina, con una temperatura di +12 gradi e un'umidità relativa del 100%, si ha una sensazione di umidità. Tuttavia, l'umidità assoluta all'esterno con questi parametri sarà maggiore che all'interno.

Una volta entrata, l'aria calda inizierà a raffreddarsi. La temperatura del punto di rugiada con i parametri sopra indicati dell'aria esterna sarà di 16 gradi. Di conseguenza, durante il periodo di abbassamento della temperatura da 16 a 12 gradi, si verificherà la condensazione dell'umidità e l'umidità relativa dell'aria sarà del 100%.

Oltre al fatto che l'umidità dell'aria in cantina rimarrà allo stesso livello massimo, si verificherà un ulteriore apporto di acqua per condensazione

L'asciugatura dei locali interrati tramite ventilazione deve essere effettuata correttamente per un lungo periodo. Il volume d'aria che passa attraverso i locali deve garantire valori minimi di calo della temperatura, affinché, con bassi valori di umidità relativa, avvenga il processo di evaporazione.

Tuttavia, dopo il periodo di ventilazione, a causa dello scambio termico con pareti e pavimento, si verificherà un graduale abbassamento della temperatura e la condensazione dell'acqua presente nell'aria.

Pertanto, la rimozione temporanea dell'umidità mediante ventilazione durante la stagione calda viene effettuata nei seguenti casi:

• la quantità di umidità nella cantina supera chiaramente il volume che si troverà dopo la condensazione dell'acqua dall'aria atmosferica;
• è necessario creare condizioni per interrompere i processi intensivi di decomposizione, diffusione di muffe e funghi;
• è necessario eseguire un trattamento antimicotico, che è più efficace quando l'antisettico viene applicato su superfici asciutte.

La rimozione della condensa dalla cantina durante la stagione calda viene effettuata con metodi alternativi. Si può raccogliere l'umidità utilizzando sostanze con buone proprietà igroscopiche (assorbenti acqua), come cenere o segatura.

Allo stesso tempo, per quanto possibile, è necessario escludere il ricambio d'aria esterno, se ciò non contraddice il rispetto di altri parametri del microclima dell'ambiente.

Le gocce di condensa dal soffitto si possono raccogliere più facilmente con un panno asciutto. In estate, questo è il metodo più efficace per combattere l'umidità in cantina.

Congelamento dell'umidità in inverno

A temperature negative, l'umidità assoluta dell'aria è bassa. Pertanto, il metodo più efficace per rimuovere l'umidità mediante ventilazione, chiamato non del tutto correttamente “congelamento”, è quello di garantire l'ingresso di aria gelida nella cantina.

Ad esempio, anche se a -10 gradi Celsius l'aria ha la massima umidità possibile (2,36 g/m³), dopo il suo riscaldamento nell'ambiente fino a +5 gradi, il valore dell'umidità relativa sarà solo del 30%. Un metro cubo di tale aria sarà in grado di far evaporare 4,5 grammi di acqua in cantina.

Poiché per quasi tutte le cantine è indesiderabile un abbassamento della temperatura a valori negativi, l'introduzione di aria gelida deve essere effettuata in piccole quantità.

L'aria gelida sposta l'aria umida dall'ambiente e si mescola con quella rimasta. Successivamente, è necessario attendere che la temperatura salga ai valori normali e si può ripetere la procedura.

Quando si asciuga la cantina con aria gelida, è importante non permettere che la temperatura scenda sotto lo zero per un lungo periodo. L'effetto del freddo sulle verdure è altrettanto dannoso quanto l'eccesso di umidità.

Questo metodo viene applicato efficacemente in autunno dopo la conservazione del raccolto, aprendo la ventilazione per un certo periodo durante la notte.

Aspetti tecnici della realizzazione della ventilazione

La corretta realizzazione tecnica del sistema di ventilazione per la cantina, insieme alla comprensione delle regole del suo utilizzo, permetterà di garantire il microclima desiderato nell'ambiente. Per piccole strutture è possibile eseguire tutti i lavori da soli, possedendo competenze di base nel campo dell'edilizia.

Potrete conoscere le peculiarità del calcolo del sistema di ventilazione per diversi tipi di locali leggendo l'articolo consigliato.

Posizionamento dei condotti d'aria e loro manutenzione

Come condotti d'aria si utilizzano solitamente tubi in plastica o metallo. Per la plastica viene richiesta la resistenza alle basse temperature. Ciò è necessario per evitare che si rompa in inverno durante sollecitazioni meccaniche, come la pulizia dal ghiaccio.

Di solito per la ventilazione dei locali interrati si usano due tubi, uno dei quali serve per l'immissione dell'aria e l'altro per l'estrazione. L'uso di un unico tubo comporta un volume d'aria circolante molto inferiore.

I punti di uscita dei tubi è consigliabile posizionarli alle estremità opposte della cantina. In questo caso si ottiene una ventilazione uniforme di tutta l'area del locale, senza formazione di zone di ristagno d'aria.

Il punto di ingresso della ventilazione di mandata viene solitamente posizionato vicino al pavimento del locale, mentre il punto di aspirazione dell'aria è più vicino al soffitto. Ciò è necessario per rispettare le leggi fisiche del funzionamento della circolazione naturale dell'aria. L'eccezione è il posizionamento dell'ingresso del tubo di scarico vicino al pavimento per un deflusso più efficace di gas pesanti pericolosi.

Quando si posizionano le uscite esterne vicino al suolo, è necessario monitorare il livello di neve, poiché la formazione di un cumulo di neve al di sopra del livello del tubo può causare l'interruzione della ventilazione. L'aria umida che esce dal locale provoca la formazione di ghiaccio nel tubo di scarico, che può ridurre la velocità di movimento dell'aria o addirittura causare l'arresto della ventilazione.

Schema del ricambio d'aria con posizionamento corretto e scorretto dei tubi in pianta. In caso di geometria complessa della cantina, potrebbe essere necessario utilizzare più punti di immissione o estrazione dell'aria.

La pulizia del ghiaccio a volte è un compito complesso a causa della presenza di ghiaccio o depositi di elevata densità. Per semplificare il lavoro, in autunno si può inserire all'interno del tubo una barra metallica rigida di diametro 8-12 mm. In caso di completa ostruzione della sezione del tubo da parte del ghiaccio, con movimenti alternati e rotazione della barra si può iniziare la procedura di pulizia dello scarico.

Se il tubo di scarico è verticale, sotto la sua estremità situata in cantina è necessario posizionare un contenitore in cui raccogliere la condensa e i frammenti di neve e ghiaccio che cadono durante la pulizia del tubo.

Le patate sotto il tubo di scarico sono bagnate a causa della condensa che cade su di esse. Per evitare ciò, è necessario posizionare sotto l'apertura del tubo un contenitore in cui raccogliere l'acqua.

Ricambio d'aria naturale e forzato

Nella stragrande maggioranza dei casi, si utilizza la ventilazione naturale per piccoli ambienti sotterranei. In inverno, la fisica del processo di ricambio della massa d'aria si basa sulla differenza di densità tra aria fredda e calda. Per questo motivo, l'uscita del tubo di mandata è posizionata vicino al pavimento, mentre l'ingresso del tubo di scarico è sotto il soffitto.

L'area della sezione dei condotti d'aria viene calcolata in base all'indice del volume di ricambio d'aria necessario per il locale specifico e alla velocità di movimento calcolata dell'aria nei tubi.

Per regolare il volume di ventilazione, è meglio utilizzare una sezione del tubo leggermente maggiore di quella calcolata, in abbinamento con una serranda. Questa può essere installata sia sul tubo di mandata che su quello di scarico.

Un metodo noto fin dall'antichità con una candela accesa posta sotto un tubo di scarico. L'aria calda sale verso l'alto, aumentando notevolmente il tiraggio.

La ventilazione naturale funziona male in estate e inoltre impiega molto tempo per rimuovere gas con densità maggiore dell'aria comune. In questo caso, per creare una pressione dell'aria, si realizza un tipo di ventilazione forzata installando ventilatori assiali.

I ventilatori possono essere installati sia sul tubo di scarico che su quello di alimentazione, o su entrambi contemporaneamente. In presenza di elevata umidità nella cantina, si consiglia di non installare un ventilatore sul tubo di scarico a causa del possibile rapido guasto dovuto all'umidità.

Rimozione dell'umidità mediante zone di condensazione

Esiste un metodo per rimuovere l'umidità dalla cantina in inverno che non richiede tubi o aperture per l'afflusso e il deflusso dell'aria. Consiste nel creare zone di condensazione dell'umidità e poi rimuoverla. Questo metodo non è di ventilazione ma di circolazione, poiché non vi è scambio d'aria tra l'ambiente e l'atmosfera.

L'implementazione più elementare di questo metodo consiste nell'utilizzare un telo all'esterno della porta semiaperta della cantina. L'aria calda, penetrando dalla cantina attraverso una piccola apertura, si raffredda entrando in contatto con il telo freddo, sul quale rimane condensa sotto forma di brina e ghiaccio. L'aria fredda e secca ritorna nell'ambiente.

L'uso dello schema con telo consente di evitare lavori di installazione di condotti d'aria dalla cantina all'esterno. Tuttavia, questo sistema non è automatico: è necessario rimuovere periodicamente il ghiaccio.

Con questo metodo, periodicamente sarà necessario spostare il telo, chiudere la porta, rimuovere il ghiaccio e portarlo fuori. Come telo è necessario utilizzare un panno spesso in grado di sopportare un peso fino a 20 kg di neve aderente per metro quadrato della sua superficie.

Le regole e le tecnologie di costruzione dei sistemi di ventilazione vengono illustrate nell'articolo seguente.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Video #1. Il problema della condensazione dell'umidità in estate e metodi per risolverlo:

Video #2. Assemblaggio e installazione del ventilatore sul tubo di scarico:

Per un funzionamento di qualità del sistema di ventilazione è necessario affrontare con attenzione lo studio dei principi fisici della circolazione dell'aria, nonché della sua condensazione ed evaporazione. Il dispositivo tecnologico del ricambio d'aria non è complesso e per ambienti piccoli la sua realizzazione è possibile da soli.

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