Ventilazione forzata nella cantina: regole e schemi di installazione

I locali seminterrati e interrati servono a diversi scopi. In passato venivano utilizzati come depositi di ortaggi e per ospitare impianti. Ora invece vengono destinati ad altre funzioni, dai garage alle palestre e persino agli uffici.

In ogni caso, la ventilazione forzata nella cantina dell'edificio è una necessità giustificata, dettata dall'esigenza di un apporto sistematico di aria fresca in sostituzione di quella esausta. La invitiamo ad approfondire questa questione.

Ogni cantina ha la sua ventilazione

Per un deposito di ortaggi interrato situato sotto una casa privata, non è necessaria la ventilazione forzata, cioè meccanica.

I prodotti ortofrutticoli si conservano meglio se il ricambio d'aria nel locale seminterrato è minimo. Pertanto, saranno sufficienti semplici prese d'aria e canali di ventilazione di mandata e scarico.

Gli ortaggi conservati in cantina in inverno non possono essere ventilati intensamente. Semplicemente si congelerebbero – come il gelo all'esterno

Secondo le norme di progettazione per i depositi di ortaggi NTP APK 1.10.12.001-02, la ventilazione, ad esempio, di patate e ortaggi a radice deve essere effettuata in un volume di 50-70 m³/h per tonnellata di ortaggi. Inoltre, nei mesi invernali, l'intensità della ventilazione dovrebbe essere dimezzata per non far congelare le radici.

Cioè, nella stagione fredda, la ventilazione della cantina domestica dovrebbe essere compresa tra 0,3 e 0,5 volumi d'aria del locale all'ora.

La necessità di una ventilazione forzata in cantina sorge quando lo schema con movimento naturale dell'aria non funziona. Tuttavia, sarà anche necessario eliminare le fonti di eccessiva umidità dell'aria.

L'umidità nei locali seminterrati

L'aria viziata e l'umidità sono problemi frequenti degli scantinati. Il primo problema deriva da un ricambio d'aria insufficiente. Lo scantinato è interrato per 2,5-2,8 m nel terreno, le sue pareti sono realizzate con la massima impermeabilità all'acqua e all'aria.

Tuttavia, la ventilazione naturale, rappresentata dai canali verticali domestici, è assente in molti scantinati e cantine.

Prima di affrontare i problemi di ventilazione della cantina, è necessario impermeabilizzare le sue pareti. La ventilazione dello scantinato non risolverà il problema dell'igroscopicità delle pareti.

L'elevata umidità dell'aria negli scantinati è causata da una scarsa impermeabilizzazione delle pareti. La seconda causa sono le tubature usurate che attraversano i locali di servizio interrati. Inoltre, su di esse si forma condensa indipendentemente dall'integrità dei tubi e dalla tenuta dei giunti.

Il problema dell'umidità eccessiva deve essere risolto prima di sviluppare il progetto e realizzare il sistema di ventilazione dello scantinato. È necessario ripristinare o aumentare il grado di tenuta delle pareti della cantina, sigillare le tubature e coprirle con isolamento.

Questa ultima misura eliminerà l'effetto della condensa sul materiale dei tubi. Successivamente si determinano le esigenze di ventilazione della cantina.

Isolamento termico dei tubi dalla condensa

Le gocce d'acqua si formano solo sulla superficie delle tubature domestiche attraverso le quali scorre un liquido freddo (acqua potabile e scarico fognario). L'umidità presente nell'atmosfera degli ambienti si condensa sui tubi freddi a causa della differenza di temperatura tra la loro superficie e l'aria.

Più freddi sono i tubi e più l'aria è satura di umidità, più attivo è il processo di condensazione dell'acqua.

Se attraverso un tubo scorre acqua fredda, su di esso si formerà della condensa. Ogni tubo di questo tipo deve essere rivestito con isolamento termico.

La differenza di temperatura tra l'aria e la superficie dei tubi dell'acqua fredda nelle case private è solitamente piccola. Infatti, con un consumo poco frequente di acqua fredda da parte dei membri della famiglia, non c'è movimento dell'acqua nei tubi, quindi le temperature dell'atmosfera domestica e della tubatura si eguagliano quasi.

Ma in un edificio a più piani, residenziale o per uffici, l'acqua fredda viene utilizzata praticamente in modo continuo e il tubo è costantemente freddo.

Il modo più semplice per combattere la condensa sui tubi è eguagliare le temperature dei tubi e dell'atmosfera. È necessario rivestire la tubatura dell'acqua fredda con materiale termoisolante e antivapore per tutta la sua lunghezza.

La condensa si accumula sul tubo freddo indipendentemente dal materiale di cui è fatto. Polimeri, metalli ferrosi, ghisa o rame – non importa. Sarà necessario isolare tutti i tubi delle tubature 'fredde'!

Isolare i tubi dell'acqua potabile dall'azione della condensa e delle particelle umide nell'aria non è difficile. Servono solo un tubo di polietilene espanso (PELD), un taglierino e nastro adesivo rinforzato.

Un isolante termico tubolare in polietilene espanso (PELD) impedirà il contatto del tubo freddo con l'aria. La parete del 'tubo' termoisolante – non meno di 30 mm. Il diametro dell'isolante tubolare si sceglie leggermente maggiore di quello della tubatura da isolare dall'umidità atmosferica. Applicare l'isolante è semplice – tagliarlo longitudinalmente, quindi avvolgerlo attorno al tubo.

Subito dopo la sigillatura della tubatura con isolante termico, è necessario avvolgerla con nastro adesivo rinforzato per tubi. Per la massima isolazione termica e un aspetto più gradevole, si esegue un avvolgimento con nastro rivestito di alluminio (fogli di alluminio).

Le valvole di intercettazione e i tratti fortemente curvi della tubatura fredda, che non possono essere coperti con l'isolante tubolare, vengono avvolti con nastro adesivo in più strati.

Calcolo del ricambio d'aria nel locale seminterrato

Prima di cercare attrezzature di ventilazione e pianificare la disposizione dei canali di ventilazione nel seminterrato, è necessario determinare le esigenze di ricambio d'aria. In forma semplificata, cioè senza considerare il possibile contenuto di sostanze nocive nell'atmosfera del seminterrato, il ricambio d'aria viene calcolato con la formula:

L=V_sem • K_m

In cui:

• L – fabbisogno calcolato di ricambio d'aria, m³/h;
• V_sem – volume del seminterrato, m³;
• K_m – portata minima del ricambio d'aria, 1/h (vedi sotto).

Il valore ottenuto del ricambio d'aria permetterà di determinare le caratteristiche di potenza del sistema di ventilazione forzata del seminterrato.

Il calcolo del volume d'aria del locale interrato si effettua moltiplicando altezza, larghezza e lunghezza.

Tuttavia, per il calcolo della formula sono necessari i dati relativi al volume d'aria dell'ambiente e al tasso di ricambio d'aria.

Il primo parametro si calcola come segue:

V_sem=A•B•H

Dove:

• A – lunghezza del seminterrato;
• B – larghezza del seminterrato;
• H – altezza del seminterrato.

Per determinare il volume dell'ambiente in metri cubi, i risultati delle misurazioni di larghezza, lunghezza e altezza vengono convertiti in metri. Ad esempio, per un seminterrato largo 5 m, lungo 20 m e alto 2,7 m, il volume sarà 5 • 20 • 2,7 = 270 m³.

Il fabbisogno di ricambio d'aria di questo ambiente dipende direttamente dal numero di persone presenti. Viene anche considerato il livello di attività fisica dei visitatori.

Per seminterrati spaziosi, il tasso minimo di ricambio d'aria K_r viene determinato in base al fabbisogno di una persona di aria fresca (di mandata) all'ora. La tabella mostra i fabbisogni normativi di ricambio d'aria per persona in base all'uso dell'ambiente.

Inoltre, il ricambio d'aria può essere calcolato in base al numero di persone che dovranno trovarsi (ad esempio, lavorare) nel seminterrato:

L=L_pers.•N_l

Dove:

• L_pers – norma di ricambio d'aria per una persona, m³/h•pers;
• N_p – numero stimato di persone nell'ambiente seminterrato.

Le norme stabiliscono il fabbisogno di una persona di 20-25 m³/h di aria di mandata in caso di bassa attività fisica, 45 m³/h durante lavori fisici leggeri e 60 m³/h in caso di sforzo fisico elevato.

Calcolo del ricambio d'aria tenendo conto di calore e umidità

Se è necessario calcolare il ricambio d'aria considerando la rimozione del calore in eccesso, si utilizza la formula:

L=Q/(p•Cp•(t_u-t_p))

In cui:

• p – densità dell'aria (a 20 °C è pari a 1,205 kg/m³);
• C_p – capacità termica dell'aria (a 20 °C è pari a 1,005 kJ/(kg•K));
• Q – quantità di calore rilasciata nel seminterrato, kW;
• t_u – temperatura dell'aria espulsa dall'ambiente, °C;
• t_p – temperatura dell'aria di mandata, °C;

La necessità di considerare il calore rimosso tramite ventilazione è essenziale per mantenere un equilibrio termico nell'atmosfera del seminterrato.

Nei seminterrati delle case private vengono spesso allestite palestre. In questa modalità di utilizzo dello spazio seminterrato, un ricambio d'aria completo è particolarmente importante.

Contemporaneamente alla rimozione dell'aria nel processo di ricambio d'aria, viene eliminata l'umidità rilasciata da vari oggetti contenenti umidità (incluse le persone). La formula per calcolare il ricambio d'aria considerando il rilascio di umidità:

L=D/((d_u-d_p)•p)

In cui:

• D – quantità di umidità rilasciata nel ricambio d'aria, g/h;
• d_u – contenuto di umidità nell'aria espulsa, g di acqua/kg di aria;
• d_p – contenuto di umidità nell'aria di mandata, g di acqua/kg di aria;
• p – densità dell'aria (a 20^°C è pari a 1,205 kg/m³).

Il ricambio d'aria, che include l'emissione di umidità, viene calcolato per oggetti con elevata umidità (ad esempio piscine). Inoltre, l'emissione di umidità viene presa in considerazione per i seminterrati frequentati da persone a fini di esercizio fisico (ad esempio palestre).

Un'umidità dell'aria costantemente elevata complicherà notevolmente il funzionamento della ventilazione forzata del seminterrato. Sarà necessario integrare la ventilazione con filtri per raccogliere l'umidità condensata.

Calcolo dei parametri dei canali d'aria

Avendo i dati sul volume d'aria della ventilazione, passiamo alla determinazione delle caratteristiche dei condotti d'aria. È necessario un altro parametro: la velocità di pompaggio dell'aria nel condotto.

Più velocemente passa il flusso d'aria, più piccoli possono essere i condotti. Ma aumenteranno anche la rumorosità del sistema e la resistenza della rete. È ottimale pompare l'aria a una velocità di 3-4 m/s o inferiore.

Conoscendo la sezione calcolata dei condotti, è possibile scegliere la loro sezione effettiva e la forma secondo questa tabella. E anche determinare la portata d'aria a determinate velocità di mandata.

Se l'interior design della cantina permette l'uso di condotti rotondi, è più vantaggioso utilizzarli. Inoltre, la rete di condotti rotondi è più facile da assemblare, poiché sono flessibili.

Ecco la formula per calcolare l'area del condotto in base alla sua sezione:

S_sv=L•2,778/V

In cui:

• S_sv – area di sezione calcolata del canale di ventilazione (condotto d'aria), cm²;
• L – portata d'aria durante il pompaggio attraverso il condotto, m³/h;
• V – velocità con cui l'aria si muove nel condotto, m/s;
• 2,778 – valore del coefficiente che consente di armonizzare i parametri eterogenei nella formula (centimetri e metri, secondi e ore).

È più comodo calcolare l'area della sezione del condotto in cm². In altre unità di misura, questo parametro del sistema di ventilazione è difficile da comprendere.

Per ogni elemento del sistema di ventilazione, è meglio convogliare il flusso d'aria a una velocità specifica. Altrimenti la resistenza nel sistema di ventilazione aumenterà.

Tuttavia, la determinazione dell'area di sezione calcolata del condotto non consentirà di selezionare correttamente la sezione dei condotti d'aria, poiché non tiene conto della loro forma.

La superficie richiesta del condotto dell'aria può essere calcolata dalla sua sezione trasversale con le seguenti formule:

Per condotti d'aria rotondi:

S=3,14•D²/400

Per condotti d'aria rettangolari:

S=A•B /100

In queste formule:

• S – area di sezione effettiva del condotto di ventilazione, cm²;
• D – diametro del condotto d'aria rotondo, mm;
• 3,14 – valore del numero π (pi greco);
• A e B – altezza e larghezza del condotto d'aria a sezione rettangolare, mm.

Se il canale dell'aria principale è uno solo, l'area effettiva della sezione viene calcolata solo per esso. Se invece dalla linea principale vengono realizzati dei rami, questo parametro viene calcolato separatamente per ciascun "ramo".

Calcolo della resistenza della rete di ventilazione

Maggiore è la velocità di spostamento dell'aria nel canale di ventilazione, maggiore è la resistenza al movimento delle masse d'aria nel sistema di ventilazione. Questo fenomeno sgradevole è chiamato 'perdita di pressione'.

Se si aumenta gradualmente la sezione dei condotti di ventilazione, si può ottenere una velocità dell'aria stabile su tutta la lunghezza. In questo caso, la resistenza al movimento dell'aria non aumenterà.

L'impianto di ventilazione deve sviluppare una pressione dell'aria tale da superare la resistenza della rete di distribuzione dell'aria. Solo così si può ottenere la portata d'aria necessaria nel sistema di ventilazione.

La velocità dell'aria spostata attraverso i canali di ventilazione è determinata dalla formula:

V=L/(3600•S)

In cui:

• V – velocità di progetto del flusso d'aria, m³/h;
• S – area della sezione del canale del condotto, m²;
• L – portata d'aria richiesta, m³/h.

La scelta del modello ottimale di ventilatore per il sistema di ventilazione deve essere effettuata confrontando due parametri: la pressione statica sviluppata dall'impianto di ventilazione e le perdite di carico calcolate nel sistema.

Collocando l'impianto di ventilazione al centro di un sistema ramificato di condotti, si riesce a stabilizzare la velocità di mandata dell'aria su tutta la sua estensione.

Le perdite di carico in un complesso di ventilazione esteso di architettura complessa sono determinate sommando le resistenze al movimento dell'aria nelle sue sezioni curve e negli elementi modulari:

• nella valvola di non ritorno;
• nei silenziatori;
• nei diffusori;
• nei filtri a polvere fine;
• in altre apparecchiature.

Non è necessario calcolare autonomamente la perdita di pressione in ciascun simile 'ostacolo'. È sufficiente utilizzare i grafici delle perdite di pressione in relazione alla portata d'aria, forniti dai produttori di condotti di ventilazione e relative apparecchiature.

Tuttavia, nel calcolo di un sistema di ventilazione semplificato (senza elementi modulari), è accettabile utilizzare valori tipici di perdita di pressione. Ad esempio, in locali interrati con superficie di 50-150 m², le perdite per resistenza dei condotti saranno di circa 70-100 Pa.

Scelta del ventilatore di estrazione

Per decidere la scelta dell'impianto di ventilazione, è necessario conoscere la portata necessaria del sistema e la resistenza dei condotti. Per la ventilazione forzata di una cantina è sufficiente un solo ventilatore, installato nel condotto di estrazione.

Il condotto di mandata, di norma, non necessita di un impianto di ventilazione. È sufficiente una piccola differenza di pressione tra i punti di immissione e di presa dell'aria, garantita dal funzionamento del ventilatore di estrazione.

Conoscendo la pressione calcolata (necessaria) nel sistema di condotti, si può determinare se questo modello di impianto di ventilazione è adatto per una corretta alimentazione d'aria degli ambienti. Basta trovare la posizione in base alla pressione, tracciare una linea fino al grafico, poi in basso

È necessario un modello di ventilatore la cui portata sia leggermente superiore (del 7-12%) rispetto a quella calcolata.

Si può verificare l'idoneità dell'impianto di ventilazione tramite il grafico della portata in funzione della perdita di pressione.

Utilizzando i dati sulla portata d'aria calcolata, si possono determinare le perdite di pressione nei tratti curvi dei condotti

Se si è costretti a scegliere tra un impianto di ventilazione palesemente più potente e uno troppo debole, la priorità rimane per il modello potente. Tuttavia, sarà necessario ridurre in qualche modo la sua portata.

L'ottimizzazione di un ventilatore di estrazione troppo potente si realizza con i seguenti metodi:

• Montare una valvola a farfalla di bilanciamento a monte dell'impianto di ventilazione, in modo da 'strozzarlo'. La portata d'aria si ridurrà con la parziale chiusura del condotto di estrazione, ma il ventilatore dovrà lavorare con un carico maggiore.
• Avviare l'impianto di ventilazione con regimi di velocità bassi e medi. Ciò è possibile se l'apparecchio supporta una regolazione a 5-8 velocità o un'accelerazione graduale. Tuttavia, i modelli economici di ventilatori non supportano modalità di funzionamento multi-velocità; al massimo hanno 3 livelli di regolazione della velocità. E per una regolazione accurata della portata, tre velocità sono insufficienti.
• Ridurre al minimo la portata massima dell'impianto di estrazione. Ciò è realizzabile se l'automazione del ventilatore consente il controllo della sua massima velocità di rotazione.

Naturalmente, si può ignorare la ventilazione eccessivamente potente. Tuttavia, si dovrà pagare di più per l'energia elettrica e termica, poiché la cappa aspirerà troppo calore dall'ambiente.

Schema dei canali d'aria della ventilazione del seminterrato

Il canale di mandata viene portato all'esterno della facciata del seminterrato, realizzato con una presa d'aria dotata di griglia. La sua uscita di ritorno, attraverso la quale entra l'aria, scende fino al pavimento a una distanza di mezzo metro da quest'ultimo.

Per minimizzare la formazione di condensa, il canale di mandata deve essere coibentato termicamente all'esterno, in particolare la sua parte 'esterna'.

Per determinare le perdite di pressione in un sistema di condotti diritti, è necessario conoscere la velocità dell'aria e utilizzare questo grafico.

La presa d'aria della cappa è posizionata vicino al soffitto, all'estremità opposta della stanza rispetto al punto in cui si trova l'apertura di mandata. Posizionare le aperture di scarico e quelle del canale di mandata sullo stesso lato del seminterrato e allo stesso livello non ha senso.

Poiché le normative edilizie residenziali non consentono l'uso di canali verticali di aspirazione naturale per la ventilazione forzata, non è possibile collegare condotti dell'aria su di essi.

Nel caso in cui non sia possibile posizionare i canali di mandata e di scarico sui lati opposti della cantina (essendoci una sola parete di facciata), è necessario distanziare verticalmente i punti di presa e di scarico dell'aria di 3 metri o più.

Conclusioni e video utili sull'argomento

In questo video vengono dimostrati chiaramente i segni di una ventilazione inadeguata del seminterrato. I canali di ricambio aria di mandata e scarico in questa cantina sembrano essere presenti, ma l'aria non vi circola. Sono evidenti tutti i problemi del seminterrato: umidità, aria viziata e abbondante condensa sulle strutture di contenimento:

Nel video seguente viene presentata una soluzione pratica per l'estrazione forzata di una cantina utilizzando un ventilatore da PC e un pannello solare. Notiamo l'originalità dell'esecuzione di questo progetto di ventilazione. Per una cantina del tipo 'deposito di verdure', tale realizzazione del ricambio d'aria è del tutto accettabile:

Poiché una completa riduzione dell'umidità nel seminterrato è impossibile senza l'isolamento termico delle tubazioni 'fredde', presentiamo un video sull'applicazione dell'isolamento tubolare. Notiamo che, per un seminterrato ad uso tecnico, è razionale avvolgere completamente il tubo coibentato con nastro adesivo rinforzato – è più affidabile:

Un seminterrato 'abbandonato' può essere facilmente trasformato in un ambiente con la destinazione desiderata. È sufficiente risolvere il problema del ricambio d'aria ed eliminare le fonti di umidità. In ogni caso, il livello interrato dell'edificio non deve essere un luogo umido e ricoperto di muffa. Dopotutto, le sue pareti sono le fondamenta della costruzione, il cui degrado è inaccettabile.

Desidera allestire autonomamente la ventilazione in una cantina, ma non è sicuro di fare tutto correttamente? Ponga le sue domande sull'argomento dell'articolo nel blocco sottostante. Qui può anche condividere la sua esperienza nell'allestimento autonomo della ventilazione in una cantina o in un seminterrato.