CONTROLLO DI FUMO E CALORE : IMPIANTI ENFC - naturali. Ordine degli Ingegneri di Foggia. 4 ottobre 2012

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1 Ordine degli Ingegneri di Foggia CONTROLLO DI FUMO E CALORE : 4 ottobre 2012 IMPIANTI ENFC - naturali - PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO - - PROGETTAZIONE E INSTALLAZIONE SECONDO LA NORMA : VENTILAZIONE NATURALE CON GLI ENFC - RISPARMIO ENERGETICO - ANALISI DEI COSTI Relatore: Ing. LUCIANO SUTTORA 1

2 fumo e calore : L impianto di evacuazione naturale di fumo e calore (ENFC) crea uno strato libero da fumi nella parte bassa dell ambiente sotto incendio e lo mantiene durante le fasi di soccorso e di spegnimento. Oltre alla funzione antincendio l impianto trova impiego nella ventilazione naturale degli ambienti e spesso consente di ottenere interessanti risparmi energetici Analizziamo tutto ciò alla luce delle nuove norme. 2

3 Perché funziona Il funzionamento dell impianto ENFC è basato sulla stratificazione dell aria nell ambiente sotto incendio.l aria calda, più leggera, sale. Gli enfc fanno uscire fumi e gas caldi. Le barriere li contengono, li guidano. Le aperture al piede fanno entrare l aria esterna, fredda e pulita. 3

4 Come funziona Ricevuto il segnale d allarme l impianto ENFC passa alla fase attiva. Fumo e gas caldi escono dagli enfc di quel compartimento. Dalle aperture al piede entra aria fresca e pulita che rimpiazza l aria calda e piena di fumo che è uscita. Il piano neutro separa i due strati d aria che sono in equilibrio dinamico. 4

5 enfc a un battente + illuminazione enfc a due battenti + abbattimento acustico + isolamento enfc a lamelle + ventilazione naturale Impianto : gli enfc I modelli più comuni sono indicati a fianco. Il primo, derivato dai cupolini in plexiglas, trasmette più luce all interno. Il secondo ha il miglior abbattimento acustico e il miglior isolamento termico. Il terzo ha il sistema di apertura/chiusura più semplice che usa meno energia. Tutti gli enfc hanno a bordo cartuccia di gas (energia autonoma) e ampolla ( punto termosensibile). 5

6 Impianto : gli enfc Nella dia precedente sono stati indicati gli enfc da installare su tetto. Sono presenti anche gli enfc da parete, per i quali la norma mantiene il carattere informativo dovuto ai problemi di corretta installazione Prestare attenzione a non montare in copertura enfc da parete: possono diventare prese d aria. 6

7 Impianto : le barriere Le compartimentazioni a soffitto sono obbligatorie. La norma favorisce la misura da 1600 mq. Si utilizzano gli elementi della struttura che si possono migliorare con l aggiunta di prodotti leggeri e qualificati per la resistenza al fuoco. I nuovi tessuti tecnici, flessibili e leggeri, hanno largo impiego. Barriera fissa : 1 kg/mq Barriera mobile : 30 kg/m 7

8 Impianto: le barriere Barriere flessibili, mobili, complete di guide laterali e cassonetto. Resistono al fuoco. La classe DH 120 raggiunge e supera E 180. Le nuove versioni sono in classe EW 90 grazie alle spalmature con resine di ultima generazione. Applicazioni al di fuori del campo barriere al fumo, come barriere al fuoco. 8

9 Impianto: prese d aria E importante che l aria fresca entri senza creare turbolenze che potrebbero alterare la stratificazione. Le aperture saranno in basso,la velocità in ingresso sarà dell ordine di 1 m/s. Se le aperture esistenti non sono sufficienti,aggiungerne. 9

10 Comando elettrico con detonatore - solo antincendio -sostituire ampolla, deton., cartuccia -per richiudere si deve salire sul tetto -sost. detonatore ogni 2 anni -sensibile ai fulmini Comando elettrico con magnete -solo antincendio -riarmare il magnete, sostituire ampolla e cartuccia -si richiude dal tetto -controllare la corrosione del magnete -sensibile ai fulmini Impianto : i comandi elettrici Si invia un segnale a 24 V cc a tutti gli enfc della sezione sotto allarme. L impulso elettrico aziona un percussore che rompe l ampolla termosensibile, ciò provoca l uscita del gas dalla cartuccia di CO 2. Ampolla termosensibile e cartuccia di gas sono presenti in ogni enfc. 10

11 Comando pneumatico a doppia linea -apertura antincendio. -richiusura dal basso -ventilazione naturale, giornaliera,ognitempo -risparmio energetico possibile. Schema di impianto pneumatico a doppio tubo. Stazione comando con bombola CO 2 per apertura antincendio. Collegamento ad aria compressa di rete per richiusura dal basso e per ventilazione giornaliera. Impianto : i comandi pneumatici Una bombola di CO 2 posta nella stazione di comando apre tutti gli enfc della sezione sotto allarme. Con aria compressa a 6 bar si richiudono dal basso gli enfc aperti da allarme o per controllo. Si possono aprire e chiudere tutti per la ventilazione giornaliera. 11

12 anni Caratteristiche dei prodotti Calcolo dell impianto Installazione 1989 UNI UNI UNI UNI-EN barriere UNI-EN enfc idem idem 2007 idem UNI UNI idem UNI 9494/1-12 Uni 9494/1-12 Il quadro normativo La UNI è la prima norma. Norma di sistema, che dava le indicazioni sui prodotti e i test di laboratorio, su come calcolare l impianto, come installarlo e mantenerlo. E utile conoscerla per controllare gli impianti esistenti. A fianco lo schema di come si sono sviluppate le norme. 12

13 Si considera un ambiente da 1600 mq (40 x 40 m) h= 6m Merce su palette, a terra, senza impilamento. Analisi del rischio Velocità di propagazione dell incendio : media Impianto di rivelazione incendio : presente T 1 = 0 Tempo d intervento delle squadre esterne : 15 T 2 = 15 Dimensionamento Il compartimento a soffitto e la superficie dell ambiente sono uguali, non sono necessarie barriere al fumo. Si chiede che lo strato libero da fumi sia h = 3m Con T= T 1 +T 2 = 15 e vel. di propagazione media ( 6.6.3, Prospetto 1) si ottiene il gruppo G.D. 4. La SUT dell ambiente ( 6.6.4, Prospetto 2) è 6.1 mq. da ripartire su 8 enfc con A a = 0,78 mq o superiore. Le prese d aria hanno superficie corretta pari a 1,5 volte La SUT ( 9,2 mq o più) Dimensionamento dell impianto La norma UNI consente il calcolo veloce della SUT del comparto in analisi : determinato il G,D. si entra nelle tabelle del Prospetto 2. La SUT si legge in base alla altezza libera da fumi. 13

14 Si considera un centro commerciale con area vendita da 4000 mq, h= 8m, luci e controsoffitto a quota + 4,00m. Il controsoffitto ha funzioni ottiche, è vuoto al 90%. Tempo di allarme = 0 (imp. di rivelazione automatico) Tempo di intervento = 15 Velocità di propagazione incendio = media Gruppo di dimensionamento G.D. = 4 Dimensionamento dell impianto Il caso esaminato è un area di vendita di un centro commerciale. Compartimentazioni a soffitto : 2 da 1600 mq 1 da 800 mq realizzate con 2 barriere che scendono a + 4,00 m Strato libero da fumo : 4,50 m NOTA : la scelta di considerare lo strato libero da fumo più alto di 0,50 m rispetto alla barriera è in favore di una maggior sicurezza. >> Nota 1 : la norma al punto 6.4 indica come considerare l altezza dello strato libero da fumi rispetto alla altezza della barriera. Per altezza libera da fumi y<= 4.00 m la barriera deve scendere mezzo metro in più. >> 14

15 Si considera un centro commerciale con area vendita da 4000 mq, h= 8m, luci e controsoffitto a quota + 4,00m. >> Calcolo della S.U.T. Con G.D. 4, altezza del locale 8.00m, altezza dello strato libero da fumo 4,50m si ottiene S.U.T. = 11,8 mq. Per i due compartimenti a soffitto da 1600 mq si posano 8 enfc con A a = 1,48 mq Per il compartimento a soffitto da 800 mq si mantiene la S.U.T. = 11,8 mq ; si può diminuire il numero di enfc ; consigliamo non meno di 4 enfc. Prese d aria al piede. La superficie totale delle prese d aria al piede, con la correzione del coefficiente di forma, è pari a 1,5 volte la S.U.T. del comparto maggiore. Quindi 17.9 mq. >> Dimensionamento dell impianto Nota 2 : la norma al punto informa che la dimensione del focolaio non è funzione della superficie del compartimento, per cui la SUT resta la medesima per compartimenti di dimensioni comprese tra 600mq e 1600 mq. 15

16 La norma indica, nell allegato A, la documentazione di progetto da presentare. E importante notare che questo allegato non ha carattere informativo bensì normativo. Pertanto il progettista è obbligato a seguirlo. Documentazione di progetto Il progetto, per cui anche la documentazione, è diviso in due fasi: - fase preliminare, di massima - - fase definitiva, esecutiva. Il progettista indica che il progetto e la relativa installazione sono conformi alla presente norma, che i componenti sono scelti in base alle prestazioni richieste e alle norme di riferimento. 16

17 Tutti i componenti che costituiscono l impianto, il sistema di evacuazione naturale di fumo e calore sono installati secondo le istruzioni del produttore e secondo il progetto esecutivo. Vale la pena di richiamare l attenzione sul - mantenere liberi gli spazi di manovra previsti attorno agli elementi mobili; - installare i componenti pensando alle necessità quando si opera controllo, manutenzione, riparazione; - prevedere, dove necessario, l installazione di golfari o di appoggi. Installazione dei componenti 17

18 Accompagna l impianto di evacuazione naturale di fumo e calore una documentazione che permette di controllare e gestire l impianto, per garantirne una vita sempre efficiente. La documentazione comprende: - tavole come costruito ( as built ); - schede tecniche dei componenti; - manuale di uso e manutenzione. Documentazione dell impianto Manuale di uso e manutenzione Il manuale di uso e manutenzione riporta le istruzioni di funzionamento, i controlli periodici e le manutenzioni. 18

19 Progettazione integrata Completato il progetto dell impianto antincendio, si controllino le possibilità di utilizzare l impianto per la ventilazione naturale degli stessi ambienti. Se si effettuano i calcoli imponendo che le superfici in ingresso e le superfici in uscita siano uguali, si ottiene una ventilazione naturale con ricambio che, secondo le superfici a disposizione, passa da un minimo di 2 volumi/ora a oltre 5 volumi/ora. Il progettista che segue tutta l opera deve realizzare anche l impianto di ventilazione naturale richiesto dalla Asl. L impianto ENFC può assicurare i ricambi d aria necessari. Ventilazione naturale dell ambiente: la fornisce l impianto di evacuazione naturale di fumo e calore. Questa dia ha il titolo Progettazione integrata, perché è quello che si consiglia di fare per accorpare l impianto di ventilazione antincendio e l impianto di ventilazione naturale. Il vantaggio economico è ovvio. 19

20 La ventilazione naturale attraverso gli enfc porta l aria a contatto con tutta la superficie interna della copertura. In condizioni di equilibrio l intradosso della copertura sarà da 3 a 5 C più caldo della temperatura dell aria in uscita. Prima di attivare la ventilazione la temperatura interna sotto la copertura è superiore alla temperatura dell aria esterna di una ventina di gradi. Per ambienti alti, mediamente isolati, con fonti di calore interne anche modeste la differenza di temperatura aumenta e si riscontrano valori superiori a 50 C per sette, otto mesi l anno. Ventilazione naturale e risparmio energetico Il risparmio energetico si realizza negli ambienti che devono essere ventilati e raffrescati meccanicamente. L impianto di ventilazione naturale si apre nelle ore notturne, raffresca l ambiente e le strutture. La messa in moto dei motori è dilazionata in media di tre ore al giorno tra marzo e ottobre. 20

21 Considerazioni economiche 1. Raffronto tra impianto ENFC con comando a impulso elettrico o con comando pneumatico 2. Impianto ENFC con comando pneumatico a doppio tubo,co 2, aria di rete, stazione meteo, posata 3. Impianto ventilazione naturale come richiesto da ASL (mediamente con aperture pari al 10% della superficie in pianta) 21 Il primo, in opera,è circa 5% più economico; costoso per manutenzione e ricambi. Idoneo per impianti piccoli di facile accesso. Il comando pneumatico è affidabile, di facile manutenzione. Idoneo per impianti piccoli e grandi. Idoneo per ventilazione giornaliera. Indice di costo 100 Indice di costo 100 Considerazioni economiche La possibilità di utilizzare l impianto ENFC per la ventilazione giornaliera porta una somma di vantaggi, dal risparmio sull impianto per la ventilazione, alla diminuzione dei costi per la manutenzione.

22 Considerazioni economiche 4 Vetrata resistente al fuoco 5 Barriera mobile in classe DH completa di guide laterali e cassonetto, in opera 6 Barriera fissa flessibile, in opera, classe D120, peso max 1,0 kg/mq Indice di costo 1000 Indice di costo 500 da confrontare con 4 Indice di costo 100 da confrontare con 7 Considerazioni economiche Numeri indice per facilitare le scelte 7 Barriera flessibile,mobile,con guide laterali e cassonetto, classe DH120, in opera Indice di costo (più piccola, più cara) da confrontare con 6 e 5 22

23 Considerazione sull esistente Gli impianti esistenti sono stati trascurati e spesso non completati. Anche senza le nuove regole è utile metterli in grado di funzionare bene. Le osservazioni sulla ventilazione naturale e sul risparmio energetico si possono applicare anche sull esistente. In certi casi si può ottenere un ritorno dell investimento in meno di 10 anni. GRAZIE PER L ATTENZIONE Quanto si è visto non vale solo per il nuovo ma anche per gli impianti esistenti, specie se sono da completare. Si evitano le sanzioni e si può scoprire un investimento. 23