Prof. Duilio Tazzi Le Canne Fumarie. LE CANNE FUMARIE

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1 LE CANNE FUMARIE Il camino, o canna fumaria, è il componente dell impianto termico che serve principalmente a smaltire i prodotti della combustione del generatore di calore nell atmosfera. Per tracciare una panoramica esaustiva sulle caratteristiche delle varie tipologie di canne fumarie partiamo dal primo concetto: il principio di funzionamento. In ogni caldaia, l aria esterna viene aspirata per essere bruciata con il combustibile nella camera di combustione, creando una miscelata di ossigeno e prodotti della combustione che deve essere espulsa dal camino. Affinché questa miscela di gas possa procedere nei condotti che compongono il camino, è necessario che si inneschi una differenza di pressione tra l ingresso e l uscita della canna fumaria. Questa differenza di pressione viene definita tiraggio della canna fumaria. Analizzando la miscela di gas all'interno della camera di combustione si nota che la densità della miscela è inferiore a quella dell'aria esterna; tale rapporto è proporzionale alla temperatura (maggiore la temperatura rispetto all'aria comburente, minore sarà la densità). Quindi, una maggiore differenza tra le temperature, ed una altezza superiore del camino determineranno una maggiore depressione nella parte bassa del camino. Questo fenomeno naturale però non risulta essere cosi semplice e automatico in tutte le situazioni: i prodotti della combustione, nel loro percorso lungo la canna fumaria, incontrano resistenze per attrito lungo le pareti interne dei condotti, perdite di carico generate dal terminale della canna fumaria e, in determinate condizioni metereologiche, si possono presentare particolari correnti d aria esterna che ostacolano la fuoriuscita dei fumi. 1

2 Dimensionamento di una canna fumaria Il dimensionamento di una canna fumaria viene regolato quindi da una serie di valori che devono essere ben bilanciati per ottenere il corretto funzionamento, in tutte le condizioni operative e climatiche. I principali parametri da prendere in considerazione sono: Temperatura dei fumi: prima dell arrivo sul mercato dei generatori a condensazione si cercava di avere una temperatura molto alta, ora invece per ottenere un ottima resa del generatore si lavora con temperature molto basse. Altezza della canna fumaria: semplificando, tanto maggiore è l altezza tanto maggiore sarà l effetto di tiraggio del camino. Isolamento termico del camino: risulta indispensabile dotare il camino di un buon isolamento in modo tale da ridurre l abbassamento della temperatura dei fumi durante la loro ascesa verso la parte superiore della canna fumaria. E necessario evitare che la temperatura scenda sotto il punto di rugiada, in modo da impedire la formazione di condensa interna nel camino. Nel caso di caldaie a condensazione, come vedremo, è necessario l utilizzo di particolari condotti omologati per ricevere la condensa dei fumi. Resistenze localizzate: devono essere limitate al massimo le perdite di carico dovute a resistenze accidentali come curve, bruschi cambi di direzione, pareti interne non idonee o terminali non corretti. Prima di proseguire con le caratteristiche costruttive, ci soffermeremo sui condotti a servizio di generatori a condensazione, in quanto la temperatura dei fumi si attesta attorno ai C, non permettendo quindi l innesco di un adeguato tiraggio naturale. In questo caso i prodotti della combustione dovranno essere aiutati con la pressione generata dal ventilatore o dal bruciatore della caldaia, trasformando così il camino in un condotto a pressione superiore rispetto all'ambiente. In questa situazione, quando il camino transita all interno dell edificio è obbligatorio prevedere una controparete di contenimento, adeguatamente areata alla base e alla 2

3 sommità, in modo tale da evacuare verso l esterno possibili fuoriuscite dei prodotti di combustione. Per garantire il corretto funzionamento nel tempo, sia in termini di prestazioni sia di sicurezza, sono state emesse alcune delle specifiche normative tecniche, che obbligano i costruttori a dichiarare in tutti i loro prodotti le caratteristiche tecniche e la loro corretta applicabilità. Per determinare i requisiti generali costruttivi e definire le prestazioni dei camini, i relativi raccordi e i canali da fumo, è stata emanata una norma europea, la UNI EN Camini - Requisiti generali, che risulta essere il punto di riferimento per tutte le norme elaborate per i componenti specifici necessari per la costruzione di canne fumarie. Caratteristiche tecniche e costruttive Le caratteristiche tecniche e costruttive richieste per una canna fumaria o per un singolo camino sono le seguenti: tenuta dei fumi in ogni sua parte, comprese giunzioni e guarnizioni; impermeabilità alla formazione di condensa; resistenza alla corrosione acida della condensa; resistenza alle temperature elevate; resistenza agli shock termici; resistenza alle tensioni e alle dilatazioni; resistenza al fuoco diretto; ridotta dispersione termica verso l esterno; certificazione CE da parte del costruttore, con test effettuati da laboratori riconosciuti; dimensionamento e progettazione eseguiti in base alle normative di riferimento. Per quanto riguarda i camini metallici è stata emanata una specifica normativa a livello europeo che definisce i requisiti necessari per l ottenimento della marcatura CE del prodotto realizzato. Per consentire la commercializzazione a livello europeo, e soprattutto per facilitare la scelta del giusto componente agli operatori, è stata 3

4 introdotta la normativa UNI EN 1856:2009 parte 1 Camini - Requisiti per camini metallici - Parte 1: Prodotti per sistemi camino e parte 2 Camini - Requisiti per camini metallici - Parte 2: Condotti interni e canali da fumo metallici. Simbologia obbligatoria per canne fumarie in metallo Vediamo quindi la simbologia che deve essere presente nei componenti delle canne fumarie costruite in materiale metallico: EN : Norma di riferimento T400: Temperatura massima di funzionamento in C P1: Grado di tenuta alla pressione dei fumi, sono possibili le seguenti varianti: N1= Funzionamento in depressione o tiraggio naturale; P2= Funzionamento in pressione positiva (max 200 Pa) H1= Funzionamento ad alta pressione positiva (max Pa) W/D: Classe di resistenza alla condensa W = Funzionamento ad umido/condensazione e a secco D = Solo funzionamento a secco non resistente alla condensa V1/V2/V3: Classe di resistenza alla condensa in funzione del tipo di combustibile 1 = Gas Naturale/Gas liquido e Cherosene 2 = 1 + Gasolio e legna in focolai aperti 3 = Legna in stufe chiuse, stufe a pellets, carbone e torba L00000: Definisce il materiale della parete interna. Le prime due cifre indicano la tipologia del materiale in base alle seguenti nomenclature: L20 = Acciaio inox AISI304 L30 = Acciaio inox AISI304L L40 = Acciaio inox AISI316 L50 = Acciaio inox AISI316L o Acciaio inox AISI316Ti G: Resistenza al fuoco di fuliggine G = resistente all incendio di fuliggine nel camino O = non resistente all incendio di fuliggine nel camino 4

5 50 = Distanza del materiale combustibile dalla superficie esterna del camino indicata in mm. In un sistema camino (es: EN ; EN /2 ecc...) la distanza è sotto responsabilità del produttore, mentre in un camino composito, costituito da più prodotti sovrapposti, la distanza deve essere calcolata secondo EN /2 ed è sotto la piena responsabilità dell installatore del camino/canna fumaria. Camini in materiale refrattario Nel caso in cui il camino sia fatto in materiale refrattario la normativa da seguire è la seguente: UNI EN :2007 Camini - Sistemi camino con condotti interni di terracotta/ceramica - Parte 1: Requisiti e metodi di prova per la resistenza al fuoco da fuliggine UNI EN :2007 Camini - Sistemi camino con condotti interni di terracotta/ceramica - Parte 3: Requisiti e metodi di prova per sistemi camino a flusso bilanciato UNI EN :2007 Camini - Sistemi camino con condotti interni di terracotta/ceramica - Parte 2: Requisiti e metodi di prova in condizioni umide La designazione del sistema camino è UNI EN 13063/1 T600 N1 D 3 G50 molto simile ai prodotti realizzati in acciaio. Infine negli ultimi anni sono comparsi nel mercato anche componenti per realizzare canne fumarie in materiale plastico: il polipropilene (PPs). Tale prodotto è destinato unicamente alla costruzione di condotti fumari di generatori a condensazione, nei quali le temperature dei fumi sono di molto inferiori ai 120 C. In questo ambito la normativa di riferimento è la UNI EN 14471:2005 Camini - Sistemi di camini con condotti interni di plastica - Requisiti e metodi di prova 5

6 Simbologia obbligatoria per canne fumarie in materiale plastico Vediamo quindi la simbologia che deve essere presente nei componenti delle canne fumarie costruite in materiale plastico: EN 14471: Norma di riferimento T120: Temperatura massima di funzionamento in C P1: Grado di tenuta alla pressione dei fumi, sono possibili le seguenti varianti: N1= Funzionamento in depressione o tiraggio naturale P2= Funzionamento in pressione positiva (max 200 Pa) H1= Funzionamento ad alta pressione positiva (max Pa) O: Resistenza all incendio da fuliggine W/D: Classe di resistenza alla condensa W = Funzionamento ad umido/condensazione e a secco D = Solo funzionamento a secco non resistente alla condensa 1: Classe di resistenza alla corrosione R22: Resistenza termica C50: Distanza minima dal materiale combustibile I/E: Installazione I = Installazione interna E = Installazione esterna A1: Reazione al fuoco L0/L1: Definisce la tipologia di controcanna L0 = Controcanna non combustibile L1 = Controcanna combustibile. 6

7 Impianti domestici e centralizzati, installazioni e normative I camini singoli si dividono in due grandi famiglie: camini a servizio di caldaie domestiche con portata termica sotto i 35kW, e camini a servizio di centrali termiche in presenza di caldaie con portata termica superiore ai 35kW. Per le caldaie domestiche la normativa relativa ai camini singoli si suddivide a sua volta in due macro categorie: Impianti alimentati a gas metano UNI :2008 Impianti a gas per uso domestico e similari alimentati da rete di distribuzione - Progettazione e installazione - Parte 3: Sistemi di evacuazione dei prodotti della combustione Impianti alimentati a GPL UNI 7131:1999 Impianti a GPL per uso domestico non alimentati da rete di distribuzione - Progettazione, installazione, esercizio e manutenzione. In entrambi i casi, in presenza di un generatore a condensazione, bisogna seguire anche i dettami richiesti dalla UNI 11071:2003 Impianti a gas per uso domestico asserviti ad apparecchi a condensazione e affini - Criteri per la progettazione, l installazione, la messa in servizio e la manutenzione. Oltre alle caratteristiche costruttive precedentemente indicate, i camini singoli devono essere dotati dei seguenti componenti: Punto di raccolta condensa o fuliggine, posizionato alla base del camino, avente un altezza minima di 50cm e completa di sportello di ispezione a tenuta di fumo. Raccordo a 90 per il collegamento del canale da fumo per il collegamento della caldaia. Terminale statico antivento, posizionato ad un altezza di almeno 50cm e distante almeno 5 mt da ingombri o strutture. Attenzione è vietata l installazione di mezzi meccanici per l aspirazione ed espulsione dei fumi. In presenza di caldaie con potenze superiori ai 35kW, le caratteristiche sono dettate dal Dpr 22/12/1970 e prevedono i seguenti punti: 7

8 Le pareti interne devono risultare lisce per tutto il loro sviluppo. Alla base del camino deve essere predisposta la possibilità di inserire gli strumenti di controllo, attraverso due fori da 50 e 80 mm di diametro dotati di chiusura a tenuta. Il punto di raccolta condensa o fuliggine, posizionato alla base del camino, deve avere un altezza inferiore a 1/20 del camino, con un minimo di 50cm. In ogni camera di raccolta deve essere presente un sportello di ispezione a tenuta di fumo. Il condotto deve essere dotato di una contro-parete isolante che garantisca una caduta di temperatura dei fumi inferiore a 1 C per ogni metro di sviluppo. Il terminale in copertura deve superare almeno un metro e ogni struttura nel raggio di 10mt, con un altezza massima di 5 mt. Per quanto riguarda i canali da fumo che collegano le caldaie alla canna fumaria bisogna rispettare le seguenti regole: devono avere un andamento sub-orizzontale, ascendente verso il camino, con una pendenza minima del 5%. la sezione dei canali da fumo deve essere come minimo pari alla sezione dell attacco della caldaia e alla sezione del camino e come massimo non superiore al 30% della sezione del camino. ogni canale da fumo deve essere dotato di uno sportello di ispezione e di fori per il prelievo campioni. 8

9 Nel caso di strutture edilizie multi piano dotate di impianti autonomi, vengono adottate canne fumarie definite di tipo collettivo, appositamente dimensionate per raccogliere i prodotti della combustione dei singoli generatori termici. Esistono due tipologie costruttive: le canne fumarie collettive ramificate, idonee per lo scarico dei fumi delle caldaie di tipo B a tiraggio naturale, e le canne fumarie collettive per caldaie di tipo C a tiraggio forzato. Le canne fumarie collettive ramificate si applicano solamente a caldaie a tiraggio naturale con potenza inferiore ai 35kW. La normativa di riferimento è la UNI 10640:1997 Canne fumarie collettive ramificate per apparecchi di tipo B a tiraggio naturale. Progettazione e verifica e i punti più salienti richiesti sono i seguenti: Essere a tenuta dei fumi di combustione, impermeabile ad essi e dotata di isolamento termico; Avere andamento rettilineo e verticale ed essere prive di qualsivoglia strozzatura in tutta la loro lunghezza; Essere coibentate per evitare situazioni di congelamento o di condensa; Essere adeguatamente distanziate, tramite itercapedini o prodotti isolanti da materiali combustibili; I condotti principali e secondari, devono avere una sezione circolare, quadrata o rettangolare. In questi ultimi due casi, gli angoli devono essere arrotondati con un raggio non minore di 20mm. Nel caso di sezioni non standard il rapporto dal lato minore e quello maggiore non deve essere superiore a 1,5; Il terminale della canna fumaria deve essere statico e avere le caratteristiche viste nei paragrafi precedenti; E vietato l impegno di mezzi meccanici di aspirazione posti alla sommità del condotto; Ai condotti secondari devo essere allacciati solo: apparecchi funzionanti con lo stesso combustibile; stessa portata termica con un massimo di differenza del 30% stessa tipologia 9

10 di caldaia un apparecchio per piano; Lo scarico delle esalazioni delle cappe aspiranti delle cucine deve avere una canna collettiva ramifica o camini singoli adibiti solo a questa funzione; L altezza del tratto terminale non deve essere minore di 3mt; Il condotto verticale sopra al generatore prima di effettuare la curva per entrare nel camino deve essere lungo almeno 2 volte il diametro del condotto; Non si devono verificare sovrappressioni, salvo durante l accensione del generatore per un periodo non superiore ai 60 secondi; Infine la canna fumaria collettiva ramificata deve avere un libretto riportante le modalità di installazione, d uso e di manutenzione fornito dal costruttore. Inoltre assieme al libretto, deve essere presente la copia del progetto firmata da un tecnico abilitato. Nel caso di caldaie a tiraggio forzato con potenza inferiore a 35kW si deve fare riferimento alla norma UNI per le caldaie tipo C standard e alla norma UNI EN :2009 Camini - Metodi di calcolo termico e fluido dinamico - Parte 2: Camini asserviti a più apparecchi di riscaldamento per caldaie tipo C a condensazione. Rispetto alla UNI la UNI possiede dei requisiti aggiuntivi, vediamoli nei seguenti punti: La canna fumaria può avere un numero di apparecchi collegati rapportato alla sua effettiva capacità di evacuazione. Comunque alla canna fumaria possono essere collegati al massimo 8 apparecchi nel caso in cui si già prevista la presenza di un apertura di compensazione oppure 6 generatori nel caso non venga prevista nessuna apertura di compensazione; L apertura di compensazione deve essere realizzata sopra la camera di raccolta, comunque ad una quota non minore di 50 cm dal fondo del condotto; Sono ammessi non più di due cambiamenti di direzione, purchè l angolo di incidenza sulla verticale non sia maggiore di 30 ; Se dotate di comignolo alla sommità, la sezione utile di uscita deve avere una 10

11 sezione utile con diametro almeno doppio rispetto al camino in cui è inserito; Essere raccordate con raccordi meccanici a compressione e/o saldati, possono essere usati mastici, leganti plastici; Sono esclusi giunzioni rivettate. Dal punto di vista dell installatore, le canne fumarie di questa categoria sono più semplici rispetto alle canne fumarie ramificate poiché non necessitano di un condotto secondario in corrispondenza degli innesti delle singole caldaie, essendo costituite dal solo condotto primario con elementi di raccordo per i condotti fumi provenienti dalle caldaie. 11