VENTILAZIONE

VENTILAZIONE (XXXV, p. 124)

La tecnica della ventilazione degli ambienti abitati ha subìto di recente notevoli trasformazioni e perfezionamenti, soprattutto in quanto è stato possibile accertare con maggiore precisione le condizioni desiderabili negli ambienti stessi per garantire all'organismo umano non solo buone condizioni igieniche, ma anche una sensazione di reale benessere. Sistemi di ventilazione completati dall'opportuno trattamento dell'aria da introdurre negli ambienti in modo da mantenervi le condizioni desiderate, sono stati largamente impiegati oltre che in edifici destinati ad abitazione, spettacolo, riunione, negli uffici e negli ospedali, anche su tutti i mezzi adibiti al trasporto di persone o derrate ed in molti stabilimenti industriali.

Ad un impianto di condizionamento d'aria è affidato il controllo dei seguenti principali fattori: 1) ricambio, distribuzione e movimento dell'aria negli ambienti; 2) temperatura dell'aria (scambî di calore per convezione); 3) temperatura delle pareti delimitanti l'ambiente (scambî di calore per irraggiamento); 4) umidità relativa dell'aria; 5) purezza dell'aria: comprendente l'eliminazione della polvere, del fumo, degli odori, dei batterî, dei gas tossici, ecc. I primi quattro fattori agiscono simultaneamente nel determinare gli scambî di calore tra l'organismo e l'ambiente. Numerosissime ricerche sperimentali hanno permesso d'individuare i limiti entro i quali ciascun fattore può variare in relazione a determinati valori per gli altri, restando immutata la sensazione complessiva di benessere (zone di benessere). È opportuno che l'umidità relativa non scenda al disotto del 30%; è desiderabile un certo moto, diretto "di fronte" alle persone con velocità non superiore ai 25 cm/sec, e che comunque le condizioni di ambiente non restino completamente stazionarie, ma oscillino entro limiti peraltro abbastanza ristretti. Gli altri fattori compresi sotto 5) riguardano la realizzazione di quelle condizioni igieniche desiderabili che complessivamente determinano il grado di purezza dell'aria.

Condizionamento centralizzato. - Il complesso delle operazioni necessarie per assicurare negli ambienti il giusto valore dei varî fattori a cui si è accennato può essere effettuato trattando opportunamente l'aria destinata ad alimentare gli ambienti stessi. Qualora le condizioni da mantenere nei diversi ambienti siano abbastanza simili, il trattamento può essere effettuato in un solo luogo ed in una sola volta, centralizzando gli apparecchi destinati a modificare le condizioni dell'aria nel senso e nel modo desiderati. Il trattamento dell'aria è naturalmente diverso per certi fattori a seconda della stagione per quanto riguarda la temperatura e l'umidità relativa mentre per la purezza è sempre lo stesso.

Refrigerazione e riscaldamento. - Tra i diversi sistemi di refrigerazione, i più diffusi impiegano macchine refrigeranti, con sistemi ad assorbimento e a compressione (v. refrigerazione, XXVIII, p. 979).

La scelta tra i varî sistemi per gli impianti di condizionamento d'aria va fatta sia in relazione alla potenza frigorifera da installare, sia in relazione a considerazioni economiche (spese di primo impianto e di esercizio), sia in relazione a particolari condizioni riguardanti la disponibilità e le caratteristiche dei mezzi occorrenti per il funzionamento dei varî sistemi, alla sicurezza di esercizio, ecc. La diffusione dei diversi sistemi, in base alla potenza frigorifera installata, è la seguente:

sino a 15.000 fr/h: unità dislocate negli ambienti con compressori alternativi o ad assorbimento;

da 15.000 a 150.000 fr/h: sistemi centralizzati con compressori alternativi o, in minor misura, con compressori ad assorbimento;

da 150.000 a 1.500.000 fr/h ed oltre: sistemi centralizzati con compressori alternativi o, in minor misura, con compressori centrifughi o ad iniezione di vapore.

Di recente si è moito diffuso l'impiego di vasche di accumulo di freddo aventi lo scopo di accumulare un fluido (in genere acqua o salamoia) a bassa temperatura, durante i periodi di esercizio dell'impianto in cui non è necessario. impiegare tutta la potenza frigorifera fornita dalla macchina refrigerante (ad es., durante la notte, quando è in genere largamente disponibile energia elettrica per azionare i compressori).

Recentissima applicazione hanno avuto anche in Italia sistemi che prevedono l'impiego della macchina refrigerante non solo come sorgente di freddo durante l'esercizio estivo, ma anche come sorgente di calore durante il periodo invernale (v. termopompa, in questa App.). Tale soluzione, che permette in alcuni casi una notevole economia di esercizio, si presta in modo particolare per essere realizzata nel clima italiano.

Umidificazione e deumidificazione. - Per l'umidificazione dell'aria durante il riscaldamento invernale si sono particolarmente sviluppati i sistemi tendenti a porre in intimo contatto l'aria (dopo un previo preriscaldamento con conseguente diminuzione dell'umidità relativa) con acqua spruzzata in finissime particelle o fatta scorrere con continuità su superfici lambite dalla corrente d'aria stessa. La produzione di un fine pulviscolo d'acqua può essere ottenuta: per atomizzazione, mediante cioè l'impiego di un getto di acqua fortemente compressa per polverizzare l'acqua; per urto, facendo cioè urtare direttamente un getto di acqua compressa contro un ostacolo opportunamente disposto; per separazione idraulica, facendo entrare un getto d'acqua in un'incamerazione cilindrica in rapida rotazione e facendola uscire attraverso una fessura assiale che trasforma il getto in un cono sottile di gocciole minute; per separazione meccanica, proiettando l'acqua mediante un disco in rapida rotazione.

Per la deumidificazione estiva il procedimento più impiegato rimane quello di servirsi delle stesse batterie refrigeranti in modo da portare la temperatura dell'aria al disotto del punto di rugiada e far condensare in tal modo parte del vapore acqueo in essa contenuto.

Depurazione. - Come già accennato, è possibile ottenere una notevole economia di esercizio riportando in circolo parte dell'aria estratta dagli ambienti serviti dall'impianto (impianti con ricircolazione e recupero parziale): infatti detta aria si trova in condizioni di temperatura ed umidità relativa più vicine a quelle desiderate negli ambienti stessi che non l'aria esterna. La ricircolazione è però possibile solo a patto che si riesca a depurare opportunamente l'aria ripresa, in modo da eliminare tutte le impurità assorbite: occorre comunque sempre provvedere ad un largo ricambio di aria, aspirandone dall'esterno quantità sufficienti a smaltire soprattutto i prodotti della respirazione.

Particolare interesse presenta l'eliminazione della polvere e dei fumi, costituiti da grandissimo numero di particelle in sospensione di dimensioni molto diverse (da 200 a 0,1 micron) delle più disparate sostanze di origine organica ed inorganica. Soprattutto per le sale di pubblico spettacolo o di riunione in cui si effettui la ricircolazione dell'aria sorge il problema di eliminare anche il fumo di sigarette, costituito da particelle le cui dimensioni sono dell'ordine di 0,1 micron. Per le particelle di maggiore diametro si possono infatti adoperare filtri di tipo già noto, tra cui quelli impieganti sostanze viscose per trattenere le impurità, quelli a secco, impieganti carta, cellulosa, stoffa, fibre di vetro, ecc., quelli ad anelli ceramici ricoperti da un velo di acqua, quelli che impiegano il lavaggio provocato da una pioggia d'acqua, la forza centrifuga, ecc.

Si sono di recente sviluppati i cosiddetti .filtri elettrostatici aventi soprattutto lo scopo di eliminare quelle particelle che per il loro piccolo diametro non vengono separate dai tipi precedentemente indicati. I filtri elettrostatici sfruttano la proprietà che particelle materiali, sottoposte ad un intenso campo elettrico, si caricano e si spostano verso uno degli elettrodi. Negli impianti di condizionamento il filtro è in genere realizzato mediante due cilindri tra cui è mantenuta una forte differenza di potenziale (circa 12.000 volt) e da una serie di piastre tra cui è mantenuta una differenza di potenziale di circa 5000 volt. Le particelle, caricate dal campo creato dai cilindri, attraversano in seguito le piastre su cui precipitano. Le piastre, ricoperte di un sottile velo di sostanze adesive, vengono con continuità o periodicamente ripulite.

Maggiori difficoltà presenta l'eliminazione degli odori, di origine sia organica che inorganica, prodotti negli ambienti. Sono quasi inefficienti i normali filtri ed il lavaggio con acqua, in quanto la maggior parte delle finissime particelle in sospensione o gas che determinano l'odore non sono solubili in acqua. Risultati più soddisfacenti si ottengono filtrando l'aria attraverso carboni attivi o mascherando l'odore mediante ozonizzazione. Il sistema migliore però è quello di limitare il recupero ad una parte molto modesta dell'aria in circolo mescolandola con notevoli quantitativi di aria esterna. Tale sistema è anche il più opportuno per l'eliminazione dei batterî in quanto non risultano molto efficienti i metodi di sterilizzazione dell'aria con raggi ultravioletti prodotti da apposite sorgenti.

Unità condizionatrici. - Il condizionamento centralizzato dell'aria presenta indubbiamente vantaggi notevoli se applicato ad un unico grande ambiente (sale da spettacolo, ecc.) o a più ambienti in cui siano presumibili condizioni di regime o quanto meno variazioni nel tempo eguali e simultanee, nei diversi ambienti, per i varî fattori determinanti il condizionamento. Già in tale caso però la regolazione degli impianti non risulta agevole soprattutto a causa del ritardo (rispetto alla "richiesta") che presentano le variazioni da esso determinate in conseguenza dell'inerzia termica propria dei grandi impianti. Perciò si è ritenuto talvolta più opportuno sistemare unità condizionatrici nei diversi ambienti in modo da permettere in ognuno di essi una regolazione indipendente dei varî fattori in base alle diverse esigenze.

Si è così sviluppata; specìalmente negli S. U., un'industria che produce in larga serie apparecchi di dimensioni modeste (unit heaters), facilmente sistemabili anche nei normali ambienti abitati (ad es. sotto i davanzali delle finestre), in genere azionati da energia elettrica o da gas, capaci di compiere alcune o tutte le operazioni necessarie al condizionamento dell'aria che le unità stesse aspirano dall'esterno.

Bibl.: Allen, Walker, James, Heating and air conditioning, New York 1946; Guide of American Society of heating and ventilating engineers, ivi 1947; W. Goodman, Air conditioning analysis, ivi 1947; T. Bedford, Basic principles of ventilation and heating, Londra 1948.