Il controllo del fumo e del calore nel codice di prevenzione incendi

La misura antincendio del controllo del fumo e del calore ha come scopo l’individuazione dei presidi antincendio da installare nell’attività per consentire il controllo, l’evacuazione o lo smaltimento dei prodotti della combustione in caso di incendio. In generale, questa strategia si suddivide in due diverse macroaree, con obiettivi prestazionali molto differenti:

  • Smaltimento di fumo e calore di emergenza, al fine di migliorare le condizioni di esodo, di operatività dei VVF e di alleggerire le sollecitazioni termiche sulle strutture.
  • Evacuazione di fumo e calore al fine di garantire uno strato libero dai fumi, sia per garantire l’esodo che per impedire lo sviluppo del “flash-over”.

Questi due aspetti prestazionali sono riconducibili rispettivamente ai livelli II e III della strategia S.8.

 

Normativa di riferimento per il dimensionamento

La norma UNI 9494:2017 si compone di tre parti per differenziare gli impianti a evacuazione forzata da quelli a evacuazione naturale:

  • UNI 9494-1/2017: stabilisce i criteri di progettazione e installazione dei Sistemi di Evacuazione Naturale di Fumo e Calore (SENFC) in caso di incendio. L’appendice G fornisce indicazioni per la progettazione di impianti di smaltimento di fumo e calore di emergenza.
  • Uni 9494-2/2017: stabilisce i criteri di progettazione e installazione dei Sistemi di Evacuazione Forzata di Fumo e Calore (SEFFC) in caso di incendio. L’appendice H fornisce indicazioni per quanto riguarda i sistemi meccanici per lo smaltimento di fumo e calore di emergenza.
  • UNI 9494-3/2014: controllo iniziale e manutenzione dei sistemi di evacuazione di fumo e calore.

 

Progettare con la UNI 9494

La norma è applicabile nel caso di:

  • Edifici mono piano
  • Ultimo piano di edifici multipiano
  • Piano intermedio di edifici multipiano collegabile alla copertura

La norma non si applica a:

  • Ambienti con rischio esplosione
  • Corridoi
  • Corridoi con scale

Inoltre, i locali devono avere superficie minima di 600 m2 e altezza minima pari a 3 m. La superficie massima a soffitto è di 1600 m2 o in alternativa possono essere utilizzate barriere al fumo per suddividere i compartimenti a soffitto.

Da notare che la norma ipotizza per il dimensionamento un incendio in condizioni stazionarie e con superficie fissata.

La norma prevede la possibilità di installare SEFC anche in compartimenti che non rientrano all’interno del campo di applicazione se validati attraverso ulteriori analisi come, ad esempio, l’approccio ingegneristico in Fire Safety Engineering.

  1. Determinazione del Gruppo di dimensionamento

Una corretta progettazione tiene conto degli aspetti legati alle caratteristiche dell’edificio che dovrà essere protetto dall’impianto, oltre che del materiale contenuto in esso e delle strategie da attuare in caso di incendio.

I parametri considerati all’interno della progettazione sono:

  • Tempo convenzionale di sviluppo incendio: pari alla sommatoria tra il tempo di allarme (tempo che intercorre tra lo scoppio dell’incendio e il momento dell’allarme) e il tempo di intervento (tempo che intercorre tra l’allarme e l’inizio delle operazioni di estinzione).
  • Velocità di propagazione: dipende dal tipo di attività, dal materiale e dalla sua disposizione. In mancanza di dati specifici è possibile fare riferimento alla classificazione del pericolo indicata nella UNI EN 12845.
  • Rilascio termico: la norma fa riferimento a due casistiche, in particolare ad applicazioni con rilascio termico del materiale inferiore o uguale a 300 kW/m2 o 600 kW/m2.
  • Altezza dello strato libero da fumo: si tratta della distanza tra il pavimento e il limite inferiore dello strato di fumo. Il valore minimo imposto dalla norma è di 2,5 m. 
  • Altezza del locale: viene definita come l’altezza libera interna nel caso di copertura orizzontale, oppure come l’altezza media nel caso di copertura inclinata. I controsoffitti possono essere trascurati nel caso in cui abbiano permeabilità ai fumi pari o superiore al 50%. Altrimenti devono essere considerata una adeguata perdita di carico aggiuntiva al dimensionamento dell’impianto.

Il tempo convenzionale di sviluppo incendio e la velocità di propagazione contribuiscono a determinare il Gruppo di dimensionamento. Questo parametro adimensionale riassume in modo sintetico il livello di pericolo dovuto all’incendio. In particolare, è correlato alla superficie all’interno della quale si suppone confinato l’incendio stesso (prospetto D.1 UNI 9494-1 e prospetto B.1 UNI 9494-2).

  1. Impianti SEFFC

Gli impianti a evacuazione forzata sono costituiti da uno o più evacuatori in grado convogliare verso l’esterno i fumi e i gas caldi indipendentemente dalla spinta di galleggiamento generata dalla differenza di densità.

Essi sono composti da:

  • Ventilatori
  • Condotte
  • Componenti di estrazione d’aria
  • Componenti di immissione aria
  • Barriere al fumo
  • Sistemi di comando e controllo

Attraverso il gruppo di dimensionamento (GD), l’altezza libera dei fumi desiderata e il rilascio termico è possibile calcolare attraverso i prospetti 2, 3 e 4 della UNI 9494-2:

  • Portata volumetrica di estrazione [m3/h]
  • Temperatura media dei fumi [°C]
  • Temperatura locale dei fumi [°C]

I componenti dell’impianto dovranno avere una classe di temperatura che soddisfi la temperatura locale dei fumi calcolata, come indicato all’interno delle norme di riferimento (famiglia EN12101).

I ventilatori per SEEFC devono avere portata volumetrica pari o maggiore a quella calcolata. Inoltre, devono garantire le prestazioni aerauliche (portata, prevalenza), le modalità di installazione generiche (all’interno o all’esterno dell’edificio, posizione orizzontale o verticale, eventuale collegamento a condotta, ecc…) e le prestazioni specifiche (carico di neve, utilizzo esclusivo di emergenza, funzionamento in doppia funzione, ecc…).

I punti di estrazione possono essere costituiti da:

  • Semplici aperture
  • Elementi terminali (griglie o diffusori)
  • Serrande

La portata di aspirazione massima in ogni punto è dipendente dalla temperatura media dei fumi e dalla distanza tra l’apertura e la superficie inferiore dello strato di fumo. In ogni caso la portata volumetrica totale di aspirazione deve essere pari alla somma delle portate volumetriche nei singoli punti di aspirazione.

Deve essere sempre previsto un afflusso di aria esterna (naturale o forzato) per garantire il ricambio all’interno del compartimento.

Le aperture non possono essere utilizzate per l’esodo e devono immettere aria al di sotto dello strato di fumo in modo da non disturbarlo. La normativa prevede la possibilità di azionare tali aperture sia attraverso impianto IRAI che attraverso comandi manuali.

  1. Impianti SENFC

Gli impianti a evacuazione naturale sono costituiti da uno o più evacuatori in grado convogliare verso l’esterno i fumi e i gas caldi sfruttando la spinta di galleggiamento generata dalla differenza di densità.

Essi sono composti da:

  • Evacuatori di fumo (ENFC)
  • Aperture per l’afflusso di aria esterna
  • Barriere al fumo
  • Sistema di comando e controllo

Attraverso il gruppo di dimensionamento e l’altezza libera dei fumi desiderata è possibile determinare la Superficie Utile Totale (SUT) utilizzando il prospetto 2 della UNI 9494-1.

Gli ENFC devono essere conformi alla UNI EN 12101-2 e il loro numero complessivo deve essere tale da garantire che la somma delle superfici utili di apertura di ogni dispositivo sia pari o superiore alla SUT calcolata. Inoltre, gli ENFC devono essere posizionati in modo omogeneo nei singoli compartimenti a soffitto.

La norma consiglia di:

  • Posizionare un dispositivo ogni 200 m2 su coperture con pendenza inferiore al 20%, ogni 400 m2 su coperture con pendenza maggiore del 20%.
  • Su coperture con pendenza inferiore al 20%, mantenere la distanza tra gli ENFC compresa tra 5 m e 20 m

Devono essere distribuite uniformemente su almeno due pareti del locale delle aperture per l’immissione di aria fresca. La superficie totale di tali aperture, corretta con l’opportuno fattore di forma, deve essere 1,5 volte superiore alla SUT maggiore calcolata. Queste aperture dovranno essere posizionate a 1 m al di sotto dello strato di fumo. Questa distanza si riduce a 0,5 m per le aperture non più larghe di 1,25 m, mentre aumenta a 1,5 m se sono presenti lamelle inclinate. Tali aperture dovranno essere contrassegnate, prive di ostacoli al flusso d’aria e dovranno aprirsi assieme agli evacuatori di fumo se non previsto e motivato diversamente.

È necessario prestare molta attenzione a condizioni esterne quali presenza di vento o neve, in quanto possono condizionare il funzionamento di tali impianti:

  • Carico aggiuntivo derivante da vento e/o neve.
  • ENFC posizionati sopravento possono avere un flusso di fumi e gas caldi in uscita disturbato.
  • A causa del vento può svilupparsi un flusso d’aria in ingresso con velocità eccessive.

 

  1. Dispositivi di azionamento e controllo

I dispositivi di azionamento e controllo devono essere in grado di realizzare e segnalare il ciclo di attivazione dell’impianto. In particolare:

  • Aprire gli ENFC/attivare i ventilatori per evacuazione forzata
  • Attivare le aperture e/o i ventilatori per l’immissione di aria esterna
  • Attivare le serrande di controllo del fumo
  • Attivare le barriere al fumo

Le procedure di attivazione possono avvenire sia attraverso una procedura di attivazione automatica che semiautomatica. Inoltre, possono essere individuate come:

  • Segnale di allarme incendio proveniente da impianto IRAI
  • Comando remoto manuale

 

Analisi CFD a supporto della progettazione

Con questo tipo di analisi si calcola esattamente l'efficienza dell'impianto di estrazioni fumi. Sono necessarie per eseguire la progettazione in accordo alla UNI 9494:2017 quando si è fuori dal campo di applicazione e possono essere utilizzate in ogni caso se si vuole ottimizzare l'impianto, riducendo al minimo necessario il numero di dispositivi da utilizzare. Sono utili anche a posizionare i componenti nelle posizioni migliori in termini di efficienza di estrazione fumi.

Possono essere eseguite per:

  • supporto della progettazione UNI 9494:2017 fuori campo di applicazione
  • supporto della progettazione UNI 9494:2017 nel campo di applicazione, per ottimizzarla
  • pratica di prevenzione incendi con approccio ingegneristico

Facendo ciò, si hanno notevoli vantaggi soprattutto negli edifici esistenti, in tutti i casi è possibile ottimizzare il numero di dispositivi, ed in alcuni (con l'approccio ingegneristico) evitarli completamente.