Progettazione dei SEFC: come calcolare l’altezza del locale?

Un aspetto fondamentale nella progettazione di un Sistema di controllo del fumo e del calore è l’individuazione dell’altezza dei locali da proteggere, parametro importante ai fini della definizione del serbatoio al fumo.

Il serbatoio di accumulo dei fumi è definito come il volume interno all’ambiente delimitato lateralmente da pareti o da barriere al fumo e superiormente dal soffitto, in cui stratificano i gas combusti prodotti dall’incendio.

E’ indispensabile definire con certezza il confine superiore dei fumi e conseguentemente l’altezza di accumulo degli stessi, in modo da determinare le condizioni al contorno, le quali definiranno la parametrizzazione dell’intero sistema.

La parametrizzazione del locale, unitamente a quella dello sviluppo dell’incendio saranno poi determinanti per la scelta del sistema di controllo dei fumi da utilizzare ed il suo successivo dimensionamento, dato che l’altezza del locale è il parametro principale da valutare per poter scegliere l’utilizzo di un sistema di tipo verticale, cioè basato sulla capacità di accumulo del serbatoio e la stratificazione dei fumi, o se prevedere un sistema di tipo orizzontale, nel quale i fumi vengono movimentati lateralmente, come si fa spesso per le autorimesse in cui l’altezza del solaio è inferiore ai 3m.

Nei sistemi di controllo fumo verticale, come ad esempio quelli ricadenti nel campo di applicazione diretto della norma UNI 9494-2:2017, l’altezza dei locali è determinante al fine della scelta dell’altezza libera da fumi da porre a progetto, dato che maggiore sarà l’altezza a cui è possibile posizionare i punti di aspirazione (cioè la distanza Δds tra limite inferiore dello stato di fumo e il punto di aspirazione) tanto maggiore sarà la portata massima ammissibile per quel singolo punto.

Altezza del locale in presenza di soffitti irregolari

Iniziamo con una banale definizione: l’altezza del locale (h) è l’altezza libera interna.

Tale definizione risulta alquanto scontata per gli edifici che presentano una copertura orizzontale, ma risulta più complessa da calcolare nei casi in cui si abbiano tetti a shed o solai posti a quote differenti.

Ma analizziamo le differenti tipologie di locale e definiamo per ognuna come calcolare la sua altezza (h).

Il caso più semplice si ha in presenza di locali con soffitto orizzontale, per i quali l’altezza coincide con l’altezza interna del locale.
Come fare se invece il soffitto non ha un’altezza costante per tutta la sua superficie o se gli ambienti presentano pendenze in rilievo?

Nel caso di locali aventi soffitti con differenti altezze, l’altezza del locale si individua effettuando la media pesata delle altezze con la proiezione in pianta della porzione di superficie della superficie di altezza. (Definizione contenuta del DM 03 agosto 2015).

Più semplice è invece il caso di una copertura inclinata su tutta la superficie in pianta, in cui occorre considerare l’altezza media.

Il calcolo è altrettanto immediato nel caso di tetti a shed in cui l’altezza del locale da considerare corrisponde all’altezza media, sempre misurata dal pavimento.

Approccio completamente differente viene fatto nel caso si presentino ambienti con pendenze interne, come ad esempio i teatri, in cui la platea ha una quota crescente man mano che ci si allontana dal palco.

In questo caso la scelta è vincolata all’obiettivo di assicurare uno strato libero dai fumi sufficiente all’esodo su tutta la superficie del locale, quindi il punto zero per la misura dell’altezza dello strato di aria libero da fumo (y) va misurato dal punto più basso, ma devono comunque essere garantiti 2 m liberi dal piano del calpestio più alto.

Risulta chiaro che tale vincolo diventa più impegnativo da garantire in un locale con una forte pendenza interna rispetto ad uno che presenta un dislivello minimo, in quanto il sistema dovrà essere dimensionato per un’altezza libera dei fumi ben maggiore, che tenga conto della distanza tra il punto più basso e quello più alto da proteggere.

Altezza del locale in presenza di controsoffitti

Altro elemento da considerare sarà il controsoffitto del locale (se presente), dato che la presenza e la tipologia di tale struttura architettonica andrà a vincolare il limite superiore del serbatoio al fumo e quindi l’altezza (h) dei locali.

Prima della revisione della norma UNI 9494-2 di marzo 2017 i controsoffitti venivano considerati rilevanti ai fini del contenimento dei fumi solo se dotati di resistenza al fuoco REI. Tale definizione era chiaramente un refuso di normative più vecchie che non prendevano in considerazione il fatto che qualsiasi struttura non permeabile ai fumi (e non necessariamente resistente al fuoco) funge da ostacolo alla movimentazione dei gas caldi, almeno nei primi istanti dell’incendio in cui il sistema SEFFC fa il suo intervento.

Quindi, in presenza di controsoffitti questi devono essere sempre considerati soffitti per il contenimento dei fumi.

L’unico caso nel quale il controsoffitto può non essere considerato nel calcolo dell’altezza è quando in esso sono presenti superfici/parti libere tali da permettere il passaggio del fumo attraverso e al di sopra di esso, e di conseguenza permettere la stratificazione del fumo sotto il soffitto.

Questo può essere sfruttato quando si ha necessità di un serbatoio di accumulo più alto o se si vogliono porre i punti di aspirazione all’interno del controsoffitto.

La norma UNI 9494-2 prende in considerazione un esempio per cui deve esserci almeno il 50% di area libera di passaggio omogeneamente ripartita con fori di diametro maggiore di 5mm o altre soluzioni verificate dal progettista.

Qualora la percentuale sia inferiore il calcolo diventa più complesso, dato che diventa necessario valutare un’adeguata perdita di carico aggiuntiva nell’impianto.

Di ausilio può essere la norma europea CEN/TR 12101-5 che nell’Appendice I (Annex I) tratta tale argomento dando indicazioni per il calcolo e riportando formule matematiche di riferimento.

In conclusione, possiamo affermare che l’individuazione dell’altezza interna del locale spesso non è una grandezza semplice e immediata da definire, ma va calcolata in base a determinati parametri che tengano conto, non solo della struttura dell’involucro ma anche del comportamento del fumo e della sua interazione con tutti gli elementi architettonici presenti.