CANALI DI VENTILAZIONE NELLA PLATEA

L’integrazione dei canali di ventilazione nelle strutture a platea è una soluzione innovativa, che risponde ai crescenti requisiti di efficienza energetica e comfort degli edifici moderni. Lo standard DIN 1946-6 ‘Ventilazione degli edifici residenziali’ stabilisce criteri chiari per la progettazione, il montaggio e l’esercizio di tali sistemi, in particolare per quanto riguarda la garanzia della qualità dell’aria e la minimizzazione delle dispersioni termiche. L’idea principale consiste nell’utilizzare i solai interpiano o la platea di base come spazio per la posa nascosta delle condotte. Ciò minimizza il volume occupato, il che è particolarmente prezioso negli edifici con altezza dei soffitti limitata. I sistemi chiave che si integrano in questo modo comprendono gli impianti di mandata ed estrazione con recupero di calore. L’uso di recuperatori permette di restituire fino al 90% del calore dell’aria esausta, riducendo notevolmente il consumo energetico per il riscaldamento. Questo approccio fa parte delle tecnologie edilizie innovative, che pongono l’accento sulla minimizzazione dell’impatto ambientale e sull’ottimizzazione delle risorse.

La progettazione di tali sistemi richiede una profonda comprensione dell’aerodinamica, della termofisica e della meccanica delle costruzioni. I canali devono avere una resistenza minima al flusso d’aria, ottenuta grazie alla scelta corretta di diametri, forme e all’uso di materiali a pareti lisce. Secondo la DIN 1946-6, la velocità dell’aria nei canali non deve superare 2-3 m/s per le dorsali principali e 1-1,5 m/s nelle diramazioni, per evitare rumore e vibrazioni eccessivi. I requisiti di tenuta sono estremamente rigorosi: per la classe di tenuta C o D (secondo EN 1507/EN 12237), le perdite d’aria ammissibili sono fino a 0,003-0,009 l/(s·m²) a una pressione di 200 Pa. Ciò è fondamentale per mantenere l’efficienza energetica e prevenire la diffusione di odori o sostanze inquinanti tra gli ambienti. La scelta dei materiali, come polietilene (PE), polipropilene (PP) o acciaio zincato, dipende dai requisiti di flessibilità, resistenza e stabilità chimica. Le condotte flessibili, sebbene più semplici da montare, hanno una resistenza aerodinamica maggiore e richiedono un calcolo più accurato. Al contrario, le condotte rigide garantiscono caratteristiche aerodinamiche migliori, ma sono più complesse da posare e richiedono una pianificazione precisa già nella fase di progettazione.

L’uso di sistemi integrati permette di raggiungere elevati valori di tenuta all’aria dell’edificio, uno dei requisiti chiave per le case a basso consumo energetico. Ciò elimina anche la necessità di utilizzare ulteriori controsoffitti per nascondere gli impianti, mantenendo la massima altezza degli ambienti. È importante, in questo caso, garantire l’accesso agli elementi del sistema per la manutenzione e la pulizia. I progettisti devono tenere conto della collocazione dei portelli di ispezione e delle zone di accesso già nella fase di sviluppo delle soluzioni architettonico-costruttive. In Ucraina, nonostante l’assenza di un adeguamento diretto alla DIN 1946-6, i principi generali di efficienza energetica e qualità dell’aria interna sono disciplinati dalla ДБН В.2.5-67:2013 ‘Riscaldamento, ventilazione e condizionamento’, nonché dalla ДБН В.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’. Queste norme richiedono il calcolo del ricambio d’aria, il rispetto dei regimi termoigrometrici normati e l’efficienza energetica dei sistemi, il che sottolinea la rilevanza di tali soluzioni integrate.

Il montaggio dei canali di ventilazione direttamente nel solaio o nella platea di fondazione è un compito ingegneristico complesso, che richiede elevata precisione e il rispetto dei requisiti tecnologici. La difficoltà principale consiste nel garantire la resistenza e la tenuta del sistema in condizioni in cui le condotte diventano di fatto parte della struttura portante o si collocano al suo interno. In fase di progettazione è necessario prevedere tutti i nodi di intersezione con l’armatura, gli impianti e le possibili dilatazioni/contrazioni termiche dei materiali. Si utilizzano prevalentemente condotte rigide circolari o piatte in materiali polimerici (HDPE, PP) o acciaio zincato, che hanno un’elevata resistenza alla corrosione e una superficie interna liscia per minimizzare la resistenza aerodinamica. I canali si posano su uno strato preparato di impermeabilizzazione e isolamento termico prima del getto del calcestruzzo, oppure si formano mediante casseforme.

Una delle fasi più importanti è la sigillatura dei collegamenti. Per i canali polimerici si utilizzano speciali manicotti con guarnizioni e collegamenti incollati, per quelli metallici – collegamenti a flangia con nastri sigillanti o sigillanti al silicone. Ogni collegamento deve essere verificato per la tenuta prima del getto del calcestruzzo, poiché dopo l’indurimento del calcestruzzo l’accesso ai canali sarà limitato o impossibile. Il mancato rispetto dei requisiti di tenuta può portare a notevoli perdite di pressione nel sistema, a una riduzione dell’efficienza della ventilazione, a trafilamenti d’aria e persino alla formazione di condensa all’interno della platea, il che è inaccettabile. È importante utilizzare materiali con basso coefficiente di conducibilità termica e resistenza al fuoco, specialmente nei punti di passaggio attraverso le barriere tagliafuoco. Ad esempio, per garantire la resistenza al fuoco si possono utilizzare speciali manicotti antincendio o rivestimenti ignifughi conformi ai requisiti della EN 13501-2.

La posa dei canali nella platea richiede anche un’attenta pianificazione del tracciato, per evitare angoli acuti e curve brusche, che aumentano la resistenza e possono peggiorare il flusso d’aria. Il raggio minimo di curvatura della condotta deve essere di almeno un diametro per i canali flessibili e fino a un diametro e mezzo per quelli rigidi. Occorre inoltre tenere conto del carico sulla platea: le condotte non devono indebolire significativamente la capacità portante del calcestruzzo. Ciò si ottiene grazie alla corretta collocazione dei canali tra le barre di armatura e all’uso di adeguati elementi protettivi o compensatori. Nei punti di intersezione con colonne o pareti, le condotte si posano in apposite guaine, che compensano le deformazioni termiche e meccaniche. Questa tecnica permette non solo di preservare l’integrità strutturale, ma anche di migliorare notevolmente la durabilità dell’intero sistema di ventilazione, il che è di fondamentale importanza per le strutture di fondazione, dove l’accesso per la riparazione è estremamente complicato. Particolare attenzione va prestata all’antivibrazione delle apparecchiature e dei canali di ventilazione, per evitare la trasmissione del rumore attraverso le strutture edilizie.

La qualità dell’aria interna (IAQ) è un fattore fondamentale che influisce sulla salute, sul benessere e sulla produttività degli abitanti. I sistemi di ventilazione integrati nelle strutture a platea svolgono un ruolo critico nel mantenimento di una IAQ ottimale. Garantiscono un ricambio d’aria costante e controllato, rimuovendo l’aria contaminata che contiene anidride carbonica (CO2), composti organici volatili (VOC), allergeni, polvere e umidità eccessiva, e immettendo aria esterna fresca e filtrata. La concentrazione di CO2, ad esempio, deve essere mantenuta a un livello inferiore a 1000 ppm (parti per milione) per garantire il comfort e prevenire sonnolenza e mal di testa. Il livello ottimale di umidità deve essere compreso tra il 40 e il 60%, il che impedisce lo sviluppo di muffa e batteri e previene l’essiccamento eccessivo delle mucose.

I sistemi di ventilazione integrati, specialmente con recupero di calore e filtrazione, sono uno strumento efficace per contrastare tali inquinanti. I filtri di classe F7 o F9 sono in grado di trattenere fino al 90% delle particelle fini (PM2.5, polline), il che è particolarmente rilevante per le persone con allergie o asma. Inoltre, una corretta progettazione e montaggio dei canali nella platea previene il rischio di penetrazione dei gas del suolo, come il radon, dal terreno attraverso microfessure nella platea di fondazione. Il radon, essendo un gas radioattivo, è la seconda causa più diffusa di cancro ai polmoni dopo il fumo. La tenuta dei canali integrati e dell’intero involucro edilizio è decisiva per minimizzarne la concentrazione negli ambienti. Secondo le norme dell’OMS, il livello raccomandato di radon non deve superare 100 Bq/m³, mentre il livello di intervento ammissibile è 300 Bq/m³.

Oltre agli inquinanti fisici, la IAQ comprende anche il comfort termico, l’ambiente acustico e l’assenza di odori. Un sistema di ventilazione ben progettato nella platea garantisce una distribuzione uniforme dell’aria senza correnti, mantenendo una temperatura stabile negli ambienti. Ciò aiuta anche a minimizzare il rumore generato dal sistema stesso, poiché le condotte sono nascoste e hanno meno possibilità di trasmettere rumore attraverso lo spazio aereo. La manutenzione regolare del sistema, inclusa la pulizia dei canali e la sostituzione dei filtri, è obbligatoria per mantenere un’elevata IAQ. Senza di essa, i canali integrati possono diventare fonte di proliferazione di microrganismi e accumulo di polvere. Il rispetto di questi principi garantisce non solo l’efficacia tecnica, ma crea anche un ambiente sano e confortevole per vivere, che è l’obiettivo finale di qualsiasi progettazione integrata degli impianti.

Per un’efficace integrazione dei canali di ventilazione nelle strutture a platea, è di importanza critica l’analisi dettagliata dei nodi di posa e la scelta dei materiali appropriati. I materiali più diffusi per le condotte posate nella platea sono il polietilene ad alta densità (HDPE), il polipropilene (PP) e l’acciaio zincato. Ognuno di essi ha i propri vantaggi. I canali in HDPE e PP si caratterizzano per un’elevata flessibilità, resistenza chimica, peso ridotto e facilità di montaggio. La loro superficie interna liscia minimizza la resistenza aerodinamica e previene l’accumulo di depositi. Tuttavia, hanno una rigidità minore rispetto a quelli metallici, il che richiede un fissaggio accurato e la protezione dai danni meccanici durante il getto del calcestruzzo. I canali in acciaio zincato sono più resistenti, più solidi ai carichi meccanici e hanno un’elevata resistenza al fuoco, ma sono più pesanti, più costosi e più complessi da montare, richiedendo strumenti speciali per il collegamento e la sigillatura.

I nodi chiave sono i punti di collegamento dei canali, le intersezioni con le gabbie di armatura e le uscite dalla platea verso le apparecchiature di ventilazione o i diffusori. Per i collegamenti dei canali polimerici si utilizzano manicotti a tenuta con guarnizioni in gomma, che garantiscono la classe di tenuta C o D secondo EN 12237. Questi manicotti devono essere fissati in modo da evitarne lo spostamento durante il getto del calcestruzzo. Nei punti di intersezione delle condotte con l’armatura, è necessario garantire uno strato di copriferro sufficiente, per non ridurre la capacità portante della platea ed evitare la corrosione dell’armatura. Lo strato minimo di copriferro per l’armatura nelle strutture portanti in Ucraina, secondo la ДБН В.2.6-98:2009 ‘Strutture di edifici e costruzioni. Strutture in calcestruzzo e cemento armato’, è di 20-30 mm, a seconda delle condizioni di esercizio e della classe di calcestruzzo.

Anche le uscite dei canali dalla platea verso le griglie di ventilazione o i diffusori sono critiche. Qui si utilizzano speciali adattatori e scatole, che garantiscono un fissaggio affidabile, la tenuta e un aspetto estetico. Questi elementi devono essere compatibili con i materiali di finitura e garantire un facile accesso per la manutenzione. Ad esempio, per i diffusori a pavimento integrati nel massetto, è necessario utilizzare materiali resistenti e durevoli, in grado di sopportare i carichi di esercizio. Per garantire l’isolamento termico e prevenire la condensa sulla superficie dei canali, specialmente nei punti di contatto con elementi esterni freddi, le condotte vengono spesso avvolte in uno strato di isolamento termico (ad esempio, gomma espansa o lana minerale dello spessore di 10-20 mm). Ciò aiuta anche a ridurre la trasmissione del rumore. Il rispetto di questi requisiti dettagliati sui nodi e sui materiali è garanzia di durabilità ed efficacia del sistema, nonché la chiave per la funzionalità della casa intelligente, che richiede un’infrastruttura impeccabile.

L’integrazione dei canali di ventilazione nelle strutture a platea ha un impatto significativo sul comfort termico degli ambienti e sull’efficienza energetica complessiva dell’edificio. I sistemi di ventilazione tradizionali, specialmente quelli che utilizzano condotte esterne o posate in spazi non riscaldati, soffrono spesso di notevoli perdite di calore o freddo a causa dello scambio termico con l’ambiente circostante. La collocazione dei canali all’interno della platea termoisolata minimizza queste perdite, poiché l’aria viene trasportata attraverso la massa della struttura, che ha una temperatura relativamente stabile. Ciò è particolarmente rilevante per i sistemi con recupero di calore, dove l’obiettivo è preservare la massima quantità di energia.

Il coefficiente di trasmissione termica (valore U) della platea con canali integrati deve essere calcolato con attenzione, per rispettare i requisiti normativi della ДБН В.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’. Generalmente, per le strutture di tamponamento esterne a contatto con il terreno o con l’aria esterna, il valore U deve essere compreso tra 0,2 e 0,3 W/(m²·K). La collocazione dei canali non deve creare “ponti termici”, che possono portare alla condensa dell’umidità e alla riduzione delle proprietà termoisolanti. A tale scopo, i canali vengono spesso circondati da uno strato di isolamento termico, oppure vengono posati in apposite camere isolate all’interno della platea. L’uso di recuperatori di calore in combinazione con tale schema di posa dei canali permette di raggiungere valori di efficienza energetica caratteristici delle case a consumo energetico quasi nullo (NZEB).

Per quanto riguarda il comfort termico, i sistemi di ventilazione integrati garantiscono una distribuzione più uniforme delle temperature nell’ambiente. L’aria immessa viene preriscaldata o preraffreddata passando attraverso la massa della platea, il che permette di evitare bruschi sbalzi di temperatura e correnti d’aria, che si verificano spesso con l’uso dei sistemi tradizionali. Ciò è particolarmente importante nella stagione fredda, quando l’immissione di aria fredda può causare disagio. L’integrazione dei canali di ventilazione nella platea contribuisce dunque non solo al risparmio energetico, ma anche alla creazione di un microclima stabile e confortevole, uno dei criteri chiave per la valutazione della qualità dell’abitazione. Una progettazione accurata e il calcolo di tutti i parametri termofisici sono obbligatori per raggiungere questi obiettivi, il che include anche la considerazione dell’impatto dei guadagni solari sul bilancio energetico complessivo dell’edificio.

Sebbene in Ucraina manchi un analogo diretto dello standard tedesco DIN 1946-6, i principi generali di progettazione, montaggio ed esercizio dei sistemi di ventilazione, inclusi quelli integrati nelle strutture a platea, sono disciplinati da una serie di norme edilizie nazionali (ДБН). I documenti principali sono la ДБН В.2.5-67:2013 ‘Riscaldamento, ventilazione e condizionamento’ e la ДБН В.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’. Queste norme stabiliscono i requisiti minimi per il ricambio d’aria, la protezione termica, la sicurezza antincendio e i parametri igienici dell’aria per gli edifici residenziali e pubblici.

Secondo la ДБН В.2.5-67:2013, per gli ambienti residenziali è necessario garantire un ricambio d’aria minimo non inferiore a 0,35 volumi/ora oppure 3 m³/h per 1 m² di superficie abitativa, ma non meno di 30 m³/h a persona. Per gli ambienti con umidità elevata, come bagni e cucine, questi requisiti sono notevolmente più alti. Nella progettazione dei canali integrati è importante rispettare queste norme, garantendo l’afflusso e l’estrazione d’aria calcolati. Inoltre, le ДБН richiedono che i sistemi di ventilazione siano progettati in modo da evitare la diffusione di odori e sostanze inquinanti tra gli ambienti, il che riguarda direttamente la tenuta delle condotte posate nella platea. Nel contesto delle case a consumo energetico zero (ZEB), questi requisiti diventano ancora più critici.

La ДБН В.2.6-31:2021 stabilisce i requisiti per l’isolamento termico degli edifici, fondamentale per i sistemi di ventilazione integrati. Le condotte che attraversano strutture di tamponamento esterne o spazi non riscaldati devono essere termoisolate per prevenire le dispersioni di calore e la formazione di condensa. Sebbene lo standard non dettagli le specificità della posa dei canali nella platea, richiede indirettamente che la loro collocazione e isolamento non peggiorino gli indicatori generali del valore U della platea e non creino ponti termici. La sicurezza antincendio è disciplinata dalla ДБН В.1.1-7:2016 ‘Sicurezza antincendio degli oggetti di costruzione’, che richiede l’uso di materiali resistenti al fuoco per le condotte in determinate zone e l’installazione di valvole tagliafuoco nei punti di intersezione con le barriere tagliafuoco. Tutte queste norme, nel loro insieme, richiedono ai progettisti e ai costruttori un approccio integrato e un rigoroso rispetto dei requisiti tecnici, garantendo un’elevata qualità e sicurezza dei sistemi di ventilazione integrati nelle condizioni ucraine.

L’integrazione dei canali di ventilazione nelle strutture a platea, sebbene sia una soluzione tecnologicamente complessa, offre una serie di vantaggi significativi, ma presenta anche alcuni svantaggi, che devono essere presi in considerazione nella fase di progettazione e costruzione. Tra i principali vantaggi figurano:

• Ottimizzazione dello spazio: Le condotte, nascoste nella platea, permettono di liberare lo spazio nel controsoffitto, il che è particolarmente prezioso negli edifici con soffitti bassi o dove è richiesta la massima altezza degli ambienti. Ciò semplifica anche il design d’interni, eliminando gli impianti a vista.
• Estetica migliorata: L’assenza di condotte sporgenti favorisce un design più pulito e minimalista, conforme alle tendenze architettoniche moderne.
• Efficienza energetica aumentata: La posa dei canali nella massa termoisolata della platea minimizza le perdite di calore o freddo durante il trasporto dell’aria, specialmente in combinazione con il recupero di calore. Ciò contribuisce a ridurre i costi di esercizio per riscaldamento e climatizzazione.
• Riduzione del rumore: La massa in calcestruzzo della platea assorbe e isola efficacemente il rumore generato dal sistema di ventilazione, il che porta a un’acustica migliorata negli ambienti. Un ulteriore isolamento acustico può essere integrato per il massimo comfort.
• Aumento dell’inerzia termica: La platea, attraverso cui passano i canali, può accumulare calore o freddo, contribuendo a stabilizzare la temperatura negli ambienti e a ridurre i carichi di picco sul sistema di riscaldamento/climatizzazione.

Esistono tuttavia anche svantaggi significativi:

• Complessità di progettazione e montaggio: Richiede un’elevata qualificazione di ingegneri e operai. Qualsiasi errore in fase di montaggio è estremamente difficile o impossibile da correggere dopo il getto del calcestruzzo.
• Costi iniziali elevati: Materiali più complessi, lavorazioni e la necessità di una pianificazione più precisa aumentano gli investimenti iniziali.
• Accesso limitato per la manutenzione: L’accesso alle condotte per la pulizia o la riparazione è limitato, il che può complicare l’esercizio e aumentare i costi per apparecchiature di pulizia specializzate.
• Requisiti di resistenza della platea: È necessario tenere conto dell’impatto dei canali posati sulla capacità portante della platea, il che può richiedere un aumento dello spessore della platea o un’armatura aggiuntiva.
• Rischio di formazione di condensa: In caso di progettazione errata o isolamento insufficiente, esiste il rischio di condensa dell’umidità all’interno dei canali, che può portare allo sviluppo di microrganismi e al peggioramento della IAQ.

Un’analisi ponderata di questi fattori è obbligatoria per decidere sull’opportunità di integrare i canali di ventilazione nelle strutture a platea per un progetto specifico. Una pianificazione ed esecuzione accurate sono la chiave per il successo di questa tecnologia.

L’integrazione riuscita dei canali di ventilazione nelle strutture a platea è impossibile senza un coordinamento ingegneristico altamente efficace e l’applicazione di strumenti moderni, come la tecnologia di modellazione informativa degli edifici (BIM). Il BIM permette di creare un unico modello tridimensionale dell’edificio, in cui tutti gli elementi delle strutture e degli impianti sono interconnessi. Ciò garantisce la visualizzazione e l’analisi di tutte le potenziali collisioni (intersezioni) tra condotte, armatura, cavi elettrici, tubazioni idriche e altri impianti già in fase di progettazione. Senza la modellazione BIM, specialmente nei progetti complessi con integrazione, il rischio di collisioni in cantiere aumenta notevolmente, il che porta a ritardi, sovraccosti e compromessi sulla qualità.

Il processo di coordinamento BIM comprende le seguenti fasi:

• Creazione di modelli dettagliati: Ogni disciplina ingegneristica (architettura, strutture, ventilazione, riscaldamento, approvvigionamento idrico, elettricità) crea il proprio modello 3D dei propri sistemi.
• Unione dei modelli: Tutti i modelli vengono uniti in un unico modello federato.
• Rilevamento delle collisioni: Mediante software specializzato (ad esempio, Autodesk Navisworks) si rilevano automaticamente tutte le intersezioni spaziali e i conflitti tra gli elementi.
• Risoluzione delle collisioni: Gli ingegneri progettisti lavorano insieme per eliminare i conflitti rilevati, ottimizzando il tracciato dei canali, la collocazione dell’armatura e di altri elementi. Ciò può includere lievi modifiche nello spessore della platea, nella forma delle condotte o nella loro collocazione.

È particolarmente importante il coordinamento tra strutturisti e ingegneri meccanici. Gli strutturisti devono tenere conto delle dimensioni e della collocazione delle condotte nel calcolo della capacità portante della platea e nella progettazione delle gabbie di armatura. A loro volta, gli ingegneri meccanici devono adattare il tracciato dei canali in modo da minimizzare l’impatto sulla resistenza della struttura. Il BIM permette anche di generare disegni precisi per il montaggio, che includono la definizione dettagliata dei nodi di passaggio, dei collegamenti e dei fissaggi, con riferimenti precisi agli assi dell’edificio. Ciò aumenta notevolmente la precisione di esecuzione dei lavori in cantiere e riduce il numero di errori. Inoltre, il modello BIM può essere utilizzato per generare computi metrici precisi, ottimizzare la logistica delle forniture di materiali e per il successivo esercizio dell’edificio, fornendo informazioni complete su tutti gli impianti nascosti. Ciò permette di realizzare un kit casa con elevata precisione e scostamenti minimi.