Evacuatori di Fumo e Calore: Normativa e Applicazioni

Eliminare fumo e calore da un edificio in fiamme è tra gli obiettivi principali delle misure antincendio. I sistemi di evacuazione di fumo e calore consentono di evitare che fumo e calore possano danneggiare persone, beni ed edifici. La UNI 9494 è la norma che fornisce tutte le indicazioni utili a garantire la loro efficienza nelle condizioni critiche che si possono verificare in caso di incendio. In caso di incendio di un edificio, i prodotti della combustione rappresentano il maggior pericolo per gli occupanti e per le squadre antincendio.

Cosa sono gli Evacuatori di Fumo e Calore?

Gli evacuatori di fumo e calore sono dispositivi di protezione attiva antincendio progettati per far defluire il fumo che si accumula all’interno degli ambienti e per consentire alle persone di uscire velocemente dagli edifici in caso di pericolo, limitando i danni. I fumi sviluppati dall’incendio contengono sostanze tossiche, le quali possono comportare l’incapacità degli occupanti, e portarli allo stato di incoscienza e, in seguito anche alla morte.

Normativa di Riferimento

La normativa sugli evacuatori di fumo e calore è fondamentale per garantire la sicurezza in caso di incendio. La regolamentazione di questi dispositivi è principalmente disciplinata da diverse normative europee e nazionali. Ecco una panoramica delle principali disposizioni normative:

• D.M. 3 agosto 2015 (codice di prevenzione incendi): stabilisce le norme tecniche di prevenzione incendi per la progettazione, la realizzazione e l’esercizio di attività soggette a controllo da parte dei Vigili del Fuoco.
• UNI 9494: progettazione e installazione dei sistemi di evacuazione naturale e forzata di fumo e calore.
• D.M. 20 dicembre 2012: specifica le norme per la progettazione, l’installazione e la manutenzione dei sistemi di evacuazione di fumo e calore nelle attività civili e industriali.

Campo di Applicazione della UNI 9494

La norma UNI 9494 si divide in 3 parti:

1. Parte 1 (2017): Progettazione e installazione dei Sistemi di Evacuazione Naturale di Fumo e Calore (SENFC).
2. Parte 2 (2017): Progettazione e installazione dei Sistemi di Evacuazione Forzata di Fumo e Calore (SEFFC).
3. Parte 3 (2014): Controllo iniziale e manutenzione dei sistemi di evacuazione di fumo e calore.

UNI 9494-1: Sistemi di Evacuazione Naturale di Fumo e Calore (SENFC)

La prima parte stabilisce i criteri di progettazione e installazione dei sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore in caso di incendio (SENFC). Si applica ad ambienti da proteggere con una superficie minima di 600 m² ed un’altezza minima di 3 metri nel caso di:

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

Questa norma presenta una novità importante: il calcolo si effettua per ambienti da 1.600 mq, delimitati da pareti o da barriere. Il risultato è in mq di superficie utile totale (SUT) per quell’ambiente o per quel comparto a soffitto. Lo strato libero da fumi non deve essere mai inferiore a 2,50 m.

UNI 9494-2: Sistemi di Evacuazione Forzata di Fumo e Calore (SEFFC)

La seconda parte definisce i criteri di progettazione ed installazione dei sistemi di evacuazione forzata di fumo e calore (SEFFC) in caso di incendio. Si riferisce a quei SEFFC in ambienti di altezza pari ad almeno 3 metri e con superficie minima di 600 m². Contiene prospetti e procedure di calcolo delle altezze libere da fumo al fine di rispettare i requisiti imposti dai diversi livelli di protezione.

Questa norma stabilisce i criteri di progettazione e installazione dei Sistemi di Evacuazione Forzata di Fumo e Calore (SEFFC) in caso d’incendio. L’analisi del rischio è simile a quella degli ENFC (naturali). Questi sistemi di ventilazione ad impulso sono derivati dalla lunga esperienza acquisita nel settore della ventilazione delle gallerie stradali e sono state anche usate per fornire un efficiente livello di ventilazione nelle strutture chiuse , come nei parcheggi dei veicoli , senza dover far ricorso a chissà quali canalizzazioni. Le condizioni ambientali sono costantemente monitorate da rilevatori di fumo e di monossido di carbonio. Il sistema di controllo del fumo risponde alla variazione delle condizioni ambientali variando di conseguenza, le caratteristiche della ventilazione.

UNI 9494-3: Controllo e Manutenzione

La terza parte della norma UNI 9494 descrive le procedure per il controllo iniziale, la sorveglianza e il controllo periodico, la manutenzione dei sistemi di evacuazione di fumo e calore. Lo scopo è quello di mantenere efficienti i sistemi e conformi ai dati di progetto.

Sistemi di Evacuazione di Fumo e Calore (SEFC): Funzionamento e Obiettivi

I sistemi di evacuazione di fumo e calore (SEFC) sono sistemi per il controllo di fumo e calore i cui componenti sono selezionati per lavorare insieme al fine di evacuare fumo e calore in modo da creare uno strato di sospensione di gas caldi al di sopra di aria più fredda e pulita. In caso di emergenza, i sistemi per il controllo di fumo e calore contribuiscono al raggiungimento di una serie di obiettivi primari fissati dalla prevenzione incendi:

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• Limitare i danni dell’incendio.
• Garantire stabilità delle strutture portanti per un periodo determinato.
• Limitare la produzione e la propagazione di un incendio all’interno dell’edificio e ad attività contigue.
• Limitare gli effetti di un’esplosione.
• Garantire la possibilità per gli occupanti di lasciare l’edificio in autonomia o che vengano soccorsi in altro modo.
• Garantire la possibilità di operare alle squadre di soccorso.
• Tutelare gli edifici pregevoli per arte e storia.
• Garantire continuità di esercizio per le opere strategiche.
• Mitigare o danni ambientali, limitare la compromissione dell’ambiente in caso di incendio.

Il controllo di fumo e di calore si ottiene sia con sistemi naturali (che sfruttano le differenze di temperatura, quindi la densità dei fumi che si creano nell’ambiente) sia con sistemi di tipo forzato (che utilizzano l’energia prodotta dai ventilatori). Questi sistemi sono in grado di provvedere:

• All’espulsione e/o allo smaltimento di fumo e calore dal fabbricato o parte di esso (sistemi di ventilazione di fumo e calore).
• Alla creazione di uno strato libero da fumo su cui galleggia uno strato di fumo (Sistemi di evacuazione di fumo e calore SEFC).
• Alla creazione nella zona dell’incendio di una pressione inferiore a quella di uno spazio protetto (sistemi a differenza di pressione).

Sistemi di Evacuazione Naturale di Fumo e Calore (SENFC): Come Funzionano

I sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore SENFC sono sistemi in cui l’evacuazione avviene per mezzo delle forze ascensionali dovute alle differenze di massa volumica dei gas a causa delle differenze di temperatura. Durante un incendio avviene una stratificazione dell’aria:

• Lo strato più caldo (con peso specifico più basso) va in alto.
• Lo strato più freddo (più pesante) va in basso.

Per questa finalità è necessario creare, sotto il soffitto, dei serbatoi di fumo che raccolgono i fumi e gas caldi mantenendoli ad una temperatura tale da espellere naturalmente il fumo attraverso gli Evacuatori di Naturali di Fumo e calore (ENFC) installati nel serbatoio. Dell’ ambiente non basta saper la superficie convenzionale ma è importante calcolarne le dimensioni e analizzarne la parte strutturale, la forma e le caratteristiche della sua copertura. Verificare il comportamento al fuoco di tutte le parti dell’ambiente. Si possono utilizzare per quanto possibile le strutture esistenti. Completare la compartimentazione con barriere fisse o mobili. laddove l’altezza delle barriere non deve essere mai inferiore a 1,00 m. Possono essere utilizzate come prese d’aria fresca tutte le aperture che siano 1 m sotto lo strato di fumi e gas caldi. Le aperture che sono protette da griglie di ventilazione e che siano anche anti pioggia (lamelle inclinate) dovranno essere posizionate 1,50 m sotto lo strato di fumo. Le aperture per le prese d’aria, dovranno avere una superficie 1,5 volte maggiore della superficie utile totale di evacuazione di fumo del comparto maggiore. Queste aperture devono essere appositamente contrassegnate, non avere ostacoli al flusso dell‘aria entrante, e aprirsi insieme agli Evacuatori di fumo se previsto. Evacuatori di fumo in facciata: aprire solo quelli sottovento. Porre la massima attenzione che il vento non crei una pressione contraria superiore alla pressione interna.

Progettazione di un SENFC

Come deve essere progettato un SENFC? La progettazione si basa sull’analisi e sulla valutazione del rischio incendio per l’attività in esame e su tutte le condizioni/fattori che influenzano il sistema stesso. Le informazioni che caratterizzano l’attività devono essere estrapolate da documenti appropriati e comunicate da persone responsabili. Si deve sempre tener conto della presenza di altre eventuali misure di protezione e delle possibili interazioni con il SENFC. Si deve tener conto, poi, dei vincoli strutturali dell’edificio e delle interferenze con gli impianti installati che potrebbero anche influenzare il funzionamento dei sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore. Il SENFC deve garantire l’evacuazione di fumo e calore anche in condizioni meteo avverse.

Componenti Principali di un SENFC

I principali componenti di un SENFC sono:

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• ENFC
• Alimentazioni
• Quadri di comando e controllo
• Barriere di fumo
• Linee di collegamento
• Aperture per l’afflusso di aria fresca

I suddetti componenti devono essere dimensionati per resistere alle sollecitazioni a cui saranno sottoposti durante il funzionamento in caso di emergenza. Le dimensioni devono soddisfare i requisiti prestazionali dell’impianto. L’ENFC deve essere conforme alla UNI EN 12101-2. Il numero complessivo dei sistemi di ogni compartimento deve essere tale da soddisfare:

SUT = Aa x numero ENFC

Dove:

• SUT è la superficie utile totale di apertura in metri quadri.
• Aa è la superficie utile di apertura i metri quadrati del singolo ENFC.

Gli ENFC devono essere collocati in modo omogeneo nei singoli serbatoi di fumo. La dimensione e la posizione deve garantire che non ci sia trascinamento di aria attraverso lo strato di fumo. Per evitare il plugholing devono essere rispettate le seguenti condizioni:

• Superficie utile di apertura inferiore alla superficie utile di apertura critica.
• Quando la distanza tra i bordi di 2 ENFC contigui è inferiore a 3 z (spessore strato di fumo) la somma delle due superfici utili di apertura deve essere minore della superficie utile di apertura critica.

Sistemi di Evacuazione Forzata di Fumo e Calore (SEFFC): Dettagli e Componenti

La seconda parte della normativa fa riferimento alla progettazione e all’installazione dei Sistemi di Evacuazione Forzata di Fumo e Calore (SEFFC). Essi sono sistemi in cui l’evacuazione è provocata dallo spostamento di gas attraverso l’utilizzo di uno o più ventilatori motorizzati. Permettono di mantenere a pavimento uno strato di aria libera da fumo al di sopra del quale galleggia lo strato di fumo e gas caldi che vengono convogliati all’esterno attraverso l’uso di uno o più ventilatori motorizzati. Sono costituiti da un ventilatore e da dispositivi per l’immissione dell’aria esterna attivati automaticamente o manualmente. Possono anche prevedere l’impiego di opportune canalizzazioni, serrande di controllo del fumo, griglie di ripresa e mandata dell’aria.

Componenti di un SEFFC

I componenti principali di un SEFFC possono essere:

• Ventilatore SEFFC
• Punti o aperture di estrazione fumo e calore
• Aperture per l’afflusso dell’aria esterna
• Condotte di controllo del fumo
• Serrande di controllo del fumo
• Barriera al fumo
• Condotte per l’immissione dell’aria esterna
• Serrande di controllo dell’immissione dell’aria esterna
• Ventilatori di immissione dell’aria esterna
• Impianto di alimentazione elettrica
• Dispositivi di azionamento e controllo
• Staffaggi e supporti

Progettazione di un SEFFC

La progettazione si basa sul processo di analisi e valutazione del rischio per l’attività presa in considerazione. Bisogna tener presenti i possibili vincoli strutturali dell’edificio servito e delle interferenze con gli impianti presenti nell’edificio. Il SEFFC deve essere in grado di esser attivato e garantire l’evacuazione del fumo e del calore anche in condizioni climatiche avverse.

Dimensionamento dei SEFFC

Il dimensionamento dipende dal tempo convenzionale di sviluppo dell’incendio e dalla velocità media di propagazione del fuoco oltre che dal rilascio termico e dall’altezza dello stato libero da fumo che si desidera raggiungere nel locale. Si assume per il dimensionamento che l’incendio è in regime stazionario e ha una dimensione stabile nel tempo. Sulla base di questi parametri è possibile calcolare la portata volumetrica da aspirare in ciascun serbatoio di fumo e la temperatura dei fumi prevista. In base a ciò è possibile selezionare i componenti del SEFFC e procedere con la progettazione dell’impianto intero.

Bisogna però fare attenzione ad una corretta messa in funzione di tutti i jet fan, perché il loro eccessivo numero, può generare movimenti incontrollati dei fumi, con creazione di turbolenze e diffusione del fumo in tutto il volume. Altro vantaggio della ventilazione ad impulsi è che i fumi vengono avviati alle griglie di estrazione attraverso il percorso più breve; si evita il rischio che il fumo, nel suo tragitto, attraversi aree che in realtà non sono affatto interessate dall’incendio. Il flusso viene generato dalla rotazione di un elica, che aspira i fumi da una bocca di aspirazione e li accelera in direzione opposta. La direzione di aspirazione e quella di espulsione dei fumi risultano in questo modo giacenti sulla stessa linea. Di solito hanno volumi elevati, ma possono lavorare correttamente solo con cadute di pressione contenute; sono perciò più indicati per sistemi con canalizzazioni non molto complesse. Il flusso viene generato per accelerazione centrifuga dei gas aspirati, e viene raccolto e convogliato tangenzialmente alla girante da un condotto di forma opportuna (coclea). Il flusso in entrata e quello in uscita risultano sfalsati di 90°. La portata di aria che si sviluppa è inferiore, a parità di diametro, a quelle dei ventilatori assiali, tuttavia possono essere utilizzati con sistemi di condotte ad elevata caduta di pressione. Il ventilatore a parete è un classico che viene utilizzato quando c’è la necessità di sopperire a vincoli di natura architettonica. Questo tipo di ventilatore deve essere installato nella parte alta della parete per spingere i gas all’esterno in direzione orizzontale. Questo tipo di ventilatore viene usato quando l’accesso al tetto dell’edificio è la migliore soluzione, preleva i gas dall’ambiente in direzione verticale, con o senza l’indirizzamento in canalizzazioni di convogliamento, e li scarica all’esterno.

Per questo il progetto di un SEFFC deve essere obbligatoriamente redatto da un tecnico abilitato e con molta esperienza, realizzato secondo normativa.

Manutenzione degli Evacuatori di Fumo e Calore

Il controllo e la manutenzione dei sistemi di evacuazione di fumo e di calore devono essere eseguiti con la seguente periodicità:

• Controllo iniziale: occasionale, avviene alla consegna di un sistema nuovo o modificato e/o al momento della presa in carico di un sistema per la manutenzione.
• Sorveglianza: avviene in maniera continua, secondo il piano di sorveglianza programmata dal responsabile del sistema.
• Controllo periodico: ogni 6 mesi (almeno) secondo il piano di manutenzione programmata dal responsabile del sistema.
• Manutenzione ordinaria: occasionale, secondo le istruzioni contenute nel manuale del sistema e/o dei componenti del sistema e/o per il ripristino di stati di anomalia di lieve entità.
• Manutenzione straordinaria: occasionale, avviene in caso di necessità di ripristino di stati di anomalia o di guasto di particolare importanza.

È sempre opportuno compilare ed aggiornare il registro dei controlli antincendio, annotando le date nelle quali sono stati svolti i controlli e/o la manutenzione. Ti ricordo che è un obbligo di legge, stabilito dal D.M. 1 settembre 2021.

Norme di Riferimento

La normativa che riguarda gli evacuatori di fumo e calore è vasta. Possiamo citare a titolo non esemplificativo le seguenti norme di riferimento:

• UNI 9494-3: sistemi per il controllo di fumo e calore, controllo iniziale e manutenzione dei sistemi di evacuazione di fumo e calore;
• UNI 9795: sistemi fissi automatici di rivelazione e di segnalazione di allarme di incendio, progettazione, installazione ed esercizio;
• UNI 1364-2: prove di resistenza al fuoco per elementi non portanti, soffitti;
• UNI EN 1991-1-2:2004: Eurocodice 1, azioni sulle strutture, azioni sulle strutture esposte al fuoco;
• UNI EN 12101-1: sistemi per il controllo di fumo e calore, specifiche per le barriere al fumo;
• UNI EN 12101-2: sistemi per il controllo di fumo e calore, specifiche per gli evacuatori naturali di fumo e calore;
• UNI EN 12101-7: sistemi per il controllo di fumo e calore, condotte per il controllo dei fumi;
• UNI EN 12101-10: sistemi per il controllo di fumo e calore, apparecchiature di alimentazione;
• UNI EN 12845: installazioni fisse antincendio, sistemi automatici a sprinkler, progettazione, installazione e manutenzione;
• ISO 2408: steel wire ropes for general purposes, Minimum requirements;
• CEI 20-45: cavi isolati con mescola elastomerica, resistenti al fuoco, non propaganti l’incendio, senza alogeni (LSOH) con tensione nominale UO/U di 0,6/1 kV;
• CEI 20-105: cavi elettrici resistenti al fuoco, non propaganti la fiamma, senza alogeni, con tensione nominale 100/100 V per applicazioni in sistemi fissi automatici di rivelazione e di segnalazione allarme d’incendio;
• CEI EN 50200: metodo di prova per la resistenza al fuoco di piccoli cavi non prot... del 20 dicembre 2001, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n.

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