I principi per la progettazione delle barriere d’aria

Per il corretto dimensionamento delle cortine d’aria o barriere d’aria dinamiche si devono tenere presenti alcuni fattori molto importanti quali ad esempio l’intensità dei flussi d’aria provenienti dall’esterno verso l’interno dei locali da proteggere e l’eventuale ingresso di aria miscelata verso l’interno vale a dire la valutazione quantitativa dell’aria fredda in rientro che debba eventualmente passare all’interno dei locali protetti e che si traduce inevitabilmente in una diminuzione della temperatura. Questa valutazione può essere eseguita mettendo in relazione l’interazione di due diverse forze. La prima è la forza del flusso d’aria di passaggio trasversale attraverso l’apertura da proteggere e la forza del flusso d’aria prodotto dalla barriera d’aria verso in basso.

Influenza della portata d’aria delle barriere a lama d’aria sulla scelta del prodotto finale

Da valutare attentamente le correnti d’aria di passaggio trasversali in quanto, in assenza di correnti d’aria esterne ai locali possono essere provocate da differenze di temperature fra interno ed esterno dei locali oppure da pressioni negative che si creano all’interno dei locali stessi e che richiamano masse d’aria dall’esterno, dovute ad estrazioni d’aria forzate. L’efficienza del sistema è tanto maggiore quanto più forte è il flusso d’aria prodotto dalla barriera dinamiche e, di norma, spinto verticalmente verso il basso a protezione dell’apertura. La forza del flusso d’aria dipende da alcuni fattori, tra i quali i più importanti sono:

Volume del flusso d’aria spostato espresso in metri cubi al secondo
Densità dell’aria espressa in kg/metro cubo
Velocità del flusso d’aria prodotto

Le cortine d’aria o barriere d’aria vengono, di norma, posizionate superiormente alle porte (più raramente vengono anche posizionate lateralmente) e e producono un flusso d’aria che scende velocemente verso il basso.
Il comportamento dei flussi d’aria creati dal modulo barriera d’aria è diverso a seconda delle tipologie di barriere considerate. In genere, a seconda dei modelli di barriera si distinguono:

BARRIERE A LAMA D’ARIA INDUSTRIALI, per grandi altezze e per aperture di stabilimenti, ecc.
BARRIERE A LAMA D’ARIA PROFESSIONALI, per altezze medie e aperture di centri commerciali, multisale, discoteche, ecc.
BARRIERE A LAMA D’ARIA COMMERCIALI, dedicate a piccole aperture di bar, ristoranti, pub, trattorie ecc.

Barriere d’aria che producono flussi con la stessa velocità di partenza, misurata in metri/secondo possono avere un comportamento diverso ad una diversa portata d’aria. È molto importante quindi la portata d’aria dei sistemi di ventilazione. A parità di velocità in uscita sarà maggiore la potenza espressa in generale quanto maggiore sarà la portata d’aria.

Come velocità e portata d’aria influenzano l’efficienza delle porte a lama d’aria

In presenza di correnti d’aria (anche di debole intensità) di passaggio attraverso i vani, il flusso d’aria creato dai moduli barriera d’aria che è diretto verticalmente verso il basso, tende a rientrare all’interno del locale da “chiudere“. È chiaro che tanto maggiore sarà la velocità in uscita dell’aria dal modulo e tanto maggiore sarà la portata d’aria, tanto minore sarà il rientro dell’aria dall’esterno all’interno del locale con ovvi vantaggi dal punto di vista del risparmio energetico o, per l’eventuale ingresso di insetti volanti, qual ora i moduli siano stati installati a questo scopo.

Barriere a lama d’aria con flusso aria inclinato

Ovviamente quanto maggiore sarà l’intensità del flusso d’aria di passaggio dal vano e tanto maggiore per limitare o eliminare l’effetto di rientro dovrà essere il flusso verticale creato dalla barriera d’aria sia in termini di portata d’aria mc/h che in termini di velocità in uscita m/s. La portata d’aria del modulo non deve essere l’unico parametro di discriminazione dal punto di vista della progettualità ma i criteri di idoneità dei moduli a seconda delle diverse aperture da “proteggere” devono essere molteplici. Molto importante quindi, prima di eseguire dimensionamenti o valutazioni di barriere a lama d’aria, è valutare l’intensità dei flussi d’aria in ingresso nelle aperture sia a carattere industriale che professionale e residenziale. L’intensità dei flussi d’aria provenienti dall’esterno e in ingresso nei locali variano a seconda di diversi fattori.

Condizioni geografiche: alcune zone per la loro posizione geografica o per la loro esposizione sono particolarmente soggette a fenomeni di ventosità anche di grande intensità.
Orientamento degli edifici ad esempio gli edifici possono essere situati in zone molto edificate oppure in zone deserte o poco edificate. L’ubicazione ad esempio in aperta campagna con la presenza di ventosità costanti e fisiologiche riveste una grande importanza per la progettazione delle barriere d’aria.
Estrazioni d’aria o altre condizioni che creino richiami d’aria verso l’interno dei locali, come differenze di temperatura, aperture contrapposte, estrattori, effetti camino, ecc.

In genere si cerca di evitare l’installazione dei moduli a lama d’aria, ai fini del risparmio energetico, qual ora l’intensità dei flussi in ingresso sia maggiore di 1 mt/sec. In genere si cerca di evitare l’installazione dei moduli a lama d’aria, ai fini dell’impedimento all’ingresso di insetti volanti, qual ora l’intensità dei flussi in ingresso sia maggiore di 0,5 mt/sec. Questi accorgimenti vengono adottati sopratutto nell’industria alimentare, qual ora sia necessario eliminare o quantomeno limitare l’ingresso degli insetti nei locali di produzione, lavorazione e confezionamento di materiale alimentare. Una barriera dinamica d’aria o barriera d’aria, se ben dimensionata e installata in breve tempo paga l’investimento effettuato, prima di tutto per il risparmio energetico diretto, sopratutto in fase di riscaldamento invernale, poi, da non trascurare è l’indiscutibile miglioramento del microclima all’interno dei locali “protetti“, un migliore comfort in generale, limita o evita l’ingresso di polveri, odori ed insetti volanti nei locali protetti, contribuendo in modo determinante al miglioramento della salute delle persone che lavorano all’interno degli stessi. Da questo si desume che per “isolare“ in modo ermetico due diversi ambienti con l’utilizzo delle barriere d’aria dinamiche è molto difficile, se non quasi impossibile. È però possibile ottenere eccellenti risultati attraverso diversi accorgimenti e l’utilizzo di moduli adeguati al tipo di apertura. Sostanzialmente, si può pensare che, se una barriera d’aria è ben progettata e dimensionata e se vengono seguiti tutti gli accorgimenti adeguati alla scelta e ad all’installazione dei moduli, possiamo ragionevolmente ottenere una schermatura dei vani efficace fino al 75/80%.

Molto importante per la schermatura delle barriere d’aria è l’inclinazione del flusso d’aria. In pratica, se il flusso d’aria risultante dall’interazione con le correnti d’aria in ingresso non è perpendicolare al terreno ma tende a “rientrare” nell’area protetta, si può pensare a correggerlo con alcuni accorgimenti..

Aumentare la velocità del flusso d’aria prodotto dal modulo
Aumentare la portata d’aria
Inclinando il flusso verso l’esterno in modo tanto più accentuato quanto maggiori sono le forze dei flussi in ingresso trasversali.

In pratica, in presenza di correnti d’aria in ingresso, una inclinazione del flusso dell’aria di processo del modulo provvederà ad effettuare un effetto barriera di maggiore efficacia, tenendo presente però che, maggiore sarà l’angolo di inclinazione verso l’esterno e maggiore dovrà essere sia la velocità dell’aria in uscita che la portata d’aria proprio per compensare il sistema. Lo scarico dell’aria di processo inclinato verso l’esterno pertanto, ottimizza la resa delle barriere dinamiche d’aria sia per la separazione dei locali caldo/freddo, con notevoli risparmi economici sia per l’impedimento o quantomeno la limitazione dell’ingresso nei locali protetti da parte di insetti volanti anche di consistenti dimensioni.

In ogni caso, prevedendo l’utilizzo per il risparmio energetico, al fine di evitare l’ingresso di aria fredda nei locali riscaldati nel periodo invernale, possiamo in linea di principio evitare l’ingresso di masse di aria fredda dall’esterno, ma integrare anche il flusso dell’aria di processo con eventuali banchi di resistenze elettriche o batterie di acqua calda per una integrazione termica del flusso di parziale miscelazione. Nel dimensionamento e nella progettazione delle cortine a lama d’aria bisogna quindi tenere presente un eventuale, anche se piccolo, ingresso dell’aria dall’esterno in virtù dei flussi d’aria trasversali di passaggio dal vano, per cui in particolari situazioni è bene prevedere un riscaldamento accessorio del flusso di processo.
O tramite delle resistenze elettriche o tramite l’ausilio di batterie ad acqua calda.