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Caldo e freddo

Camini e canne fumarie (Caratteristiche tecniche)

Pagina realizzata in collaborazione con l'Ingegner Daniele Palma, consulente esperto in efficienza energetica.

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L'importanza del tiraggio
Tiraggio naturale e tiraggio forzato
Considerazioni tecniche
Definizioni tecniche

Camini e canne fumarie sono le strutture deputate a smaltire in atmosfera i prodotti di una combustione. Essi utilizzano la differenza di pressione che si crea alla base per effetto della maggior temperatura, e quindi minore densità, dei gas all’interno della canna rispetto alle corrispondenti caratteristiche dell’aria esterna.

Prima di entrare nella materia, occorre innanzitutto una precisazione terminologica.  Si parla propriamente di “camini” quando i fumi provengono da un solo apparecchio, mentre si parla di “canne fumarie” quando smaltiscono i fumi provenienti da più apparecchi posti su più piani. Il camino in genere fa capo ad una singola unità immobiliare: edificio con impianto termico centralizzato, villetta monofamiliare, ecc.. La canna fumaria è invece tipica dei condomini, in cui le varie unità immobiliari dotate di impianti termoautonomi scaricano in un’unica canna.  

 

 

Esempi di:
a) Camino con scarico a tetto
b) Scarico diretto a parete
c) Canna fumaria

Nel seguito di questa pagina, per semplicità parleremo in generale di “camini”, intendendo con questo termine sia i camini veri e propri che le canne fumarie.


L'importanza del tiraggio

In un generatore di calore a combustione (ad esempio una caldaia) è presente una massa gassosa, costituita dall'aria esterna che entra nel focolare e alimenta la combustione, e dai fumi prodotti che devono essere evacuati. Affinché questa massa possa essere convogliata verso l’uscita, occorre che si stabilisca una differenza di pressione tra l'ingresso, nella parte bassa, e l'uscita, nella parte alta. Tale differenza di pressione viene definita "tiraggio" del camino.

Il ruolo svolto dal camino nel funzionamento dell’impianto è rilevante, poiché un corretto tiraggio non solo migliora le prestazioni dell’impianto stesso, ma consente di ridurre al minimo l'impatto ambientale causato dai prodotti della combustione.

I fumi prodotti dalla combustione sono più leggeri dell'aria esterna che entra nel focolare, in quanto la loro densità è minore, proporzionalmente alla maggiore temperatura rispetto all'aria esterna. Essendo più leggeri, i fumi tendono a salire in modo naturale lungo il camino, richiamando alla base nuova aria esterna, che viene introdotta nella camera di combustione. Questo fenomeno naturale è strettamente legato alla differenza di temperatura e all'altezza del camino. Maggiori sono tali valori e maggiore è la depressione che viene a crearsi alla base del camino. Il meccanismo non è però così semplice e automatico, in quanto nel loro percorso lungo il camino i fumi incontrano resistenze per attrito lungo le pareti, perdite di carico dovute al comignolo e in alcuni momenti anche correnti di aria esterna che ne ostacolano la fuoriuscita.

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Tiraggio naturale e tiraggio forzato

L’evacuazione dei prodotti della combustione è consentita dal “tiraggio naturale” del camino, ovvero dal moto ascensionale dei fumi causato dalla differenza di pressione che si instaura tra l’ingresso e l’uscita dell’impianto di combustione. Infatti i fumi (più caldi) sono caratterizzati da una minor densità rispetto all’aria circostante (più fredda). Il tiraggio è proporzionale all’altezza del camino e alla differenza di densità dell’aria esterna e dei fumi, e quindi alla differenza di temperatura (che dà luogo alla differenza di densità).

Se il tiraggio risulta insufficiente, i fumi tendono a ristagnare nella camera di combustione, ostacolando la combustione stessa caratterizzata in tal caso da produzione di incombusti e ossido di carbonio. Invece in caso di tiraggio eccessivo, la troppo breve permanenza dei fumi nella camera di combustione determina sia una combustione incompleta sia un ridotto scambio di energia termica con conseguente smaltimento di fumi troppo caldi e riduzione del rendimento di combustione.

Lo smaltimento dei fumi può anche essere attivato da dispositivi meccanici, tipicamente da ventilatori elettrici: in questi casi si parla di “tiraggio forzato”.

Da notare come nelle norme più recenti non si utilizzino le diciture “tiraggio forzato” o “tiraggio meccanico”. Si parla invece di “apparecchi muniti di ventilatore”, in contrapposizione agli “apparecchi a tiraggio naturale”, non muniti di ventilatore.

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Considerazioni tecniche


La pressione dei gas all'uscita dalla caldaia deve essere sempre inferiore o tutt'al più pari a quella atmosferica. In altre parole, per ragioni di sicurezza il camino viene fatto lavorare in condizioni di depressione. Lo scopo è quello di evitare la propagazione dei prodotti della combustione, data la loro potenziale pericolosità. Infatti, se i condotti si trovassero in sovrappressione, i fumi potrebbero sfuggire attraverso eventuali crepe e fessure.

 

 

Il dimensionamento di un camino dipende quindi da una serie di parametri che devono essere adeguatamente bilanciati per garantire il corretto funzionamento in tutte le condizioni operative.

I parametri principali da considerare sono i seguenti:

•  altezza: maggiore è l’altezza, maggiore è l'effetto di tiraggio del camino;


temperatura fumi: anche questo valore teoricamente dovrebbe essere il maggiore possibile, ma ciò entra in contrasto con un corretto rendimento della caldaia, in quanto una temperatura più alta dei fumi comporta una maggiore dispersione di calore e quindi un minore rendimento del sistema;


isolamento termico del camino: occorre che il camino sia opportunamente isolato, in modo tale da ridurre l'abbassamento della temperatura dei fumi lungo il percorso ed evitare che scenda sotto alla temperatura di rugiada, per impedire formazione di condensa interna al camino;

resistenze localizzate: devono essere limitate al massimo le perdite di carico dovute a resistenze accidentali, quali curve, bruschi cambi di direzione, asperità nella parete interna del camino e comignoli non idonei.

L'innesco di un adeguato tiraggio all'interno del camino è indispensabile per vincere le perdite di carico del circuito interno della caldaia.

"La perdita di carico rappresenta l'energia necessaria al fluido per spostarsi con una data portata (o velocità) tra due sezioni di un circuito idraulico, vincendo l'attrito del vettore. Il concetto di perdita di carico è intuitivo: applicando una certa pressione ad un fluido che fuoriesce da un tubo, la portata sarà maggiore in un tubo di grande diametro rispetto a quella di un diametro più piccolo. Sarà maggiore in un tubo liscio rispetto ad un tubo rugoso e così via. Tra due sezioni di un dato circuito idraulico, tanto maggiore è la portata del fluido trasportato tanto maggiore sarà la perdita di carico". (fonte:wikipedia)

Un camino realizzato a regola d'arte e con i materiali adatti, se abbinato ad una caldaia domestica di tipo tradizionale non presenta di norma eccessive perdite di carico. Il discorso invece cambia nel caso delle caldaie a condensazione, in quanto la temperatura di uscita dei fumi, al massimo sui 60-80 °C, non consente l'innesco di un adeguato tiraggio naturale.

In questo caso i fumi dovranno essere spinti sino allo sbocco mediante la pressione generata dal bruciatore e quindi il camino si troverà in pressione rispetto all'ambiente. In queste situazioni, quando il camino transita all'interno, o adiacente all'edificio, è importante prevedere una controcanna di contenimento adeguatamente aerata alla base e alla sommità, in modo da consentire l'evacuazione verso l'esterno di eventuali fuoriuscite di fumi provenienti dal camino.

Per maggiori informazioni sulle problematiche relative allo scarico dei fumi, si consiglia di consultare la pagina "Lo scarico dei fumi" nel menu di sinistra.


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Definizioni tecniche

Per maggior chiarezza, si ritiene utile riportare le principali definizioni tecniche relative ai componenti per lo smaltimento dei fumi (Fonte: UNI 10845:2000):

Camino: condotto verticale avente lo scopo di raccogliere ed espellere, a conveniente altezza dal suolo, i prodotti della combustione provenienti da un solo apparecchio o, nei casi consentiti, da 2 apparecchi

Canna fumaria collettiva
: condotto fumi unico atto a raccogliere ed espellere i prodotti della combustione di più apparecchi collocati su diversi piani

Canna fumaria collettiva ramificata: condotto asservito a più apparecchi installati su più piani di un edificio, realizzato solitamente con elementi prefabbricati che, per giusta sovrapposizione e giunzione, determinano una serie di condotti singoli (secondari), ciascuno dell'altezza di un piano, e un collettore (primario) nel quale confluiscono i prodotti della combustione provenienti dai secondari a mezzo di un elemento speciale che svolge la funzione di deviatore

Canale da fumo: condotto di raccordo posto tra l'uscita dei fumi di un apparecchio ed il camino, canna fumaria o condotto intubato.
condotto di scarico fumi: Condotto di raccordo, fornito direttamente dal costruttore dell'apparecchio e facente parte integrante dello stesso, posto tra l'uscita dei fumi dell'apparecchio ed un camino, canna fumaria, condotto intubato o terminale di scarico. Può essere a vista o all'interno del condotto per l'adduzione dell'aria comburente anch'esso a vista

Intubamento
: operazione attraverso la quale, nell'ambito della ristrutturazione di un sistema e mediante l'introduzione di uno o più appositi condotti, si realizza, da un camino, canna fumaria o vano tecnico esistente, un sistema nuovo.
condotto per intubamento: Condotto composto da uno o più elementi a sviluppo prevalentemente verticale, specificatamente adatto a raccogliere ed espellere i prodotti della combustione, nonché a resistere nel tempo ai componenti degli stessi ed alle loro eventuali condense, idonea per essere inserita in un camino, canna fumaria o vano tecnico esistente.
risanamento/ristrutturazione (di un camino, canna fumaria): operazioni finalizzate a conseguire o ripristinare l'idoneità di un sistema.

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