Sistemi a Pressione Differenziale (PDS) per la protezione delle vie di esodo

La progettazione della pressurizzazione delle vie di esodo è un modo per evitare l’ingresso del fumo nella principale via di esodo in caso di incendio.

La norma europea che regolamenta la pressurizzazione delle vie di fuga è la UNI EN 12101-13:2022, evoluzione della precedente UNI EN 12101-6:2005, introduce linee guida e requisiti in tutti settori: installazione, collaudo, prove di accettazione, prove periodiche e manutenzione dei sistemi. Ad essa va affiancata la normativa UNI EN 12101-6:2022 (nuova edizione) pensate e scritte per essere applicate congiuntamente.

Ciascuna delle due dà un contributo specifico alla problematica trattata: la UNI EN 12101-13:2022 è una norma di sistema mentre la UNI EN 12101-6:2022 funge da norma di prodotto e tratta nello specifico i requisiti tecnici che tutti i componenti del kit devono possedere.

Come proteggere le vie di fuga dal fumo? Immettendo aria pulita tramite ventilatori.

La 12101-13:2022 offre un quadro completo per la progettazione dei sistemi a differenza di pressione a protezione delle vie di esodo.

Le regole dettate dalla norma sono applicabili a edifici di altezza massima di 60 m. Per edifici di altezza superiore ai 60 m è necessario affiancare ai calcoli descritti dalla norma uno studio di CFD (Fluidodinamica Computazionale).

Per progettare correttamente un sistema a protezione delle vie di esodo, la norma detta i seguenti parametri:

• differenza di pressione (a porte chiuse) ≥ 30 Pa
• velocità dell’aria (in caso di porte aperte) per edifici in Classe 1 ≥ 1 m/s e per edifici in Classe 2 ≥ 2 m/s;
• forza apertura porte ≤ 100 N
• initiation time ≤ 60 s - tempo di predisposizione sistema a seguito di allarme ricevuto dall’impianto di rivelazione;
• operation time ≤ 120 s - tempo per avere il sistema operativo con 30Pa a porte chiuse o velocità dell’aria attraverso eventuali porte aperte di 1 o 2 m/s;

• response time ≤ 5 s - tempo massimo per passare dalla condizione di 30 Pa a porte chiuse all’obiettivo di 1 o 2 m/s a porte aperte e/o viceversa.

1)  Criterio della Pressione Differenziale o "Metodo a Porte Chiuse"

Il progetto deve fornire un differenziale di pressione di almeno 30 Pa tra spazio protetto e non protetto. Questo requisito è soddisfatto quando:

• tutte le porte affacciate sulle vie di fuga pressurizzata, sono chiuse;
• il rilascio dell'aria (attivo o passivo) verso l'esterno è aperto e funzionante;
• la forza di apertura delle porte non deve superare i 100 N complessivi, dati dalla somma delle forze del chiudiporta e della pressione aria.

2)  Criterio della velocità dell’aria o "Metodo a Porte Aperte"

Il progetto deve fornire velocità minime dell'aria attraverso le porte aperte tra l'area protetta e non protetta, conformi ai limiti di cui sopra.

Deve essere dimostrato che il PDS funzionerà con una porta completamente aperta, nel caso di porte di diverse dimensioni, questa sarà la porta con la superficie più ampia. Se le porte hanno due battenti, è sufficiente dimostrare che il PDS funzionerà con il solo battente più ampio completamente aperto. I criteri di velocità del flusso d'aria devono essere soddisfatti solo sul piano dell'incendio. La porta di uscita finale può essere considerata chiusa al fine del calcolo della portata totale a seconda delle valutazioni fatte dal progettista. Tale porta deve essere comunque sempre apribile per la fuga delle persone e accessibile da fuori per i VVF.

La maggiore tra la portata totale a porte chiuse e la portata totale a porte aperte maggiorata del 15% sarà la portata di progetto.

Nel PDS ci sono due possibili scenari per quanto riguarda il rilascio d’aria:

• rilascio passivo dell'aria: mediante apertura in facciata o tramite sistemi di canali ad evacuazione naturale;
• rilascio attivo dell'aria: tramite sistemi di canali ad evacuazione forzata con estrattore motorizzato.

Solitamente il rilascio passivo dell’aria (AROF - Air Release Opening Façade) è identificabile con una finestra ad apertura automatica con sensore al fumo certificata secondo UNI EN 12101-2. In alternativa si può utilizzare una condotta per il controllo del fumo (ARS - Air Release Shaft) ossia, condotta forzata o naturale certificata in accordo alla norma UNI EN 13501-4.

Un altro parametro importante indicato dalla norma sono i tempi di intervento dell’impianto PDS.

La norma stabilisce una serie di passaggi di avvio del kit, che si devono realizzare in tempi definiti:

• Initiation time: tempo da ricevimento allarme, fino a completa apertura delle serrande di adduzione e partenza ventilatore: max 60 s.
• Operation time: tempo da ricevimento allarme, fino a raggiungimento della condizione di regime, ossia il raggiungimento della pressione di 30Pa a porte chiuse o della velocità di 1 o 2 m/s a porte aperte: max 120 s
• Response time: tempo per passare dalla condizione di porte aperte/porte chiuse e viceversa: max 5 s.

Lo scopo della UNI EN 12101-6:2022, complementare alla precedentemente descritta parte 13, è l’analisi dettagliata di tutti i componenti sia singoli che intesi come assieme (kit) e la specificazione della normativa di riferimento a cui devono sottostare.

Un tipico sistema differenziale di pressione (PDS) comprenderà di base:

a. componenti per la fornitura di aria di mandata o estrazione forzata;

b. componenti per il controllo della differenza di pressione tra lo spazio a pressione maggiore e lo spazio adiacente con pressione inferiore;

c. componenti per il rilascio dell'aria che scorre attraverso la porta tra lo spazio con pressione maggiore a quelli con pressione inferiore.

Gli impianti di sistemi a pressione differenziale possono comprendere:

1. Ventilatori di immissione ed Estrattori

2. Condotti di controllo dell'aria (immissione) o del fumo (evacuazione forzata)

3. Aperture di ventilazione per consentire la fuoriuscita dell'aria (compresa la serranda di sovrappressione)

4. Alimentazione elettrica e Cavi di collegamento (pannello di comando e controllo)

5. Sensori fumo

6. Mezzi di controllo della pressione (pressostati differenziali)

7. Serrande antifumo nelle diramazioni della canalizzazione di aspirazione, laddove necessario

8. Griglie e Bocchette

Il costruttore deve dichiarare le rispettive prestazioni, relative alle caratteristiche di ciascun componente (per esempio: Condizioni di attivazione nominale, Tempo di risposta, Integrità - E, Isolamento - I, Tenuta ai fumi - S, …), a meno che la normativa di riferimento non permetta di dichiarare il prodotto senza effettuare prove (es. utilizzo di dati preesistenti, classificazione senza ulteriori test o prestazioni convenzionalmente accettate). Ai fini della valutazione, i prodotti del produttore possono essere raggruppati in famiglie, ove sia considerato che i risultati per una o più caratteristiche di qualsiasi prodotto all'interno della famiglia sono rappresentative per tutti i prodotti della stessa famiglia.

Il produttore deve stabilire, documentare e mantenere un sistema FPC (Factory Production Control) per garantire che i prodotti immessi sul mercato siano conformi alla prestazione dichiarata. Il sistema FPC deve consistere in procedure, ispezioni periodiche, prove e nell’utilizzo dei risultati per controllare materie prime o altri materiali in entrata, attrezzature e il processo di produzione stesso.

La normativa, per garantire la funzionalità nel tempo del dispositivo prevede una serie di controlli da ripetersi ad intervalli regolari:

• Test iniziale di messa in servizio (collaudo): da effettuarsi una volta terminata l’installazione, da personale qualificato come da Decreto Controlli DM 01/09/2021.

Il collaudo prevede: controllo delle pressioni all’interno dello spazio protetto e delle velocità dell’aria in uscita dalle porte aperte; controllo dei tempi di attivazione e di risposta; forza di apertura porte.

• Controlli giornalieri: da effettuarsi mediante sistema automatico di registrazione delle eventuali anomalie verificate, visualizzazione delle stesse su monitor in loco o da remoto. Obbligo di controllo giornaliero delle eventuali criticità da parte di operatore addetto per intervento tempestivo.
• Controlli mensili: messa in funzione del sistema per almeno 10 min con relativa registrazione delle performance e controllo a campione dei componenti del kit, in modo che tutti gli elementi vengano controllati almeno una volta all’anno da personale addetto. Registrazione di eventuali criticità.
• Controlli annuali: da effettuarsi con le stesse modalità del collaudo iniziale e registrazione nell’apposito libretto di controllo.

Tutte le misurazioni della portata volumetrica  devono avere una precisione di almeno il 5% e tutte le misurazioni di differenziale di pressione ΔPnom devono avere una precisione di almeno l'1%.

Le prove devono essere eseguite nel seguente ordine cronologico:

a. primo test di funzionalità, (FU);

b. test di durabilità, (DU);

c. secondo test di funzionalità, (FU);

d. test di oscillazione, (OSC).

Un kit PDS può essere progettato per fornire:

• Portata;
• Pressione;
• Portata e pressione contemporaneamente.

La sequenza del ciclo di prova è composta da:

• t1: 1s (±0,1s) tempo apertura porta;
• t2: 6s (+0,5s) tempo di attesa a porta aperta per stabilire la portata volumetrica;
• t3: 3s (±0,1s) tempo di chiusura porta;
• t4: 6s (+0,5s) tempo di attesa a porta chiusa per il controllo della pressione ΔPnom.

Il kit di pressurizzazione AF Systems si compone delle seguenti parti: quadro di comando e controllo; ventilatore brushless assiale; trasduttori di pressione; canali di adduzione aria; serrande corredate di sensori per il controllo dell’immissione aria da zona non inquinata da fumi; pulsantiera per attivazione manuale con display di segnalazione di stato del sistema.

Tramite il quadro di comando, la pressione generata dal ventilatore viene costantemente misurata confrontandola con il valore di set-point e se necessario corretta in tempo reale.

La velocità del ventilatore viene dunque gestita dal quadro per avere una precisa immissione di aria nel locale protetto, per evitare che pressioni troppo elevate rendano difficoltosa l’apertura delle porte. Allo stesso tempo è in grado di riconoscere l’apertura di una o più porte e di regolare conseguentemente la portata per ottenere una velocità dell’aria che fuoriesce dalle stesse superiore a 1m/s o 2 m/s a seconda della classe dell’edificio.

Il quadro di comando può essere connesso alla rete internet per: rendere remoto lo stato della macchina; inviare segnali d’allarme o di malfunzionamento; eseguire la teleassistenza.

1. Ventilatore idoneo per il mantenimento della pressione nel vano scale: AF AIR SUPPLY FAN;
2. Sensore presenza fumo da condotta + serranda taglia-fumo: AF SMOKE DETECTOR DUCT + AF AIR SUPPLY CONTROL DAMPER;
3. Canalizzazione con punti di immissione dotati di bocchette regolabili AF AIR SUPPLY SHAFT;
4. Sensore di pressione differenziale a elevata precisione AF PRESSURE SENSOR;
5. Quadro di Comando e Controllo elettronico AF ELECTRICAL CONTROL PANEL, per la gestione del sistema
6. Pulsantiera per l’attivazione manuale del sistema: AF MANUAL SWITCH;
7. Valvola di sfogo: AF AROR.